High-Speed-Thermografie-Anlage für Bremsenprüfstände

Auftraggeber:

RAILTEC / BSI / THYSSEN

Zeitraum:

1996

Problem:

  • Zur qualitativen und quantitativen Prüfung von Bremsscheiben und Bremsbelägen für die Eisenbahn betreibt die BSI /THYSSEN (heute SAB-WABCO) einen Bremsenprüfstand in Remscheid.
  • Dort wurden neben wissenschaftlichen Untersuchungen zur Neuentwicklung von Werkstoffen für die Bremsentechnik auch Tests zur Qualitätssicherung von Bremsen u.a. für das ICE-Programm der DEUTSCHEN BAHN durchgeführt
  • Dabei wird neben vielen Kraftgrößen insbesondere auch auf Temperaturmessung großer Wert gelegt.
  • Leider existierte bis zu diesem Zeitpunkt kein System, mit dem die Oberflächentemperatur der Bremsscheiben während des Bremsvorgangs beobachtet und schnelle Veränderungen über Radius, Winkel und Zeit registriert werden konnten.
  • Eine weitere Herausforderung bei dieser Meßaufgabe stellte der geringe und über die Oberfläche variable Emissionsfaktor der Bremsscheibenmaterialien dar.

Ziel:

Ziel war die berührungsfreie Hochgeschwindigkeitsmessung der Emissionstemperatur der Bremsscheibe, die schnelle Bestimmung des Emissionsfaktors und die Aufzeichnung und Auswertung der Daten ohne den Meßzyklus oder die Aufbauzeiten zu vergrößern.

Lösung:

  • Gebaut wurde ein zweikanaliges Hochgeschwindigkeits-Emissionstemperatur-Meßsystem, sowie ein Beleuchtungssystem, dass es ermöglichte den Reflexionsfaktor der Bremsscheibe zu ermitteln.
  • Der Emissionsfaktor wurde in Echtzeit aus der gemessenen Temperatur und dem Reflexionsfaktor bestimmt.
  • Brückner & Jarosch entwickelte dazu das gesamte erforderliche physikalische Grundlagenmaterial sowie sämtliche Berechnungen und Kennlinien.
  • Zum Softwaresystem gehörten:
    Ansteuerung und Meßwertaufnahme, Aufzeichnung der Daten, Visualisierung mit 2D und 3D-Funktionen, Falschfarbdarstellung sowie Meßblattausgabe und Versuchsauswertung.

Technologie:

  • Embeded LINUX-System
  • High-Speed-Infrarot-Detektoren
  • Peltier-Kühler
  • Windows-Programm zur Auswertung
  • High-Speed- AD/DA-System

Ergebnisse:

  • Das System wurde erfolgreich in Betrieb genommen und lieferte interessante Aufschlüsse über das Verhalten der Bremsscheibenmaterialien während des Bremsversuchs.
  • Es konnten Temperaturen im Bereich von 80 – 800°C gemessen werden, wobei der Emissionsfaktor zwischen 0,15 und 1 liegen durfte.
  • Messungen waren dabei möglich bis 6.000 rpm, was einer theoretischen Zuggeschwindigkeit von 450 km/h entspricht.
  • Dabei wurden 512 Meßpunkte auf dem Umfang und 30 Spuren aufgezeichnet.
  • Der Meßfleckdurchmesser lag bei 8 mm und der Meßabstand bei 2m.

Referenzkunde:

BSI/THYSSEN (heute SAB-WABCO)