Inertial-Sensoren für den Zugbetrieb

Auf dem Weg zum sicheren Schienenverkehr

4. Juli 2022, 13:57 Uhr | Nicole Wörner
Inertialsensoren von ASC erfassen Daten an verschiedensten Positionen im Zug
Inertialsensoren von ASC erfassen Daten an verschiedensten Positionen im Zug
© ASC GmbH / WEKA Fachmedien

Inertialsensoren sind elementar im Schienenverkehr: Sie erfassen die Position von Zügen, überwachen den Zustand der Gleise und sorgen für hohen Fahrkomfort. Die smarten Sensorsysteme ASC AiSys ermöglichen sogar das Echtzeit-Monitoring der Infrastruktur und die frühzeitige Erkennung von Schäden.

Bei der Entwicklung und dem Betrieb von Zügen übernehmen Inertialsensoren zahlreiche wichtige Aufgaben. Eine von ihnen ist die hochgenaue Messung von Schwingungen und Vibrationen an Fahrzeugen, Gleisanlagen und Brücken. Die dadurch ermittelten Daten bilden die Grundlage für einen sicheren, komfortablen Schienenverkehr. Ingenieure können aus ihnen wertvolle Informationen für die Konstruktion von Zügen und die Instandhaltung der Infrastruktur ziehen. Sensoren sorgen aber auch dafür, dass die Fahrdienstleiter in den Leitstellen der Deutschen Bahn immer genau wissen, wo sich ein Zug gerade befindet. Satellitengestützte Navigation alleine reicht dafür nicht aus, da die Signale störanfällig sind.

Der Messtechnik-Spezialist ASC fertigt eine große Bandbreite hochempfindlicher Beschleunigungs- und Drehratensensoren sowie Inertial Measurement Units (IMU) für Test- und Monitoring-Aufgaben im Schienenverkehr. Die Sensoren erfassen Daten in den verschiedensten Anwendungen – nicht nur in Fahrzeugen, sondern auch an Gleisen.

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Betriebsfestigkeitsprüfungen unter rauesten Bedingungen

Kapazitive Beschleunigungssensoren von ASC tragen unter anderem zur Betriebssicherheit von Zügen bei. Der Schienenfahrzeug-Hersteller Alstom misst mit ihnen z. B. die Laufdynamik (nach EN 14363) und die Drehgestellfestigkeit (nach EN 13749) unter realen Bedingungen. Die dazu genutzten ASC-Sensoren weisen nicht nur einen hohen Signalhub von ±2,7 V für Messbereiche zwischen ±2 g bis 200 g auf, sondern auch einen weiten Frequenzbereich von DC bis 7 kHz. Darüber hinaus verfügen sie über eine große Langzeitstabilität und ermöglichen damit die präzise Messung selbst geringer Linearbeschleunigungen und niederfrequenter, dynamischer sowie statischer, konstanter Beschleunigungen.

Die Sensoren sind äußerst robust gegenüber Witterungseinflüssen, halten selbst Stößen mit einer Intensität von bis zu 6000 g stand und arbeiten in einem Temperaturbereich zwischen -40 und +125 °C. Das sind wichtige Voraussetzungen für den Einsatz auf den Teststrecken, da die Messtechnik hier Wind und Wetter ausgesetzt ist.

Überbrückende Navigation für gestörte GNSS-Signale

Eine große Bedeutung kommt Sensoren auch bei der exakten Positionsbestimmung von Zügen zu – deren genaue Lokalisierung ist essentiell für die Sicherheit im Schienenverkehr. Die satellitengestützte Navigation reicht dazu nicht aus, da die GNSS-Signale in Tunneln, Waldgebieten oder überdachten Bahnhöfen abgeschattet werden und deshalb nicht oder nur schwach beim Empfänger ankommen. Inertial Measurement Units von ASC übernehmen die Positionserfassung in diesen Bereichen und überbrücken damit die Zeitspanne, bis das Satellitensignal wieder vollständig zur Verfügung steht. Die IMUs sind prädestiniert für dieses Anwendungsgebiet, da sie selbst geringste rotatorische und lineare Bewegungen erfassen und nur einen sehr kleinen Bauraum benötigen.

Mit den Daten der smarten Sensorsysteme ASC AiSys können virtuelle Zugmodelle erstellt und Wartungsarbeiten optimal geplant werden
Mit den Daten der smarten Sensorsysteme ASC AiSys können virtuelle Zugmodelle erstellt und Wartungsarbeiten optimal geplant werden
© ASC

Inertial Measurement Units von ASC bestimmen u. a. die Position von Güterwaggons im Forschungsprojekt SAMIRA der FH Aachen. Hier wird eine intelligente Rückfahrkamera entwickelt, die den Rangierprozess von Güterzügen deutlich effizienter machen soll. Die Kamera überwacht zusammen mit Sensoren den Fahrweg der Wagen und ermöglicht so die Einsparung von Personal. Der auch bei der Bahn herrschende Fachkräftemangel kann so aufgefangen und die Wettbewerbsfähigkeit des Schienengüterverkehrs verbessert werden. Die IMU von ASC wird als Backup zur Positionsbestimmung an den Güterwagen verwendet: Sie erfasst die exakte Position der Wagen selbst dann, wenn das Signal der satellitengestützten Navigation zeitweise unterbrochen ist. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche hochgenaue Lokalisierung der Wagen garantiert, sodass Rangierfahrten künftig wesentlich schneller durchgeführt werden können.


  1. Auf dem Weg zum sicheren Schienenverkehr
  2. Schäden an Gleisen werden frühzeitig erkannt

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