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Vibrationsprüfungen für Bahnanwendungen: Normgerechte Qualifizierung nach DIN EN 61373 und DIN EN 50155
Komponenten für Schienenfahrzeuge sind im Betrieb erheblichen Belastungen ausgesetzt. Vibrationen, Stöße und wechselnde Umweltbedingungen stellen hohe Anforderungen an Werkstoffe, Konstruktion und Elektronik. Damit Bauteile die geforderten Lebensdauern erreichen und sicherheitsrelevante Funktionen zuverlässig erfüllen, müssen sie vor dem Serieneinsatz nach einschlägigen Normen qualifiziert werden. Die RST übernimmt diese Qualifizierung in ihrem Schwingungslabor nach den relevanten internationalen und europäischen Standards.
Warum Vibrationsprüfungen für Bahnanwendungen notwendig sind
Ein Zug ist eine Dauerbelastungssituation für jedes verbaute Bauteil. Jede Weichenüberfahrt, jede Bremsung, jede Beschleunigung, jeder Türschlag und jede Fahrbahnunebenheit erzeugt Schwingungen und Stöße. Über eine Betriebslebensdauer von ca. 30 Jahren (bzw. 5 Jahren für Elektronik) summieren sich diese Belastungen zu einer Beanspruchung, die kein Bauteil zufällig überlebt. Nachweise müssen vor dem Einbau erbracht werden, nicht im Betrieb.
Die zuständigen Normen definieren dafür konkrete Prüfverfahren mit Belastungsprofilen, Frequenzen, Amplituden und Dauern. Sie basieren auf realen Einsatzbedingungen und sind so gestaltet, dass bestandene Prüfungen den zuverlässigen Betrieb über die geforderte Lebensdauer absichern.
DIN EN 61373 (VDE 0115-106): Prüfungen für Schwingen und Schocken
Die DIN EN 61373 ist die zentrale Norm für Schwing- und Schockprüfungen an Betriebsmitteln von Bahnfahrzeugen. Sie definiert Belastungsprofile für verschiedene Einbauorte am Fahrzeug (etwa Wagenkasten, Drehgestell oder Radsatz) und legt fest, welche mechanischen Beanspruchungen ein Bauteil nachweislich aushalten muss.
Die Prüfungen umfassen typischerweise:
- Sinus- und Breitbandrauschen-Schwingungsprüfungen zur Simulation betrieblicher Vibrationen
- Schockprüfungen zur Simulation stoßartiger Belastungen
- Langzeitprüfungen zur Simulation von Ermüdungsbeanspruchungen über die Betriebsdauer
Die Norm richtet sich an Hersteller mechanischer, elektrischer und elektronischer Baugruppen für Schienenfahrzeuge und bildet die Grundlage für die Zulassung durch Betreiber und Behörden.
DIN EN 50155 (VDE 0115-200): Elektronische Betriebsmittel in Fahrzeugen
Die DIN EN 50155 ergänzt die DIN EN 61373 um die Qualifizierung elektronischer Betriebsmittel unter realen Umwelt- und Betriebsbedingungen. Sie fordert umfassende Prüfungen zu Temperatur, Feuchte, Staub, elektromagnetischer Verträglichkeit, Isolation und Schutz vor Überspannungen.
Konkret betrifft das zum Beispiel:
- Steuergeräte, Umrichter und Leistungselektronik
- Fahrgastinformationssysteme und Kommunikationstechnik
- Sensoren, Aktoren und Messsysteme
- Kabel, Steckverbinder und Schnittstellen
Ohne Nachweis nach dieser Norm ist eine Zulassung elektronischer Komponenten für den Einsatz in Schienenfahrzeugen praktisch nicht möglich.
Mitgeltende Normen für umfassende Qualifizierung
Je nach Anwendungsfall ergänzen weitere Normen das Prüfspektrum. Zu den wichtigsten gehören:
- DIN EN 60068-2-6: Schwingen (sinusförmig)
- DIN EN 60068-2-27: Schocken
- DIN EN 60068-2-53: Kombinierte klimatische und dynamische Prüfungen
- DIN EN 60068-2-57: Zeitverlaufverfahren und Sinusimpulse
- DIN EN 60068-2-64: Schwingen, Breitbandrauschen (digital geregelt)
- DIN EN 60255-21-1 bis -3: Schwing-, Schock-, Dauerschock- und Erdbebenprüfungen an Relais und Schutzeinrichtungen
Welche Normen für Ihr Bauteil relevant sind, hängt vom Einsatzort, von der Funktion und von den Anforderungen des Auftraggebers oder der zuständigen Behörde ab. Wir beraten Sie dazu gerne auf Basis Ihrer konkreten Projektanforderungen.
Ihr Nutzen aus einer normgerechten Vibrationsprüfung
Eine vollständige Qualifizierung nach den genannten Normen bringt messbare Vorteile:
- Höhere Lebensdauer: Ermüdungsschäden werden früh identifiziert und können konstruktiv behoben werden.
- Weniger Ausfälle im Betrieb: Dokumentiert robuste Bauteile reduzieren ungeplante Instandhaltungen und Betriebsstörungen.
- Schutz sicherheitsrelevanter Systeme: Elektronik mit sicherheitskritischer Funktion bleibt unter realistischen Belastungen zuverlässig funktionsfähig.
- Nachvollziehbare Dokumentation: Prüfberichte unterstützen Zulassungen, Audits und Fehlermodi-Analysen.
- Geringere Lebenszykluskosten: Frühe Qualifizierung senkt die Gesamtkosten über die Betriebsdauer deutlich.
Häufige Fragen zu Vibrationsprüfungen für Bahnanwendungen
Welche Norm gilt für mein Bauteil?
Das hängt vom Einbauort, von der Funktion und von den Vorgaben des Auftraggebers ab. Grundsätzlich ist die DIN EN 61373 für mechanische Prüfungen die Basis, die DIN EN 50155 kommt bei elektronischen Komponenten hinzu. Wir beraten Sie dazu individuell.
Wie lange dauert eine Vibrationsprüfung?
Die Dauer hängt vom gewählten Prüfprofil ab. Einzelne Kategorien nach DIN EN 61373 können wenige Stunden umfassen, umfassende Langzeitprüfungen zur Simulation der Betriebsdauer dauern dagegen mehrere Tage.
Muss ich mit meinem Bauteil vor Ort sein?
Nein, das ist nicht erforderlich. Wir prüfen Ihr Bauteil in unserem Schwingungslabor und übermitteln Ihnen die Ergebnisse in einem detaillierten Prüfbericht. Auf Wunsch können Sie natürlich bei der Prüfung dabei sein.
Sie planen eine Vibrationsprüfung?
Sprechen Sie uns an. Wir unterstützen Sie von der Beratung zur Normauswahl über die Prüfung selbst bis zur abschließenden Dokumentation:
📞 Telefon: +49 (0)3302 49982 60
📧 E-Mail: info@rst-labs.de
🌐 Web: www.rst-labs.com