Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit der Kraft der Vibration - Energieautarke Sensorsysteme überwachen den Zustand von Güterwagen

18.08.2014

Auf der Schiene lassen sich Waren in großen Mengen besonders umweltschonend befördern. Sicherheit steht dabei im Vordergrund. Insbesondere, wenn es um den Transport von Gefahrengütern geht, sind regelmäßige Kontrollen des Wagenzustands unabdingbar. Wie sich dazu energieautarke Sensorsysteme nutzen lassen und damit auch der Mensch geschont werden kann, zeigt das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF auf der InnoTrans 2014 in Halle 23, Stand 206.

Manchmal muss erst etwas passieren, um beispielsweise Radschäden zu entdecken. Häufig treten diese nach einer Entgleisung ans Tageslicht, bei der möglicherweise Personen- oder Streckenschäden zu verzeichnen sind. Besonders kritisch sind solche Unfälle bei Gefahrenguttransporten, wenn es zu gravierenden Umweltschäden kommt. Daher ist es notwendig, das Risiko mit einer effizienten Zustandsüberwachung zu minimieren.


Feldtest eines energieautarken Sensors am Güterwagen

Foto: Fraunhofer LBF

In Europa ist die Instandhaltung von Güterwagen gesetzlich vorgeschrieben, und die Betriebssicherheit ist durch regelmäßige Wartungen zu gewährleisten. Die Instandhaltung reduziert Ausfallzeiten und erhöht die Wirtschaftlichkeit des Betriebs. Mit Informationen über die an einem Wagen tatsächlich auftretenden Belastungen, die Nutzung und andere Betriebsdaten lässt sich die Instandhaltung optimieren und eine zustandsbasierte Wartung einführen.

Die permanente Ermittlung solcher Daten direkt am Waggon ist im Allgemeinen nicht möglich. Güterzüge verfügen in der Regel weder über eine fahrzeugeigene Sensorik noch über eine eigene Stromversorgung, denn Eisenbahntechnik muss aufgrund der hohen Anforderungen bezüglich Vibrationen, Temperatur, Schmutz und Feuchte einfach und robust sein.

Eine Antwort können Datenerfassungssysteme sein, die drahtlos und energieautark ar-beiten. Sie ließen sich sogar nachträglich mit moderatem Aufwand nachrüsten. Im Rahmen einer Machbarkeitsuntersuchung konnten Wissenschaftler des Fraunhofer LBF zeigen, dass die am Güterwagen vorhandene Vibrationsenergie mit Hilfe eines piezoelektrischen Generators in elektrische Energie gewandelt und zur Versorgung eines drahtlosen Sensors genutzt werden kann.

Solche energieautarken Sensoren können Güterwagen während des Betriebs überwachen und ermöglichen eine frühe Schadenserkennung und eine zustandsbezogene Instandhaltung. Die Energiegewinnung aus Vibrationen zur Versorgung der Sensoren wird als Energy Harvesting bezeichnet. Die Messdatenermittlung und drahtlose Übertragung wird durch energieeffiziente Mikrocontroller-Plattformen realisiert. Wegen der zufällig auftretenden Vibrationen und der Umweltbedingungen im Bahnbetrieb stellt sich die ganzheitliche Auslegung solcher Systeme als ingenieurtechnische Herausforderung dar.

Der vom Fraunhofer LBF entwickelte und auf der InnoTrans gezeigte Sensor ist ein Funktionsmuster. Eine einsatzfertige Lösung muss hinsichtlich der hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit unter den rauen Betriebsbedingungen noch weiterentwickelt werden. Diese Arbeiten führt das Fraunhofer LBF im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme, Förderschwerpunkt „Energieautarke Mobilität – Zuverlässige energieautarke Systeme für den mobilen Menschen“ (ESZüG), weiter.

Mit dem Projekt ESZüG soll erstmals eine automatisierte und energieautarke Instandhaltungsplanung für Güterwagen realisiert werden, um damit Bremsen, Radlager und die Laufleistung der Wagen überwachen zu können. Ein Assistenzsystem soll die Wartung im Schienengüterverkehr sicherer und effizienter machen sowie Mitarbeiter von manuellen, körperlich beanspruchenden Wartungsarbeiten entlasten. Gerade ältere Mitarbeiter profitieren davon und sind so länger arbeitsfähig. Die Informationen zum Wagenzustand werden den Mitarbeitern über eine zu entwickelnde Mensch-Maschine-Schnittstelle vermittelt.

Weitere Informationen:

http://www.lbf.fraunhofer.de/de/projekte-produkte/energieautarke-sensorsysteme_z...
http://www.lbf.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/mit-der-kraft-der-vib...

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht IHP präsentiert sich auf der productronica 2017
17.11.2017 | IHP - Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik

nachricht Rittal auf der Messe "Meer Kontakte": IT sicher und platzsparend an Bord
08.11.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte