Entwicklung und Validierung eines bahntauglichen Füllstandssensors für Sandungsanlagen auf Basis der Gewichtsmessung

Abstract

Die Problematik, dass die Kombination von metallischem Rad und metallischer Schiene keinen optimalen Haftwert liefert, ist schon lange bekannt. Um dem entgegenzuwirken werden Sandungsanlagen eingesetzt, die beim Bremsen und Beschleunigen Sand zwischen Rad und Schiene streuen.<br />Der Sandvorrat reicht je nach Verbrauch für wenige Tage bis mehrere Wochen. Bisher kann lediglich das Unterschreiten einer kritischen Sandmenge im Vorratsbehälter überwacht werden. Da ein zu geringer Sandstand zu Verspätungen, Signalüberfahrungen und im schlimmsten Fall zu Unfällen führen kann, wünschen sich viele Schienenfahrzeugbetreiber, vor allem im Bereich des Fernverkehres, eine kontinuierliche Angabe über den Sandvorrat. Diese hätte den zusätzlichen Vorteil, dass Wartungsintervalle besser abgeschätzt und geplant werden könnten. Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines kontinuierlichen, bahntauglichen Füllstandssensors auf Basis der Gewichtsmessung. Dazu wurden diverse gravimetrische Messverfahren recherchiert und mittels einer Nutzwertanalyse bewertet. Als beste Lösungsalternative hat sich dabei die Verwendung von Wägezellen auf der Basis von Dehnmessstreifen herauskristallisiert. Schließlich wurden zwei unterschiedliche Messsyteme (Kraftmessbolzen und blockförmige Zug/Druck-Wägezellen), in Zusammenarbeit mit erfahrenen Herstellern entwickelt, gefertigt und anhand eines ausgearbeiteten Versuchsplans auf Herz und Nieren geprüft. Dabei erwies sich die Variante mit Kraftmessbolzen aufgrund der Aufhängung über ein Gelenklager als nicht bahntauglich. Die blockförmigen Zug/Druck-Wägezellen hingegen haben nicht nur die Schwingungs- und Schockprüfung bestanden, sondern erlauben auch die Detektion des Sandkastengewichts mit einer Genauigkeit von bis zu 1 kg. Diese Arbeit beschreibt den Evaluierungs-, Entwicklungs- und Testprozess sowie die grundlegenden Probleme und Eigenschaften der Gewichtsmessung im Zusammenhang mit Bahnanwendungen.<br />