32 ETR | OKTOBER 2013 | NR. 10 WISSEN | SCHIENENFAHRZEUG-PUFFER www.elsys-instruments.com Kurt Leutwyler Elsys AG markus.jahns@schwab-vt.ch Markus Jahns Schwab Verkehrstechnik AG » Messungen an Schienenfahrzeug- Puffern mit Elsys Puffer zu Schienen-Fahrzeugen scheinen einfache Elemente zu sein. Jedoch werden heute von ihnen nicht nur eine uneingeschränkte Zuverlässigkeit, sondern auch optimale Eigenschaften bezüglich Absorption der Auflauf-Energie erwartet. Die in neuen Schienenfahrzeugen eingesetz- ten Puffer der Fa. Schwab Verkehrstechnik AG können als High-Tech-Geräte bezeichnet werden. Die Absorption der Energie erfolgt hydraulisch (Funktionsweise siehe bei Frontkupplungen). Bei hydraulischen Absorbern hilft die Auf- zeichnung von statischen Kennlinien nicht weiter. Im Idealfall wäre die Kraft über den gesam- ten Hub konstant. Man würde dadurch die kleinsten Beschleunigungswerte erreichen. Dabei wäre die Kraft proportional zum Qua- drat der Auflauf-Geschwindigkeit. Die Puffer würden immer nur bis kurz vor den Anschlag eingedrückt. Eine Messanordnung gem. Bild 1 erlaubt bei jedem Stoss alle relevanten Parameter dyna- misch zu erfassen. Es können alle acht Signa- le gleichzeitig aufgezeichnet und ausgewer- tet werden. Zwei beladene Güterwagen werden mit der Geschwindigkeit v1 und v2 gegeneinander geschoben. Die absorbierte Energie kann einfach berech- net werden. Kinetische Energie: E = · (m1 · m2) (m1 + m2 v2 2 m1 = Masse 1 (40‘000 kg) m2 = Masse 2 (40‘000 kg) v = Geschwindigkeit (v1 + v2) Die Energie verteilt sich auf die beiden Puffer Die Güterwagen werden mit Hilfe einer Hyd- raulik-Anlage (nicht eingezeichnet) verscho- ben. D. h. v1 und v2 sind in etwa gleich. Mit einem Laser-Wegmess-System (Triangulati- ons-Prinzip) wird die Gesamt-Geschwindig- keit (v1 + v2) kurz vor dem Aufprall ermittelt. Alle Messgrößen werden als Signal-Verlauf vor, während und nach dem Aufprall über die Zeit aufgezeichnet. Diese werden mit dem Auswerteprogramm TranAX berechnet und für die Archivierung gespeichert. Alle Berech- nungen können mit TranAX durchgeführt werden. Kurven oder Resultate lassen sich auch direkt in EXCEL- oder WORD-Prüfberich- te übertragen. Da nicht bloß Einzelwerte erfasst werden, sondern Kurven mit hoher zeitlicher Auflö- sung, können bei der Auswertung alle inte- ressierenden Ereignisse im Detail analysiert werden. Diese Möglichkeit ist bei der Ent- wicklung von Puffern von großer Bedeutung. Die gleiche Messanordnung kann auch zur Qualitätssicherung für Produkte-Prüfungen eingesetzt werden. Dadurch lässt sich die Einhaltung von Normen und Vorschriften nachweisen. In Bild 2 sind alle wichtigen Signale aufge- zeichnet. Man sieht was abläuft, wenn die Vorrichtung schwingt. Diese Schwingung ist fast während der ganzen Zeit, wo die Hyd- raulik aktiv ist, vorhanden. Daraus können Rückschlüsse zur Verbesserung der Hydrau- lik-Konstruktion gezogen werden. Durch Einzoomen (in der unteren Darstel- lung), können Details genau untersucht wer- den. Der Druck-Verlauf im ersten Puffer zeigt relativ hohe, kurzzeitige Spitzen. Durch Filterung bei der Auswertung (unmit- telbar in TranAX) kann das Schwingen auf den Signalen unterdrückt werden. In einem X-Y-Diagramm ist das Kraft-Signal über den jeweiligen Hub in beiden Puffern aufgezeich- net. Die jeweilige Energie entspricht der Flä- che, welche durch die Kurve umschlossen wird. Sie wurde in TranAX durch Integration aus der Kraft- und den Weg-Kurven ermittelt. In Bild 3 ist auch ersichtlich, dass dank ge- > BILD 1: Blockschaltbild Absorber-Test (Quelle: Elsys AG)