Unsere Straßen und Skyways sind mit Fahrzeugen überfüllt, was den Umstieg auf eine andere Transportlösung erforderlich machte: die Eisenbahn. Diese Verschiebung hat eine wichtige Rolle dabei gespielt, die Bahnindustrie dazu zu bringen, die Infrastruktur und die Instandhaltungsprozesse zu verbessern. Demzufolge entfallen etwa 25 bis 35 Prozent der gesamten Betriebsausgaben der Züge auf die Gleisinstandhaltung. Gefragt sind kostengünstige Bahnlösungen.
Der Bedarf an Lösungen, die die Arbeit im Eisenbahnindustrie hat viel mehr an Bedeutung gewonnen. Diese Lösungen helfen dabei, Fehler in einem frühen Stadium ihrer Entwicklung zu erkennen, sodass ein Bediener den Schaden beheben kann, bevor er schwerwiegend wird. Wenn für ein Fahrzeug eine Wartung oder Überholung geplant ist, ist die Kenntnis des Schadens und der Schwere von Vorteil, was zu weniger Betriebsproblemen führt, die Flottenverfügbarkeit optimiert und die Gesamtverluste und Unterbrechungskosten reduziert.
Mechanische Sensoren
Eine der implementierten Lösungen ist mechanisch Sensoren. Diese Sensoren wurden verwendet, um Parameter der Gleisgeometrie zu messen. Die elektromagnetische Technik war bis 1953 eines der wichtigsten Werkzeuge zur Inspektion von internen Schienenfehlern in Hochgeschwindigkeitsnetzen, als Ultraschallwandler in der Eisenbahninspektion eingeführt wurden. Seitdem werden verschiedene Inspektionsmethoden zur Überwachung des Zustands der Bahninfrastruktur oder als Präventivmaßnahme gegen Bahnausfälle eingesetzt.
Schienenachslager und -räder sind wesentliche Teile des Zuges; Jeder Defekt kann schwerwiegende Folgen haben. Ein vorzeitiger Ausfall von Schienenachslagern führt zu einem erheblichen Anstieg der Zugbetriebskosten und kann die Zugsicherheit beeinträchtigen. Gesunde Lager erzeugen ein gewisses Maß an Vibrationen und Geräuschen, aber ein defektes Lager verursacht erhebliche Vibrations- und Geräuschpegel. Ähnlich, Raddefekte an Eisenbahnwaggons wurden als bedeutende Schadensquelle für die Eisenbahninfrastruktur und das Rollmaterial identifiziert. Sie verursachen auch Lärm- und Vibrationsemissionen, deren Minderung teuer ist.
Raddefekte von Schienenfahrzeugen haben direkte Auswirkungen auf eine Zunahme von Abrieb und Schäden an der Eisenbahninfrastruktur. Dies führt zu zusätzlichen Kosten für Wartung und Reparatur, was zu einer verringerten Lebensdauer und Verfügbarkeit des Rollmaterials führt. Die frühzeitige Erkennung von Raddefekten an Zügen spielt eine wichtige Rolle, um die Zugbetreiber rechtzeitig über notwendige Reparaturen zu informieren, die einen weiteren Verschleiß der Räder und weitere Schäden an der Eisenbahninfrastruktur verhindern können.
In den letzten Jahrzehnten wurde ein verstärkter Fokus auf die Qualität der eingesetzten Messtechnologien zur Entscheidungsunterstützung im Eisenbahnbereich mit Hilfe der datengetriebenen Eisenbahn gelegt. Traditionell wurde eine Kombination aus hochpräzisen Inspektionen gegen festgelegte Standards oder, wenn eine Inspektion nicht praktikabel ist, periodischen Maßnahmen verwendet, um sicherheitsbasierte Entscheidungen innerhalb der Bahn zu unterstützen. Obwohl Sicherheit immer noch oberste Priorität hat, haben Wartungsentscheidungen zunehmende Aufmerksamkeit erlangt. Zustandsüberwachungssysteme dienen dazu, den Zustand einer Anlage zu erkennen und Entscheidungsprozesse zu unterstützen. Folglich trägt dies dazu bei, das Auftreten dringender und kostspieliger ungeplanter Eingriffe zu reduzieren, die zu Verbesserungen der Leistung und Sicherheit führen.
Sensortechnologien
Verschiedene Sensortechnologien überwachen Achslager und Räder, wie Vibration/Beschleunigung, Mikrofon-/Schallmessung, Schallemissionen/Ultraschall und Thermik. Vibrations-, Schallmess- und Ultraschalltechnologien werden verwendet, um Defekte im Frühstadium zu erkennen. Auf der anderen Seite basieren Thermosensoren auf der Erkennung der Wärme, die von stark defekten Lagern und Rädern erzeugt wird.
Die Nachfrage nach noch kostengünstigeren und umweltfreundlicheren Angebotslösungen wurde von den Bahnbetreibern geweckt. Dies führte dazu, dass viele Technologien in die Sensoren selbst integriert wurden, um zusätzliche Kosten zu sparen. Neue Sensoren auf dem Markt basieren beispielsweise auf der Vibration Energy Harvesting-Technologie im piezoelektrischen PVDF-Material, das umweltfreundlich und kostengünstig ist. Diese Technologie ist in das Sensordesign integriert und verwendet piezoelektrisches PVDF-Material, um Vibrationen in Elektrizität umzuwandeln. Diese Technologie basiert auf der Cantilever-Struktur und erzeugt durch die Schwingung des Cantilevers Strom, der in einem Superkondensator gespeichert wird. Danach wird der Strom vom Kondensator zum Sensor geleitet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der aktuelle Markt besondere Anforderungen an die Bahnindustrie stellt, was zu einem erhöhten Bedarf an kostengünstigen und sicherheitsorientierten Lösungen führt. Schienenachslager und Radsensoren spielen eine wichtige Rolle bei der frühzeitigen Erkennung von Fehlern, die schwerwiegende Folgen haben können. Die Energy Harvesting-Technologie trägt dazu bei, Geld zu sparen und die Umwelt zu schonen.
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Quelle: https://www.iotforall.com/cost-effektive-solutions-for-rail-lager-wheel-sensors
