Forschungs- und Entwicklungsprojekt "SAFE On-Line" - Sensorik zur Schadensüberwachung von Radsatzwellen in Schienenfahrzeugen Die Entstehung von Schäden an Radsatzwellen bei Schienenfahrzeugen sind nicht-kalkulierbare und unvorhersehbare Einzelereignisse. Deren frühzeitige Erkennung ist unabdingbar, um das geschädigte Fahrzeug rechtzeitig instand zu setzen. Bisher werden während der üblichen Wartungsintervalle mittels konventionellen Ultraschallprüfungen die Wellen auf Risse untersucht, was für Bahnbetreiber einen intensiven Zeit- und Kostenaufwand darstellt. Im Projekt „SAFE On-Line“ soll eine Software- und Hardwarearchitektur für ein Sensorsystem zur Schadensüberwachung entwickelt werden. Die Basis bilden neue Mess- und Analyseverfahren auf Grundlage von „Ultrasonic Guided Waves“ und „Principal Component Analysis“. Für Bahnbetreiber bedeutet die erfolgreiche Entwicklung eines solchen Systems einen signifikanten technologischen Fortschritt, da die Durchführung von konventionellen Verfahren und Prüfungen stationär sind und nach wie vor eine aufwändige Prüfsituation darstellen. Bedingt durch die permanente Überwachung der Radsatzwelle im Fahrzeug lassen sich neben der Erhöhung des Sicherheitsniveaus auch erhebliche Kosten- und Ressourceneinsparungen in der Wartung (zustandsorientierte Instandhaltung) realisieren und somit die Verfügbarkeit der Züge steigern. Insbesondere würden die heute regelmäßig in den Instandhaltungswerkstätten durchgeführten Ultraschallprüfungen durch das neue System substituiert werden können. Die wesentlichen Herausforderungen des Projekts liegen im experimentellen Nachweis der Funktionstüchtigkeit der Sensorik, da die Messtechnik für die anspruchsvollen Betriebsumgebungen des Radsatzes (Stöße, Feuchtigkeit, Schmutz, Temperaturen, …) validiert werden muss. Weitere Schwerpunkte dieses Projektes liegen in der energieeffizienten Signalgenerierung, dem Messstellenmanagement, sowie der damit verbundenen Datenerfassung, -übertragung und -auswertung. Neben dem Knowhow-Gewinn der KMUs (Kleine mittelständische Unternehmen) profitiert der Standort NRW auch von der Schaffung neuer Arbeitsplätze, da die überwiegende Anzahl der Tätigkeiten von der Forschung bis zur Anwendungsentwicklung bis zum Geräteeinsatz von in NRW ansässigen Instituten bzw. Firmen und deren Mitarbeitern ausgeführt werden. Partner des dreijährigen Verbundprojektes (Start: 01.05.2017), das sich im Leitmarktwettbewerb MobilitätLogistik.NRW erfolgreich durchgesetzt hat, sind die Bombardier Transportation GmbH, die Universität Siegen mit den Lehrstühlen „Technische Mechanik“ und „Embedded Systems“, die SONDEV GmbH, die W.S. Werkstoff Service GmbH sowie die Alpha Trains Europa GmbH (assoziierter Partner). Im Projekt wird der Lehrstuhl für Technische Mechanik der Universität Siegen Methoden zur Detektion von Schädigungen auf Basis von „Ultrasonic Guided Waves“ und der „Principal Component Analysis“ entwickeln und diese im Rahmen von Versuchen unter zunehmend realen Umgebungsbedingungen prüfen. Zudem bildet die Weiterentwicklung der Sensorik und der Auswertealgorithmen aus der Grundlagenforschung hin zu einer praxistauglichen Lösung einen Schwerpunkt des Aufgabenbereiches. Zur Validierung kommen parallel numerische Simulationen der Wellenausbreitung innerhalb der Struktur zum Einsatz. Das Projekt wird mit Mitteln des Europäischen Fonds und des Landes NRW für regionale Entwicklung (EFRE) unterstützt.
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