Fahrspannung bzw. Betriebsspannungsqualität Dokumentieren
Ob eine Fahrspannung tatsächlich im erwarteten Bereich bleibt, lässt sich nur über eine kontinuierliche Langzeitmessung verlässlich beurteilen – eine punktuelle Prüfung reicht dafür nicht aus. Für genau diesen Zweck kommt das WITT FSMP-System zum Einsatz: eine aus WITT-Bridge-Komponenten konfigurierte Mess- und Dokumentationsplattform, die Fahrspannung mit einer Abtastrate von bis zu 1 kHz automatisch und kontinuierlich erfasst, bei Netzausfall automatisch auf Akkubetrieb umschaltet und die Messdaten sowohl lokal speichert als auch optional per Mobilfunk überträgt. Zusätzlich lassen sich Überwachungsschwellen frei parametrieren, sodass das System bei Bedarf automatisch warnt – etwa wenn die Fahrspannung unter einen kritischen Wert fällt. Das System lässt sich sowohl als Schrank am Mast mit direkter Fahrspannungsversorgung als auch als einfacher Messaufbau im Weichenschrank mit 24-V-DC-Hilfsspannung betreiben.
Die Aufgabe
WITT FSMP-System Projektbeschreibung
Das WITT FSMP-System startet direkt nach dem Anlegen der Hilfsspannung selbstständig, prüft zunächst die Kommunikation aller Komponenten untereinander und wechselt bei fehlerfreier Prüfung automatisch in den Messdatenaufzeichnungsmodus. Bereits ab diesem Zeitpunkt lässt sich die interne Web-Oberfläche des Systems aufrufen – eine Internetverbindung ist dafür nicht erforderlich.
Den Eingang bildet das WB-PSU: Es hält der Fahrspannung im Normalbetrieb bis 800 V DC sowie kurzzeitig bis 1.500 V DC stand, ist entsprechend mit einer 1.500-V-DC-Sicherung abgesichert und verfügt über einen Überspannungsschutz der Klasse 2 sowie ein eingangsseitiges Störfilter – notwendig, um die im Bahnstromumfeld typischen massiven Störungen und Überspannungen, etwa durch Blitzeinschläge, von der nachgeschalteten Messtechnik fernzuhalten.
Für die unterbrechungsfreie Versorgung sorgt das WB-AP: Es überbrückt Spannungslücken der 24-V-DC-Hilfsspannung, ist galvanisch zwischen Eingang (IN) und der an die Messplattform weitergegebenen Hilfsspannung (OUT) getrennt und bildet damit die Grundlage für eine störungsfreie Messdatenermittlung. Liegt keine Eingangsspannung an, übernimmt der eingebaute Akku die Versorgung für mindestens drei Stunden (optional länger); sinkt der Akkustand währenddessen zu weit ab, meldet das System dies als Event, fährt sich automatisch geordnet herunter und startet selbstständig neu, sobald die Hilfsspannung wieder anliegt.
Die eigentliche Spannungsmessung übernimmt die Baugruppe WB-AI 1 Kanal (AI = Analog Input): Im qualifizierten Messbereich von 400 bis 1.000 V DC (± 5 V DC) zeichnet sie mit einer Abtastrate von standardmäßig 1 kHz auf, einstellbar in 10-Hz-Schritten zwischen 10 Hz und 1 kHz, bei einer Datenauflösung von 12 Bit. Dieser Messbereich ist bewusst deutlich weiter als das Toleranzband der Nennspannung (750 V DC +10 %) gefasst, damit auch außergewöhnliche Betriebszustände zuverlässig als IST-Spannung dokumentiert werden. Liegt die Spannung außerhalb des qualifizierten Bereichs – unter 400 V DC oder über 1.000 V DC –, signalisiert das System dies und speichert in diesem Bereich keine Messdaten. Kalibriert wird die Baugruppe mit WITT-Messnormalen.
Für die Überwachung selbst lassen sich Grenzwerte frei parametrieren: Das WB-DO 4 stellt dafür vier potentialfreie Kontakte bereit, die parametrierbare Grenzwerte (in 10-V-Schritten) sowie deren Über- oder Unterschreitung signalisieren. So lässt sich beispielsweise eine Schwelle von 500 V DC festlegen, bei deren Unterschreitung automatisch eine Benachrichtigung – per E-Mail oder über den potentialfreien Kontakt des WB-DO 4 – ausgelöst wird, ohne dass dafür eine ständige manuelle Kontrolle der Messwerte nötig ist.
Organisiert wird die Messdatenspeicherung über das WB-HS, ein industrielles Embedded-System mit Linux, das gleichzeitig die lokale Web-Oberfläche zur Konfiguration und Bedienung bereitstellt – ganz ohne Internetzugang. Soll auf eine Fernübertragung nicht verzichtet werden, kommt das WB-OtA G4 zum Einsatz: Es zwischenspeichert die Daten am WB-HS und überträgt sie per LTE an eine Datensenke, stellt die Systemzeit bereit und meldet den Betriebsstatus zusätzlich per SMS oder E-Mail – die dafür benötigte SIM-Karte wird nicht mitgeliefert.
Mechanisch ist der Messaufbau auf zwei Montageplatten aufgebaut, die mittels Schrauben an der Gehäusemontageplatte fixiert und im GFK-Schrank verbaut werden. Das WB-PSU inklusive Sicherungssystem sitzt direkt auf der Montageplatte, die 24-V-DC-Verbindung zwischen WB-PSU und WB-AP wird auf Klemmen geführt. Dieser modulare Aufbau ermöglicht den Betrieb in zwei Varianten: als eigener Schrank am Mast mit direkter Fahrspannungsversorgung (750 V DC nominal) oder als einfacher, platzsparender Messaufbau in einem bestehenden Weichenschrank mit 24-V-DC-Hilfsspannung.
Ergebnisse/Nutzen
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