Optische Radgeometrievermessung

Optische Inspektion von ICE-Rädern

Im Auftrag des Werkzeugmaschinenherstellers Hegenscheidt-MFD GmbH, Erkelenz, entwickelten Dara Fatehi-Varkani vom Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik, Berlin, sowie vier Ingenieure aus zwei weiteren Fraunhofer-Gesellschaften ein Messsystem, das die Radgeometrie von Schienenfahrzeugen optisch ermittelt.

Aus Sicherheitsgründen müssen insbesondere die Räder von Hochgeschwindigkeitszügen wie dem ICE regelmäßig inspiziert werden. Das Prüfsystem arbeitet berührungslos, vollautomatisch und bei jedem Wetter. Es spart zusätzlich Zeit und Personal.

Bisher kontrollierten Technikerteams die Räder des ICE auf sichtbare Schäden und erfassten Durchmesser sowie Laufflächenprofile. Nach bestimmten Laufzeiten wurden die Radsätze komplett ausgebaut, ihre Profile erneuert und mit Ultraschalltechnik auf Materialfehler untersucht.
Dagegen dauert die optische Inspektion von ICE-Rädern nur wenige Sekunden und wird automatisch ausgelöst, wenn der Zug über eine in das Gleis integrierte Messstation rollt. Laser projizieren ein Linienmuster auf die Laufflächen der Räder. Kameras erfassen diese Muster und leiten sie an ein Auswertungssystem weiter, das aus den Bilddaten die Profile der Laufflächen sowie den Durchmesser der Räder errechnet.

Diese Daten geben Auskunft über den Verschleiß der Radsätze und eventuelle Sicherheitsrisiken. So können Schienenschäden und Weichenstörungen vermieden werden. Darüber hinaus erhöht das neue Prüfsystem die Verfügbarkeit von Zügen im modernen Hochgeschwindigkeitsverkehr. Das System liefert sehr schnell sehr genaue Ergebnisse, ohne den normalen Fahrbetrieb zu unterbrechen. Die kontinuierliche Wartung der Züge wird damit wesentlich erleichtert.

Das System für die optische Radgeometrievermessung wird bereits von Amtrak in Washington D.C./USA, der Deutschen Bahn in Frankfurt am Main, München und Hamburg sowie der Berliner S-Bahn eingesetzt. Zurzeit entwickelt Fatehi weitere Verfahren, die die Genauigkeit der Prüfsysteme erhöhen und neue Anwendungsbereiche erschließen sollen.

Für ihre Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum Thema "Sicherheit der Radtechnik im Schienenverkehr" erhielten die Wissenschaftler Ende Oktober 2002 den Sonderpreis der Fraunhofer-Gesellschaft für herausragende wissenschaftliche Leistungen. Der Joseph-von-Fraunhofer-Preis wird jährlich an Mitarbeiter verliehen, die anwendungsnahe Probleme lösen.