Leistungssteigerung von Bahnsystemen

Die RAIL-Serie von ASC bietet robuste, flexible, hochpräzise Inertialsensortechnologien für maßgeschneiderte Lösungen, die Bahnhersteller und -betreiber bei der Verbesserung der Sicherheit, Kapazität und Produktivität ihrer Schienenfahrzeuge unterstützen.

Erweiterte ASC RAIL-Serie erfüllt EN 50155-Standards

„Durch die umfangreiche Prüfung und Dokumentation unserer leistungsfähigen RAIL-Sensorserie erleichtern wir Bahnbetreibern die Konfiguration und Implementierung individueller Sensorlösungen für ihre Züge erheblich“, sagt Renate Bay, CEO von ASC Sensors. „Sie können sich auf ein bewährtes Set von stabilen, einbaufertigen Präzisionssensoren verlassen, die alle geltenden Normen erfüllen und den individuellen Dokumentationsaufwand auf Seiten des Betreibers deutlich reduzieren.“

Das Standardmodell der Beschleunigungssensoren ASC RAIL-x152LN ist bereits weltweit im Einsatz. Im Juni 2024 wurde die RAIL-Serie um einen weiteren Beschleunigungssensor vom Typ ASC RAIL-x151LN erweitert, der sich durch ein kompakteres Gehäuse auszeichnet, um auch in engsten Räumen Platz zu finden. Das gleiche kleine Gehäuse wird auch für die neuen Drehratensensoren ASC RAIL-27x1 verwendet. Für alle drei Modelle ergaben umfassende Evaluierungen durch ein unabhängiges Testlabor eindeutig positive Ergebnisse in Sachen Zuverlässigkeit und Präzision der ASC RAIL-Serie.

Die folgenden Tests wurden gemäß Eisenbahnnorm EN 50155:2021 durchgeführt, um die klimatische Beständigkeit und dynamisch-mechanische Robustheit zu bestätigen:

• Low temperature storage test – test A
• Low temperature start-up test – test A (OT6)
• Dry heat test – test B (OT6)
• Damp heat, cyclic – test Db
• Insulation tests (before and after damp heat, cyclic)
• Vibration, broad-band random – long time test Fh (category 3: axle mounted)
• Vibration, broad-band random – functional test Fh (category 3: axle mounted)
• Shock testing – test Ea (category 3: axle mounted)

Fertige Lösungen für langfristig stabile Leistung

Zusätzlich wurden Störaussendungsmessungen und Störfestigkeitsprüfungen gemäß EN 50121-3-2:2016+A1:2019 durchgeführt, die die elektromagnetische Eignung bestätigen:

• Conducted continuous disturbance at battery port
• Radiated disturbance, electrical field
• Immunity radiated electromagnetic fields
• Conducted immunity, injected currents
• EFT / Burst
• Electrostatic discharge test / ESD

Darüber hinaus erfüllen alle Komponenten der ASC RAIL-Serie die neuesten Brandschutznormen einschließlich EN 45545 für elektronische Geräte in Schienenfahrzeugen. Dazu zählen ein robustes, nicht entflammbares, lasergeschweißtes IP68-Edelstahlgehäuse sowie bahnzertifizierte Kabel und Kabelverschraubungen. Zusammen mit den eingebauten Technologien ergibt dies ein zuverlässiges Sensorsystem, das den härtesten Stößen, Vibrationen, Temperaturen und anderen widrigen Umweltbeanspruchungen standhält, welche typischerweise in Bahnanwendungen auftreten. Selbst unter schwierigsten Bedingungen gewährleistet dies eine optimale Leistung und den stabilen Langzeitbetrieb.

Kompakte, leistungsstarke kapazitive Accelerometer und Gyroskope

Die Standard-Beschleunigungssensoren ASC RAIL-x152LN sind in uniaxialer, biaxialer und triaxialer Ausführung erhältlich. Die neu entwickelte, kompaktere Gehäusevariante wird für ein- und zweiachsige Beschleunigungssensoren ASC RAIL-x151LN verwendet.

Beide Accelerometer basieren auf der bewährten MEMS-Technologie und dem kapazitiven Funktionsprinzip. Diese Technologie ermöglicht die Messung von statischen (DC) und konstanten Beschleunigungen, die zur Berechnung von Geschwindigkeit und Verschiebung bewegter Objekte herangezogen werden können. Je nach Auslegung des Feder-Masse-Dämpfungssystems können aber auch dynamische (AC) Beschleunigungen mit Amplituden von ±2 g bis ±400 g und in einem maximalen Frequenzbereich von bis zu 1 kHz (±5 %) erfasst werden. Die integrierten elektronischen Schaltungen ermöglichen einen differenziellen analogen Spannungsausgang (±4 V FSO) und ein hervorragendes Rauschverhalten von 7 bis 400 μg/√Hz.

Die ASC RAIL-27x1 Drehratensensoren basieren auf bewährten MEMS-Vibrationsring-Sensorelementen. Das Design der mikromechanischen Siliziumstrukturen macht diese Gyroskope extrem unempfindlich gegenüber äußeren Stößen und Vibrationen. Ihre integrierte Elektronik ermöglicht einen unsymmetrischen, analogen Spannungsausgang (0,66 bis 2,64 V FSO). Diese ein-, zwei- oder dreiachsigen Gyroskope sind in vier Messbereichen (75 °/s bis 900 °/s) erhältlich und zeichnen sich durch eine Bias-Stabilität von 12 °/h und einen Angular Random Walk von 0,2 °/√h aus.

Convenience für Bahnbetreiber

Darüber hinaus hat ASC damit begonnen, aus derselben Serie spezieller RAIL-Sensoren weitere, kundenspezifische Ausführungen zu konfigurieren. Durch die Kombination von Beschleunigungs- und Drehraten-Sensorelementen kann ein integriertes Sensorsystem mit bis zu drei Freiheitsgraden und individuell einstellbaren Messbereichen realisiert werden. Unter Berücksichtigung aller möglichen Variationen ergibt sich so die flexibelste Präzisionssensor-Toolbox für Bahnbetreiber. Mit dieser umfassenden Lösung können alle individuell relevanten Faktoren in einer kleinen, sehr robusten Inertialsensorbox präzise erfasst, ausgewertet und verarbeitet werden.

„Bahnbetreiber können nun aus den fertigen Komponenten der ASC RAIL-Serie maßgeschneiderte Sensorlösungen für ihre individuellen Anforderungen zusammenstellen“, erklärt Markus Nowack, Applikationsingenieur bei ASC Sensors. „Die Auswahl aus einem bewährten Set von Inertialsensoren, die den geltenden nationalen und internationalen Standards entsprechen, wird passende Lösungen erheblich erleichtern, Zeit und Budget sparen und gleichzeitig die Sicherheit, Kapazität und Produktivität von Bahnsystemen weltweit erhöhen .“