Zwei Beschleunigungssensoren für das Erfassen des "Kippens" einer Welle. Geht das?

[Crazy Harry]

Reden wir hier von Modell oder echtem Zug ?

[Manf]

Relativ einfache Experimente mit Beschleunigungssensoren kann man mit einem IPhone machen. Es gibt Applikationen die die Werte mindestens 8 stelling protokollieren.
Mit Filterung habe ich daraus einmal eine gezielte Anregung von 10^-4g zurückverfolgt, es sollte auch etwas mehr gehen.
Wenn man es für die Querneigung von Schienenfahrzeugen auf einer Strecke mit unbekannten Kurven einsetzen will, dann wäre es eben nötig die Strecke zweimal (oder eben mehrfach) mit unterschiedlicher bekannter Geschwindigkeit abzufahren.
Zur Geschwindigkeitsmessung hilft auch schon eine Videoaufnahme der Schwellen des Nachbargleises.

[DigiLot_1]

@ranke
Dankeschön,
die Störsignale und das Rauschen machen mir auch Kopfzerbrechen. Meine Hoffnung ist, dass durch häufigeres Befahren der gleichen Gleisabschnitte (soll ein Onboard-Monitoring werden) eine Signalbereinigung stattfindet. Aber vorher müsste ich mich für die Hardware entscheiden mit der ich das ganze teste. Und da hapert es. Bildungslücke.

Über Kreiselsensor hab' ich auch nachgedacht. Wäre vom Prinzip her die richtigere Methode. Aber ich fürchte, dass jede Bogenfahrt noch größere Störungen verursacht als bei den Beschleunigungssensoren.

Die naheliegende Methode, die vier Federwege der Primärfederung eines zweiachsigen Drehgestells zu messen ist keine Option?

Gute Idee. Wurde es schon gemacht?
Allerdiengs: Würde das "Wanken" des Drehgestellrahmens (z. B. Kräfte aus dem Wagenkasten) nicht eine Verwindung "vortäuschen"?

Gruß

DigiLot

[White_Fox]

Ich habe genau das beschrieben, was ich auch meine.
Es geht nicht um die Querneigung (dafür wäre die Wasserwage das richtige Werkzeug), sondern um die Änderung der Querneigung. Und diese Größe kann man nur ableiten und nicht direkt messen.

Vorschlag: Nimm doch zwei Wasserwaagen.
Wenn ich dich richtig verstanden habe, dann würde es völlig ausreichen, die Neigung beider Schienen zu messen und über eine Subtraktion miteinander zu vergleichen. Ist das Ergebnis Null, dann verlaufen beide Schienen in die selbe Richtung, die Verwindung ist dann doch auch Null.

Ansonsten wäre vielleicht auch die Messung der Verwindung zweier entfernter Achsen zueinander eine Option.
Gedankengang dazu: Es gibt berührungslose Drehmomentsensoren. Diese bestehen aus einem drehbar gelagerten axialen Federelement, die "Kraftanschlüsse" des Sensors befinden sich an den Enden des Federelements. Direkt dahinter befinden sich zwei Scheiben, über deren Umfang Markierungen angebracht sind. (Denke hier z.B. mal an Glasmessstäbe von Drehmaschinen.) Anhand dieser Markierungen kann nun eine Verdrehung des Federelements (bzw. die Verwindung, und damit das einwirkende Drehmoment) abgelesen werden. Eine ähnliche, ausreichend lange Konstruktion sollte das Problem gut lösen, denke ich.
Ich bin kein Maschinenbauer, würde von diesem Ansatz her aber erstmal die besten Ergebnisse erwarten.

Gute Idee. Wurde es schon gemacht?
Allerdiengs: Würde das "Wanken" des Drehgestellrahmens (z. B. Kräfte aus dem Wagenkasten) nicht eine Verwindung "vortäuschen"?

Das Wanken könnte man vielleicht über Mittelwertbildung rausrechnen. Allerdings hast du es hier mit Störungen zu tun, die in einem sehr breiten Frequenzspektrum liegen. Noch dazu sind diese vermutlich auch geschwindigkeitsabhängig. Alles Sachen, die die Geschichte nur kompliziert machen.

[Mxt]

Vorschlag: Nimm doch zwei Wasserwaagen.
Wenn ich dich richtig verstanden habe, dann würde es völlig ausreichen, die Neigung beider Schienen zu messen und über eine Subtraktion miteinander zu vergleichen.

Mit entsprechender Mittelung verhalten sich die Beschleunigungssensoren ähnlich wie eine Wasserwaage. Meist haben Sensor-ICs auch eingebaute Filter. Damit und mit unterschiedlichen Abtastraten sowie eigenen Filteralgorithmen kann man mit den oben verlinkten Boards gut experimentieren.

Aber wir erfahren wenig, welche Klasse von Sensoren gesucht wird. Etwas günstiges, wie oben gezeigt ? Oder ein robustes Industrieteil, das dauerhaft ans Fahrgestell geschraubt werden kann. Braucht man am Ende sogar eine Eisenbahnzulassung ?

Gedankengang dazu: Es gibt berührungslose Drehmomentsensoren. Diese bestehen aus einem drehbar gelagerten axialen Federelement, die "Kraftanschlüsse" des Sensors befinden sich an den Enden des Federelements. Direkt dahinter befinden sich zwei Scheiben, über deren Umfang Markierungen angebracht sind.

Das klingt so ähnlich wie der hier
http://www.spacecontrol-industries.c...en-sensor.html
da sind zwei Platinen über Federn verbunden, die Bewegung zueinander wird (optisch ?) gemessen.

[ranke]

Die naheliegende Methode, die vier Federwege der Primärfederung eines zweiachsigen Drehgestells zu messen ist keine Option?
Gute Idee. Wurde es schon gemacht?
Allerdiengs: Würde das "Wanken" des Drehgestellrahmens (z. B. Kräfte aus dem Wagenkasten) nicht eine Verwindung "vortäuschen"?

Über die Messung der Primärfederwege bekommt man (angenähert) die einzelnen Radlasten. Wanken bedeutet dass links und rechts unterschiedlich (z.B. Kurvenfahrt ohne Überhöhung). Wenn das Radlastverhältnis bei beiden gemessenen Achsen gleich ist, dann ist es Wanken, wenn es unterschiedlich ist, ist es Verwindung. Ob es schon jemand so macht weiß ich nicht. Vielleicht mal bei einem Eisenbahnerforum nachfragen. Genauer wäre vermutlich eine direktere Kraftmessung der Radaufstandskräfte, das ist dann aber kaum mehr ohne Eingriff in die Konstruktion des Laufwerks machbar. Da stellt sich dann die Frage nach Machbarkeit und Zulässigkeit.

... durch häufigeres Befahren der gleichen Gleisabschnitte (soll ein Onboard-Monitoring werden) eine Signalbereinigung stattfindet

Onboard bedeutet vermutlich, dass es in einem betriebsmäßig kursierenden Fahrzeug eingebaut werden soll, so dass man beliebig häufig Messungen bekommt?
Mehrere Messungen korrelieren könnte schwierig werden. Man müsste dann nämlich auf den Messschrieben auch den Ort genau zuordnen können. Wenn Du ein Ereignis hast und deine Auswertung sagt dass er bei Messung 1 bei km 3,4934, bei Messung 2 bei km 3,4941 und bei Messung 3 bei 3,4936 ist, dann kann es sein, dass es als "zufälliges Rauschen" interpretiert wird. Leider war es aber immer bei km 3,9437 (und das nächste Mal entgleist der Zug).

[Mxt]

Und wenn es eigentlich um die Vermessung der Schienen geht: Warum macht man es nicht wie bei der Vermessung von Straßen ?

Die BASt ist mit sowas in Deutschland unterwegs
http://www.fraunhofer.de/de/presse/p...00-sachen.html

Habe mich mal mit jemandem unterhalten, der sowas in Kanada macht. Er verwendet ein etwas anderes System, aber auch mit Laserscannern.

[ranke]

Und wenn es eigentlich um die Vermessung der Schienen geht: Warum macht man es nicht wie bei der Vermessung von Straßen ?

Weil sich die Schiene im Gegensatz zur Straße unter Last verformt (wenn der Oberbau schlecht ist), so kann man realistisch auch nur unter Last messen.
Ein Beispiel sieht man hier:
http://youtu.be/O6uEFwCrLVM (für Ungeduldige: ab 2:20)

[Mxt]

Nun, wie man mit einem Zug über eine Schiene fährt, ohne sie zu belasten, erschließt sich mir nicht. Aber egal.

Diese Straßenscanner können mittlerweile an die Stoßstange oder in den Boden eines PKW-Anhängers eingebaut werden. Warum sollte sowas nicht unter einem Zug gehen ?

[Peter(TOO)]

Hallo,

Diese Straßenscanner können mittlerweile an die Stoßstange oder in den Boden eines PKW-Anhängers eingebaut werden. Warum sollte sowas nicht unter einem Zug gehen ?

Geometrisch ist das bei der Schiene schon etwas komplexer.

Bei der Strasse nimmt man das Profil über die ganze Bahnbreite auf und das Ergebnis sollte eine Fläche sein. Spurrinnen lassen sich so schon mal direkt erkennen. Für Bodenwellen hat man die 4 Auflagepunkte der Räder. Wenn man nicht auf Höhe einer Achse misst, kann man auch diese leicht erkennen. Zudem kann man noch den, meist unbeschädigten Strassenrand als Referenz einbeziehen.

Bei der Schiene hat man nur die zwei Messpunkte der Schiene. Alles was sich zwischen den Schienen oder ausserhalb befindet ist irrelevant, der Schotter muss nicht eben sein.
Wenn man sich den obigen Film ansieht, bleibt der Abstand Wagon-Schiene konstant, auch wenn dabei die Schiene selbst durchfedert, das macht die Strasse nicht.
Zudem sind bei der Bahn die Werte auch noch recht klein. Ab 4% Steigung baut man Zahnradbahnen, das sind nur 4cm Höhenunterschied auf 1 Meter Strecke.
Messtechnisch brauch man also bei der Bahn eine Auflösung, welche bei der Strasse schon wegen der Oberflächenrauhigkeit des Asphalts gar nicht möglich ist. 1mm Rauhigkeit ist bei Asphalt schon glatt.

MfG Peter(TOO)