Radsatzgeber

Radsatzgeber sind Drehzahlgeber, die in der Eisenbahntechnik eingesetzt werden, um den Zustand und die Drehzahl der Achsen von Schienenfahrzeugen zu erkennen. Es wird zwischen lagerlosen und eigengelagerten Radsatzgebern unterschieden.

Lagerlose Geber

Lagerlose Geber finden sich an nahezu jedem Radsatz eines Schienenfahrzeugs. Sie werden hauptsächlich für den Gleitschutz verwendet.

Eine Besonderheit der Drehzahlgeber für den Gleitschutz besteht in den integrierten Überwachungsfunktionen. Zum Erkennen von Kabelbrüchen werden Zweidrahtgeber mit einem Stromausgang von 7 mA/14 mA verwendet. Andere Konzepte sehen die Ausgabe einer Spannung von etwa 7 V vor, sobald die Signalfrequenz unter 1 Hz absinkt. Auch die Ausgabe eines 50-Hz-Signals im Geberausgang, wenn die Versorgungsspannung mit 50 Hz moduliert wird, ist gebräuchlich. Galvanisch getrennte Kanäle sind bei zweikanaligen Gebern häufig.

Gelegentlich ist es erforderlich, das Signal für den Gleitschutz am Traktionsmotor abzunehmen. Die Ausgangsfrequenz ist dann oft zu hoch für die Gleitschutzelektronik. Für diesen Anwendungsfall steht ein Geber mit integriertem Frequenzteiler zur Verfügung.

Eigengelagerte Radsatzgeber

Ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein Triebfahrzeug, hat in der Regel viele Untersysteme, die ein separates, von anderen Baugruppen galvanisch getrenntes Geschwindigkeitssignal benötigen. In den meisten Fällen stehen für separate Geber genügend Einbauorte, insbesondere ausreichender Einbauplatz an Laufradsätzen, nicht zur Verfügung. Seit vielen Jahren gibt es daher eigengelagerte Radsatzgeber, die auf den Lagergehäusen oder Lagerdeckeln der Radsätze angeflanscht werden.

Optische Radsatzgeber

Alle bisher am Markt vertretenen Hersteller haben sich größtenteils optischer Sensorik bedient. Es konnten ein bis vier Kanäle verwirklicht werden, wobei für jeden Kanal eine Lichtschranke eine von maximal zwei Signalspuren auf einer Schlitzscheibe abtastet. Es zeigt sich, dass die damit mögliche Kanalzahl immer noch nicht ausreicht. Einige Untersysteme müssen daher mit durchgeschleiften Signalen aus der Gleitschutzelektronik vorlieb nehmen und sind daher zum Beispiel in der Impulszahl auf das angewiesen, was schon vorhanden ist, obwohl ein separates Geschwindigkeitssignal Vorteile bieten würde.

Die Anwendung optischer Sensorik ist seit vielen Jahren bekannt und in der Industrie weit verbreitet. Es gibt zwei prinzipielle Schwächen, die einen über viele Jahre zuverlässigen Einsatz bisher sehr erschwert haben, nämlich - die Optik ist sehr verschmutzungsanfällig und - die Lichtquellen altern vorzeitig.

Schon durch geringe Verschmutzungen wird die Transmission des Lichtstrahls durch die Linsen stark verringert, und es kommt zu Signalausfällen. Es werden daher extrem hohe Anforderungen an die Dichtigkeit der Geber gestellt. Auch die Abdichtung der Geberlager gegen Fettaustritt ist ein Problem, das mit vielen konstruktiven Tricks nur unzureichend gelöst werden kann. Weiterhin kommt es zu Problemen, wenn die Geber in Umgebungsbedingungen betrieben werden, bei denen der Taupunkt überschritten wird. Die Linsen beschlagen dann, und das Signal wird häufig gestört.

Die Lichtquellen bestehen aus LED-Elementen. Eine LED unterliegt immer Alterungserscheinungen, die im Laufe weniger Jahre zu einem deutlich verringerten Lichtstrom führen. Zwar versucht man, dies durch spezielle Regelungen zu kompensieren, die sukzessive den Strom durch die LED erhöhen. Dadurch wird aber der Alterungsprozess weiter beschleunigt.

Magnetische Radsatzgeber

Magnetische Abtastung ferromagnetischer Maßverkörperungen weisen diese Schwächen nicht auf. In der Praxis sind magnetische Geber bekannt, die innen, zum Beispiel wegen versagender Gehäusedichtungen, mit einer dicken Schicht aus Bremsstaub und anderem Schmutz bedeckt waren, aber immer noch tadellos funktionierten. Die Verwendung von magnetischen Abtastsystemen war bisher schlicht zu teuer. Heute jedoch existieren Multikanal-Drehzahlsensoren, die den bestehenden Gebern in der Robustheit und Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung prinzipiell überlegen sind.

Quelle

Hilger, Gernot (2006): Innovative Drehzahlgeber in Schienenfahrzeugen, in: Elektrische Bahnen 04/2006, Seite 171–176