Präzise Bremswegmessung für Straße und Schiene
Bremswegmessungen sind ein elementarer Bestandteil der Fahrzeugentwicklung und -zulassung – sei es bei Nutzfahrzeugen, Landmaschinen, PKW oder Schienenfahrzeugen. Bereits in der Fahrzeugentwicklung begleiten sie Projekte von Anfang an, um Sicherheit, Performance und Normkonformität zu gewährleisten. Auch im regulären Betrieb müssen Straßenbahnen, Stadtbahnen und U-Bahnen regelmäßig normgerechte Bremswegtests durchführen, um die Betriebssicherheit dauerhaft zu garantieren. Darüber hinaus spielen präzise Beschleunigungstests eine wichtige Rolle, etwa bei der Validierung von Leistungsdaten, bei Verbrauchs- und Benchmarktest oder auch bei der Abstimmung von Motorsteuerungen und Fahrdynamikregelsystemen.
Messtechnologien im Überblick
In der heutigen Fahrzeugprüfung stehen verschiedene Technologien zur Bremswegmessung zur Verfügung, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile aufweisen. Ein Verständnis der zugrundeliegenden Messtechnologien ist essenziell, um für jeden Einsatzzweck – ob Straße, Schiene oder Gelände – das optimale System auszuwählen.
GPS-basierte Systeme
GPS-Systeme liefern Weg- und Geschwindigkeitsdaten mittels Satellitenempfang. Sie bieten unter freier Sicht eine flächendeckende Abdeckung und sind für grobe Messaufgaben schnell und kosteneffizient einsetzbar. Sie haben jedoch einige fundamentale Nachteile:
- Montageabhängigkeit: Die Antenne ist meist auf der Karosserie montiert, was bei abrupten Manövern wie starkem Bremsen zu Messabweichungen führt
- Hebelarm-/Rotationsfehler: Antennenversatz zum Messreferenzpunkt erzeugt bei Pitch/Roll scheinbare Positions‑ und damit Geschwindigkeitsfehler.
- Überschwingen durch Filterung: Kalman-Filter zur Glättung erzeugen Phasenverzögerungen und Überschwinger in den Daten, die in der Realität gar nicht existieren
- Schlechte Verfügbarkeit: In Tunneln oder engen Straßenschluchten kann kein GPS-Empfang gewährleistet werden
Reine Inertialsysteme (IMU / INS)
Inertialsysteme messen Beschleunigungen und Drehraten und integrieren diese, um Position und Geschwindigkeit zu ermitteln. Sie arbeiten unabhängig von externen Referenzen und liefern sehr hohe Bandbreiten, wodurch sie kurzzeitige Ereignisse sehr gut erfassen. Sie haben jedoch auch deutliche Nachteile:
- Drift: Sensorendes Drift führt bei längeren Messungen zu zunehmenden Positionsfehlern
- Hoher Ressourcenbedarf: Leistungsstarke IMUs sind oft teuer und stromhungrig, nur bedingt für Feldversuche oder Schienenfahrzeuge geeignet
Raddrehzahlsensoren und Wheel-Speed-Methoden
Raddrehzahlsensoren liefern Positionsänderungen über die Reifenumdrehung. Sie sind einfach zu realisieren und kostengünstig; bei gleichmäßiger Fahrt liefern sie verlässliche relative Geschwindigkeitssignale. Ihre Nachteile sind:
- Schlupf: Gummi auf Asphalt neigt zum Schlupf, sodass gemessene Radgeschwindigkeiten nicht der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen
- Kalibrieraufwand: Unterschiedliche Reifenumfänge, Verschleiß und Beladung beeinflussen die Genauigkeit
- Begrenzte Aussagekraft bei Bremsen: Bei starken Bremsmanövern können blockierende Räder, ABS-Eingriffe oder stark variable Reibbedingungen die Messwerte verfälschen – es fehlt eine direkte Referenz zur Fahrbahn
Optisch-inertiale Systeme
Optisch-inertiale Sensoren kombinieren eine optische Wegmessung mit einer integrierten IMU. Die optische Komponente erfasst die Fahrbahnoberfläche berührungslos und liefert hochdynamische Geschwindigkeits- und Distanzdaten. Die IMU ergänzt diese um Beschleunigungs- und Drehratendaten, um eine robuste, multifunktionale Messung zu gewährleisten:
- Slip-free, berührungslos: Keine Reifen- oder Karosserieschlupf-Einflüsse, unabhängig von Oberflächenbeschaffenheit
- Tunnel & urban: Funktioniert auch ohne GPS, selbst in Tunneln oder dicht bebauten Gebieten
- Hohe Dynamik: Messraten bis zu 1 kHz erlauben die Erfassung kurzzeitiger Bremsimpulse und Beschleunigungswechsel
Der OMS 4 von Sensoric Solutions
Der OMS 4 ist ein einachsiger, optisch-inertialer Sensor, der speziell für Weg- und Geschwindigkeitsmessungen bei Brems- und Beschleunigungstests entwickelt wurde:
- Außergewöhnliche Genauigkeit: 0,1 % vom Messbereich (Full Scale)
- Sofort einsatzbereit: Kein Warten auf GPS-Fix oder Einrollen nötig – einfach anschließen und messen
- Hohe Messrate: Bis zu 1 kHz, ideal für hochdynamische Prüfstände und schienenfahrzeugspezifische Einsätze
- Kompakt & robust: Geringes Gewicht, IP-geschützt, geeignet für harte Umgebungen
- Multifunktional: Erfasst neben Weg und Geschwindigkeit auch Beschleunigungen (x/y), Drehraten und kann in komplexe Fahrdynamik-Sets integriert werden
- Beschleunigungstests: Hochgenaue Beschleunigungsmessungen für Antriebs- und Bremsvergleichstests
Das Komplett-System von Sensoric Solutions
Sensoric Solutions bietet nicht nur den OMS 4, sondern ein vollständiges, modular aufgebautes System für Bremswegmessungen bestehend aus:
- Sensor: Optisch-Inertialem Präzisions-Sensor OMS 4
- Halterungen & Adapter: Universelle Montagemöglichkeiten auf Fahrzeugachse, Karosserie oder Schienenfahrzeugaufbau
- Bremstrigger: Präzise elektrische Trigger-Einheiten zum synchronen Start der Messung beim Bremsvorgang
- Datenerfassung: Leistungsfähige DAQ mit CAN-FD, Ethernet und integriertem UPS für Ausfallsicherheit
- Appbasierte Software: Inklusive der TMX Solutions Brake-App zur intuitiven Konfiguration und Auswertung mit individualisierbaren Reports, die alle relevanten Brems- und Beschleunigungskennwerte enthalten
Mit diesem Komplettpaket lassen sich sowohl Entwicklungs- und Zulassungsprüfungen als auch wiederkehrende normgerechte Bremswegmessungen im Feld oder im Linienbetrieb von Schienenfahrzeugen effizient und präzise realisieren.
Ihre nächsten Schritte
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