Sensor-Lösung für intelligente Eisenbahnschwellen

Neue niederländische Teststrecke für innovative Kunststoff-Schwellen

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Die niederländische ProRail ist verantwortlich für alle Eisenbahnstrecken in den Niederlanden. Das Unternehmen testet jetzt auf einem speziellen Gleisabschnitt zwischen Zwolle und Heino neu entwickelte Bahnschwellen aus recyceltem Kunststoff. Die Züge fahren während des Testzeitraums regulär weiter.

ProRail ist auf der Suche nach einer Alternative für die aktuell verwendeten Beton-Schwellen. Ziel ist die Reduktion von Lärmbelastung und Vibration sowie eine Verbesserung der CO2-Bilanz bei der Herstellung. Dies erfordert den Einsatz eines alternativen Materials, welches auf der Teststrecke jetzt untersucht wird.

Mit der Entwicklung nachhaltiger Schwellen kann – bei rund 170 Bahnschwellen pro 100 m Gleis - nicht nur der Lärmpegel der Züge während der Fahrt reduziert, sondern auch jede Menge CO2 eingespart werden.

Intelligente Eisenbahnschwellen aus recyceltem Kunststoff

Lankhorst Rail hat für die ProRail-Teststrecke einen innovativen Satz an Eisenbahnschwellen entwickelt. Die KLP® Hybrid-Polymerschwelle besteht aus 100% recyceltem, stahlverstärktem Kunststoff. Für die Messung von Lärmpegel und Vibration wurde Althen Sensors & Controls kontaktiert. Wir haben für das Projekt eine spezielle Messlösung konstruiert. Diese wurde komplett in die neuen Schwellen integriert und anschließend auf der Teststrecke eingebaut.

Multi-Sensor-Lösung misst verschiedene Parameter

Zur Messung von Verformungen und Belastungen an verschiedenen Stellen in der Eisenbahnschwelle sind mehrere hochwertige kapazitive Beschleunigungsaufnehmer der Firma ASC in die einzelnen Schwellen integriert worden. Zusätzlich wurden Temperatursensoren zur Messung der Schwellen- und der Außentemperatur eingefügt. Alle Sensoren werden an ein Messdatenerfassungssystem der Firma GRAPHTEC Model DATA PLATFORM GL7000 zur Echtzeit-Überwachung und Analyse angeschlossen.

Über Lankhorst Mouldings

Lankhorst Mouldings ist Teil von Royal Lankhorst Euronete, das 1998 nach einer Fusion zwischen der portugiesischen Firma Grupo Euronete und dem niederländischen Unternehmen Lankhorst gegründet wurde. Lankhorst liefert innovative und nachhaltige Produkte aus recyceltem Kunststoff. Zu den hergestellten Produkten gehören Steigrohre, Brücken, Terrassen, Fischernetze, Seile und Spundwände.

Messsystem mit hohem Frequenzgang

Die integrierten kapazitiven Beschleunigungssensoren haben einen Frequenzgang von 700 Hz, so dass die Sensoren eine große Menge hochgenauer Daten erzeugen. Mit diesen Messdaten kann das Verhalten jeder Schwelle sehr genau analysiert werden.

Die kapazitiven High-Tech-Beschleunigungssensoren ASC 4421MF messen Vibrationen und Beschleunigungen. Aus den Daten können weitere Parameter wie Kraft, Verformung und Verschiebung sowie Geschwindigkeit und Richtung der fahrenden Züge auf der Strecke berechnet werden. Auf diese Weise können alle Kräfte, die durch fahrende Züge auf die Schwellen ausgeübt werden, sehr detailliert erfasst und dargestellt werden.

Die Sensoren messen selbst geringste Bewegungen einer Schwelle, wie beispielsweise Verformungen im Material und Verschiebung der Schwelle im Gleisbett. Die detaillierten Messungen ermöglichen eine sehr genaue Analyse der Konstruktion und des Verhaltens der Bahnschwelle unter verschiedensten Bedingungen. Zur Messung der Umgebungsbedingungen dienen eine Reihe von integrierten Temperatursensoren, die die Temperatur der Schwelle selbst sowie die Außentemperatur erfassen.

Plug & Play-Beschleunigungsmesssystem

Alle Sensoren sind über Kabel und zwei spezielle Althen GLET-Boxen an ein Messdatenerfassungssystem der Firma GRAPHTEC Model DATA PLATFORM GL7000 zur Echtzeit-Überwachung und Analyse angeschlossen. Die Messdaten werden von Lankhorst per Remote-Verbindung über Ethernet abgerufen. So können alle Werte in Echtzeit überwacht, analysiert und gespeichert werden.

Die GL7000-Data Platform wurde von Althen als Plug & Play-Datensystem bereitgestellt, einschließlich der Vorkonfiguration des kompletten Datenloggers, pro Kanal und pro (kalibriertem) Sensor. Das erforderliche Leistungssignal pro Sensor ist ebenfalls in der Anschlussdose enthalten. Auf diese Weise wurde der Anschluss aller Sensoren an das Datenerfassungssystem erleichtert.

Das Datenerfassungssystem ist für Lankhorst so konfiguriert worden, dass es nur bei einem bestimmten Ereignis, in diesem Fall bei der Überfahrt eines Zuges über die Schienen, Daten speichert.