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Messtechnik

Kistler baut weltweit erste Crash-Wand für Hochgeschwindigkeitszüge

| Redakteur: Ute Drescher

Mit Hilfe einer weltweit einzigartigen Crash-Wand lassen sich die Aufprallkräfte von Hochgeschwindgkeitszügen und deren Komponenten präzise messen und analysieren.

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Der weltweit größte Anbieter von Schienenverkehrstechnik setzt auf die Messexpertise von Kistler. Dank einer einzigartigen Crashwand lassen sich die Aufprallkräfte der Hochgeschwindigkeitszüge und deren Komponenten präzise messen und analysieren.
Der weltweit größte Anbieter von Schienenverkehrstechnik setzt auf die Messexpertise von Kistler. Dank einer einzigartigen Crashwand lassen sich die Aufprallkräfte der Hochgeschwindigkeitszüge und deren Komponenten präzise messen und analysieren.
( Bild: Kistler )

Genau 1318 km – so weit sind die Millionenstädte Peking und Shanghai voneinander entfernt. Seit Juni 2011 können Fahrgäste mehrmals täglich zwischen den Metropolen pendeln – in unter 5 h Fahrzeit und bei Geschwindigkeiten bis zu 380 km/h. Die drittlängste Hochgeschwindigkeitsstrecke der Welt ist mit jährlich rund 100 Mio. Passagieren eine der meistfrequentierten des Landes.

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Hochgeschwindigkeitszüge gehören zu den wichtigsten Visitenkarten, wenn es um die Entwicklungskraft der chinesischen Wirtschaft geht. Nicht umsonst besitzt China mit ca. 20.000 km derzeit eines der größten Hochgeschwindigkeitsnetze der Welt. Weil die chinesische Eisenbahnbehörde Jahr für Jahr einen Zuwachs von fast einem Drittel mehr Reisenden verzeichnet, soll das Schienennetz für Schnellzüge bis 2020 um 50 % vergrößert werden.

Wo hohe Geschwindigkeiten im Spiel sind, besteht allerdings auch ein erhöhtes Sicherheitsrisiko. Deshalb ist neben dem Ausbau des Hochgeschwindigkeitsschienennetzes auch die Fahrgastsicherheit ein wichtiges Thema in China – insbesondere nach dem Bahnunglück in Shuanggyu (Provinz Zhejiang) in 2011 mit 40 Toten. Um den Bahnverkehr sicherer zu machen, wurde die Geschwindigkeit der Superexpresszüge nach dem Unfall zunächst auf etwa 300 km/h beschränkt. Seit September 2017 liegt das Tempolimit bei 350 km/h.

Crashtests sollen Schäden gering halten

Der weltweit größte Anbieter von Schienenverkehrstechnik arbeitet seit Jahren an der Optimierung seiner Schienenfahrzeuge. In seinem eigenen Technologie- und Produktentwicklungszentrum führt das chinesische Großunternehmen regelmäßig umfangreiche Crash- und Komponententests an seinen Hochgeschwindigkeitszügen durch. Das erklärte Ziel: die personellen und materiellen Schäden im Falle eines Crashs so gering wie möglich zu halten und den Schienenverkehr nachhaltig zu entwickeln. Um zu testen, welche Aufprallkräfte auf die Züge und deren Komponenten einwirken, setzt das Unternehmen auf die Messtechnik von Kistler. Seit Ende 2017 ist in der Crashhalle eine Anwendung von Kistler im Einsatz, die es so noch nirgendwo gegeben hat: die erste Crash-Wand für Hochgeschwindigkeitszüge.

Christof Sonderegger, Produktmanager Test & Measurement bei Kistler, ist für das Großprojekt verantwortlich. „Mit der Crash-Wand für Hochgeschwindigkeitszüge betreten wir einen Messbereich, der bis zu 20 Mal höher ist als bei gängigen Crashtests in der Automobilbranche.“ Zum Vergleich: Autos werden mit bis zu 64 km/h gegen die Wand gefahren. Die Züge des chinesischen Kunden dagegen prallen mit bis zu 72 km/h gegen die Wand und erzeugen eine Kraft, die einer Masse von 10.000 t entspricht.

Die Herausforderung für Kistler bestand darin, eine kundenspezifische Crash-Wand zu entwickeln, die sowohl den hohen Aufprallkräften der Hochgeschwindigkeitszüge gewachsen ist als auch modular und erweiterbar ist. Hinzu kamen der sehr straffe Zeitplan und die Forderung nach einer schlüsselfertigen Lösung. „Eine solch anspruchsvolle Aufgabe konnten wir nur aufgrund der hervorragenden internen Zusammenarbeit lösen“, erklärt Sonderegger.

Nach einer mehrwöchigen, intensiven Engineering-Phase konnten die Messtechnikexperten eine Crash-Wand mit insgesamt sechs Segmentplatten entwickeln. Auf jeder dieser Platten lassen sich 36 Sensoren installieren. Ein wesentlicher Vorteil: Die Sensoren lassen sich flexibel miteinander kombinieren und decken sämtliche Lastanforderungen ab. Bei Bedarf besteht die Möglichkeit, die Crash-Wand um weitere drei Segmentplatten mit zusätzlichen Sensoren zu erweitern. In der Crash-Wand des chinesischen Kunden haben die Ingenieure von Kistler 1-Komponenten-Kraftsensoren mit den Messbereichen 700 kN, 2,5 MN, 5 MN und 10 MN installiert. Die Sensoren sind fertig kalibriert und garantieren eine konstante Messgenauigkeit über einen weiten Kraftbereich.

DTI-Technologie integriert

Die digitale Elektronik, die sogenannte DTI-Technologie (Digital Transducer Interface), ist in den Kraftsensoren von Kistler integriert. Diese Technologie wird bereits seit einigen Jahren erfolgreich in der Fahrzeugsicherheit, Fahrdynamik und Betriebsfestigkeit eingesetzt. Dabei wird das Signal im Sensor digitalisiert und mit einem Bus weitergeleitet. Die Sensordaten fließen störsicher in den zentralen Kistler DTI-Logger und werden via Ethernet in den Rechner übertragen und aufgezeichnet.

Service vor Ort

Die Sensoren, Elektronik sowie das Prüfequipment wurden in Winterthur (Schweiz), dem Hauptsitz von Kistler, gefertigt. Die Segmentplatten ließen die Messtechnikexperten von einem Lieferanten vor Ort produzieren. Das Kistler-Tech-Center in Shanghai war für den Systemtest der Segmentplatten und die Installation beim Kunden verantwortlich. Zuletzt wurde die kundenspezifische Crash-Wand im Technologie- und Produktentwicklungszentrum des chinesischen Großunternehmens installiert. Seit Ende 2017 ist die Crash-Wand von Kistler nun im Einsatz. Der Kunde sei mit dem modularen Konzept der frei kombinierbaren Sensoren und dem robusten Interface sehr zufrieden, freut sich Sonderegger. Und ergänzt: „Für zukünftige Tests plant das Unternehmen weitere Sensoren und Segmentplatten bei uns zu bestellen“. (ud)

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Michael Förtsch; MS-Graessner; Dr. Tretter; RK Rose+Krieger GmbH; Preeflow; IEF-Werner GmbH; Kistler; Adam Opel AG; Deutscher Zukunftspreis/Ansgar Pudenz; Pöppelmann / RZ-Studio; ©BillionPhotos.com - stock.adobe.com; gemeinfrei; Balluff; Foto Carle Triberg; Mesago; Hänchen; Ejot; Freudenberg/ Daniel Fortmann.com