Warum Radkräfte messen?
Die Radkraftmessung an Schienenfahrzeugen erfasst die Kräfte im Kontakt zwischen Rad und Schiene – die Grundlage für einen sicheren und effizienten Bahnbetrieb. Verlässliche Radkraftdaten sind zentral für Fahrdynamik-Analysen, Zustandsüberwachung und die normgerechte Zulassung neuer Fahrzeuge (z. B. gemäß EN 14363). Direkte Messungen liefern belastbare Eingangsgrößen, um Konstruktion, Instandhaltung und Betrieb gezielt zu optimieren – von geringerer Fahrwegbeanspruchung und reduziertem Verschleiß bis hin zu höherer Betriebssicherheit und Verfügbarkeit.
Wie misst man Radkräfte?
Eine etablierte Methode zur direkten Erfassung der Radkräfte ist die Kombination aus DMS-Messtechnik, drahtloser Signalübertragung (Telemetrie) und Datenerfassungssystem.
Messung: Dehnungsmessstreifen (DMS)
Kräfte, die auf das Rad wirken, verursachen Verformungen an Rad und Radsatzwelle. Dehnungsmessstreifen (DMS) messen kleinste Materialverformungen und wandeln diese in elektrische Signale um. Zur Rad-Kraft-Messung werden auf den Original-Radscheiben in definierter Anordnung DMS angebracht, die Dehnungen in den relevanten Zonen messen. Mittels einer Kalibriermatrix lassen sich aus diesen Signalen dann präzise Werte berechnen wie:
- Radaufstandskräfte
- Querkräfte
- Momente
Die Vorteile der DMS-basierten Messung sind ihre hohe Genauigkeit sowie Robustheit gegenüber hohen Lasten, Vibrationen, Schmutz und Temperaturschwankungen. Mehrkanalige DMS-Konfigurationen ermöglichen so eine präzise Rekonstruktion der Kontaktkräfte.
Übertragung: Drahtlos via Telemetrie
Um die Messsignale der Dehnungsmessstreifen von dem rotierenden Rad zu einer Datenerfassung im inneren des Zuges zu übertragen, ist eine kabellose Übertragung mittels Telemetrie gefragt.
Die leistungsstarke imc MTP-NT Telemetrie digitalisiert die DMS-Messsignale sensornah mit hoher Genauigkeit und Bandbreite und überträgt die Daten zuverlässig von der rotierenden Radscheibe zum Empfänger.
Typische Systemkomponenten:
- Rotoreinheit: sitzt auf der Achse, versorgt die DMS und erfasst die Messsignale
- Statoreinheit: empfängt die Signale kabellos und gibt sie weiter
- Energieversorgung: kontaktlos über Induktion oder batteriegestützt
Merkmale moderner Telemetriesysteme:
- Signalbandbreite bis 24 kHz
- Digitalisierung nahe am Sensor, um Störungen zu vermeiden
- Hohe Übertragungsstabilität auch bei EMV-Einflüssen
- Geringe Latenz – ideal für Echtzeitanalysen
- Kompatibel mit Prüfständen und mobilen Anwendungen
Datenerfassung und Online-Verrechnung
Für die präzise und zuverlässige Verarbeitung der Messdaten kommt das modulare Messsystem imc CRONOSflex zum Einsatz. Es übernimmt die synchrone Erfassung aller Telemetriedaten und berechnet in Echtzeit die Kräfte und Momente bereits während der Messung. So stehen unmittelbar interpretierbare Größen wie etwa Radaufstandskräfte, Querkräfte oder resultierende Belastungen direkt während der Fahrt bereit – ohne externe Nachbearbeitung.
Darüber hinaus bietet die Echtzeitplattform des Systems Funktionen zur Online-Klassierung, etwa zur normgerechten Auswertung nach EN 14363 oder UIC-Kriterien, sowie zur Online-Frequenzanalyse (FFT), mit den Schwingungen und dynamische Effekte direkt während des Tests analysiert werden können. So erhält der Anwender bereits während der Messfahrt fundierte Aussagen über das Betriebsverhalten des Fahrzeugs.
Die modulare Architektur des Systems erlaubt außerdem eine einfache Erweiterung um zusätzliche Sensorik wie Beschleunigungsaufnehmer, Temperatursensoren oder Wegsensoren – für eine ganzheitliche Betrachtung des Rad-Schiene-Kontakts.
Erfahren Sie mehr über das Messdatenerfassungssystem imc CRONOSflex:
https://www.imc-tm.de/produkte/messtechnik-hardware/imc-cronosflex/ueberblick
Ihre Vorteile mit einer imc Lösung
✅ Präzise Kraftdaten am Kontaktpunkt Rad-Schiene
✅ Berührungslose, wartungsarme Datenübertragung
✅ Echtzeit-Ergebnisse dank DAQ-System mit Online-Berechnungen von Kräften und Belastungen
✅ Erweiterbar um Beschleunigung, Temperatur, Drehzahl, Weg u.v.m.
✅ Flexibel einsetzbar im Fahrversuch und am Prüfstand
✅ Online-Klassierung und Frequenzanalysen
✅ Hohe Genauigkeit und Langzeitstabilität
Fazit
Radkraftmessung mit DMS und Telemetrie liefert präzise, belastbare Daten unter realen Einsatzbedingungen – unverzichtbar für Fahrzeugentwicklung, Zulassung und Monitoring im Bahnbetrieb. Sie liefert eine fundierte Datenbasis für Entscheidungen in Engineering und Betrieb, erhöht die Betriebssicherheit, reduziert den Verschleiß und verkürzt Testzyklen – für messbaren Fortschritt auf der Schiene.
Fragen? Wir sind für Sie da!
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