Beschleunigungsmessung auf Achterbahnen

[KingRCT3]

Taron g-Kraft!

Compared to the TÜV measurements:

Each g-force measure has its own 0, and a square is worth 0.5g.

We get these approximate maximum values (they are written at the bottom right, but it's really hard to read):

Vertical g-force (black):
+4.45g
-0.75g

Horizontal g-forces (red):
+2.82g
-2.51g

Acceleration/braking (blue):
+1.0g
-2.51g

Quelle

 

[Trax]

Gibt es Infos zu denn Messequipment?
Any information about the equipment used? Does not look like the typical smartphone measurement.

Die Werte auf dem Bild halte ich nicht für glaubwürdig weil wir einfach nicht wissen wie schnell Taron bei der jeweiligen Testfahrt lief. Die Werte aus dem Video sind, abgesehen davon dass die Vorzeichen vertauscht wurden, tatsächlich plausibel. In meinem Modell (was nicht annähernd mit Tobi konkurrieren kann) komme ich auf vergleichbare Werte. Wirkt jedenfalls nicht wie die üblichen Messungen mit dem Handy.

 

[KingRCT3]

He told me he works in the aircraft industry (he tests and sets fighter jets), and took a 8000€ tool from work to measure these datas.
So it's definitely not your phone data, and you can be sure he knows how to set up the device. But then again, it's a recording in live conditions, so any body movements could have messed up a bit.

And yes the positive/negative g-forces are reversed to what we are accustomed to, but in hindsight on a graph negative are at the bottom and positive at the top.

 

[moritz.coaster]

Als Taron damals aufgemacht hat, und keine Geschwindigkeit bekanntgegeben wurde, habe ich mich damit mal beschäftigt.

Die Daten kann ich so bestätigen, hier mal eine Messung die ich gemacht habe:

Blau ist dabei Längsrichtung, Rot Quer und Gelb senkrecht.

Einziger Unterschied: Ich habe mit meinem iPhone gemessen. Das ganze ist tatsächlich echt relativ einfach. Der Plot ist aus Matlab, weil meine App selbst das noch nicht umsetzen kann.
Übrigens habe ich die Werte etwas mehr geglättet, da man sonst nicht viel erkennen würde.


Aus den Daten kann man aber noch ein paar spannende Sachen ablesen!

Der 1. Launch beschleunigt in ca. 3s auf ca. 84,5km/h.
Der 2. Launch beschleunigt in ca 1,88s um ca. 36,9km/h.

Leider kann man über diese Methode erstmal nicht die Endgeschwindigkeit des 2. Launches bestimmen. Da bin ich aber dran
Die Messmethode ist aber durchaus plausibel. Habe die gleiche Messung z.B. auch bei Desert Race und blue fire gemacht, liefert die erwarteten Werte.


Short wrap-up in English:
I have been working on this for a while now, only I've been using my iPhone to gather the data. A plot can be seen above. Blue is acceleration, red horizontal and yellow vertical.
I smoothed the data a little more though.

One can get some extended information from these plots:

The first launch accelerates to about 84.5km/h in about 3s.
The second launch increases velocity by about 36.9km/h in about 1.88s.

I cannot yet calculate the end velocity of the second launch, but I'm working on it.
The measurements appear to be plausible, I did the same thing for Desert Race and blue fire, and it gave me the expected velocities

 

[Trax]

Nimm es mir nicht krumm, aber die Werte passen vorne und hinten nicht. Wenn Launch 2 um knapp 37 km/h beschleunigt müsste der Zug im Launchgraben 80km/h haben - das ist bei deinen Werten ziemlich unrealistisch. Auch beißen sich die gemessenen Beschleunigungen mit meinen Werten die ich gestoppt habe (Mehrere Messungen um den Fehler zu minimieren) - da kam ich auf ca. 2,5 und 1,4 Sekunden wobei gerade Launch 1 am Ende die Geschwindigkeit eher hält.
Theoretisch geht es zwar mit einem Smartphone, aber sobald das Gerät nicht mehr exakt parallel zu den Schienen ist sind die Werte schon im Eimer. Da vertraue ich eher dem 8.000€ teuren Equipment, auch wenn man die Werte auch nicht 1:1 übernehmen sollte. Du bist nicht der einzige der die Bahn mit dem Handy gemessen hat und da habe ich schon die lustigsten Messwerte von gehört.

 

[moritz.coaster]

Nehme ich dir nicht krumm - denn diese Sachen habe ich berücksichtigt.
Ich hab mir da schon meine Gedanken zu gemacht. Die relative Rotation lässt sich ziemlich einfach rausrechnen und das tu ich auch.
Mehrere Messungen habe ich auch, die kommen immer auf die selben Werte. Eben mal fix ein Soundfile aufgemacht, dass wo der 1. Launch drin ist - wenn man den Launch ausschneidet hat das ganze eine Länge von ca. 3s.
Und ich betone nochmal, ich hab die Plausibilität mit anderen Bahnen abgeglichen, wo die Werte genauer bekannt ist - und da kam ich auf die gleichen werde.
Die App ist selbstprogrammiert und das ganze von Hand mit Matlab ausgewertet.
Also im Gegensatz zu den Leuten, die sich irgendeine App runtergeladen haben, weiß ich genau was wie berechnet und ausgewertet wird.

Und wie gesagt, vergleich das mal mit dem $8000 Equipment, die Kurven sehen sich sehr ähnlich.

Man muss aber dazu sagen, dass Integration der Beschleunigung driftbehaftet ist. Das ändert aber nichts am zeitlichen Verlauf der Beschleunigung, die Zeiten sind also korrekt, nur der Betrag der Geschwindigkeit ist driftbehaftet. Allerdings komme ich +- vielleicht 2km/h bei mehreren Fahrten immer auf die gleichen Werte.

Aber ja, du hast Recht, insgesamt kommt man mit meinen Werten auch nur auf 121,4km/h - und das wäre wenn der Zug unterwegs keine Geschwindigkeit verliert. Dazu sei aber gesagt, dass der 2. Launch nochmal ein Stück tiefer liegt, was natürlich die Geschwindigkeit begünstigt.
Aber um da Klarheit zu schaffen, bin ich dran die Geschwindigkeit absolut aus Beschleunigung und Position zu errechnen (das funktioniert auch schon in Maßen, habe nur nicht genug Zeit mich damit auseinander zu setzen).

Mich würde aber interessieren, wie du die Zeiten gemessen hast - und vor allem wie du darauf kommst, dass der 1. Launch die Geschwindigkeit am Ende "eher hält"...

 

[doCoaster]

Ich habe diese Diskussion aus dem Taron-Thread abgekoppelt, da sie sicher nicht jeden der dort mit liest interessiert. Für alle Interessierten geht es hier weiter - ihr dürft gerne weiter ins Detail gehen, ich find's interessant!

(I moved the g-force discussion to a new topic.)

 

[Gelöschtes Mitglied 21718]

Eine Frage die bei mir aufkommt. Es wurde ja in einer Doku erwähnt dass Taron durchaus schneller fahren kann, dies aufgrund der Belastung aber nicht erlaubt wäre. Wenn ich mir die horizontalen G-Kräfte Aber so anschaue, sind wir von den maximal erlaubten 6G noch ein ganzes Stück entfernt.

Umegekehrt sind laut einigen Seiten Querbeschleunigungen von maximal 2G erlaubt, Taron fährt hier aber bis zu 2,82G. Kann mir einer erklären woran dies liegt?

 

[moritz.coaster]

Umegekehrt sind laut einigen Seiten Querbeschleunigungen von maximal 2G erlaubt, Taron fährt hier aber bis zu 2,82G. Kann mir einer erklären woran dies liegt?

Guck mal in den Plot aus dem Video, da sieht man nämlich, wo die 2,82g überhaupt erreicht werden: Das ist nur ein ganz kurzer Spike nach dem zweiten Launch. Ich kann dir nicht genau sagen, wo der herkommt, generell kriegt man aber bei diesen Messungen das Problem, dass "Ruckeln" und "Schläge" sehr große Beschleunigungen sind - und das auch bei kleinen Auslenkungen. Deswegen glätte ich meine Werte auch relativ stark, um Vibrationen und sowas rauszukriegen.

Zu den Belastungen generell ist natürlich zu sagen, dass es auch immer eine Frage ist, wie lang die Beschleunigung einwirkt. Man erinnere sich mal an Intimidator 305, wo tatsächlich der Streckenverlauf geändert wurde, weil die Belastung zu lang zu groß war...

 

[Trax]

2g ist lateral das Maximum was dauerhaft erlaubt ist. Bis 0,05 Sekunden dürfen es 3g sein und punktuell sogar 5g (also quasi als Schlag).
Vertikal ist Taron vergleichsweise sanft, drückt aber gerade in der zweiten hälfte schon oft und nur mit kurzen Unterbrechungen. Überlegt mal: Nach den S-Kurven besteht Taron eigentlich nur aus längerem Druck gefolgt von einer kurzen Pause durch den Twisted Camelback oder einen Umschwung. Erst auf der Gerade zu den Trimms hat man dann eine längere Ruhephase.

@moritz.coaster : Bei meinem (Planet Coaster) Modell kommt der Zug mit 66 km/h in Launch 2 an. Interessant ist übrigens dass die höchsten G-Kräfte mit steigender Geschwindigkeit immer weiter hinten auftreten. Bei 117 drückt die Auffahrt nach dem zweiten Launch noch am meisten, bei 140 (man gönnt sich ja sonst nichts ) ist dann das Tal nach dem zweiten Overbank deutlich problematischer.
Allerdings ist PC für einen 1:1 Nachbau nur bedingt geeignet und ich bin sicherlich ein gutes Stück von Tobis Modell entfernt. Denke aber für das gröbste reicht es, immerhin passen die Messungen zu dem Modell.

 

[moritz.coaster]

Bei meinem (Planet Coaster) Modell kommt der Zug mit 66 km/h in Launch 2 an. Interessant ist übrigens dass die höchsten G-Kräfte mit steigender Geschwindigkeit immer weiter hinten auftreten. Bei 117 drückt die Auffahrt nach dem zweiten Launch noch am meisten, bei 140 (man gönnt sich ja sonst nichts ) ist dann das Tal nach dem zweiten Overbank deutlich problematischer.

Wie gesagt, ich bin dabei, die Geschwindigkeit auch vorher absolut zu bestimmen.
Hab auch mein mathematisches Modell nochmal überprüft, das scheint alles zu funktionieren.

Ansatz wäre übrigens, die Schiene durch eine Kreisbewegung anzunähern. Man kann dann die absolute (Bahn-)Geschwindigkeit aus Zentripetalbeschleunigung und Winkelgeschwindigkeit ausrechnen, beides Werte die sich gut erfassen lassen.
Hab das ganze mal mit Desert Race probiert, klappt bereits in Maßen. In der 1. Kurve (die ja relativ horizontal verläuft) komme ich dabei auf gut 100km/h - naja, fast, irgendwie liege ich immer um den Faktor 2 zu hoch. Ich bin dran
Das größte Problem liegt aber dabei daran, dass gerade Strecken und vor allem eine Richtungsänderung nicht auf Kreisbahnen passen - und da funktioniert die Berechnung nicht. Wenn sich also die Richtung ändert geht bei der Berechnung die Geschwindigkeit kurz mal gegen Unendlich. Ich muss also rausfinden, wo ich Grenzen ziehe, wo die Berechnung funktioniert und wo nicht.

 

[Trax]

Habe mal das Video Frame für Frame analysiert: Die Beschleunigungsphase dauert insgesamt etwa 2,8 Sekunden bei maximal 1,2g, wobei die Beschleunigung am Ende mit nur 0,5g recht schwach ausfällt und mehr wie kleinere Regulierungen wirken denn wie ein Launch.
Durchschnittlich bringt es der Launch auf 0,94g was eine Geschwindigkeit von ca. 94km/h ergibt.

 

[cstrfrk]

Leider hatte ich längere Zeit nicht viel Zeit, mal wieder daran zu arbeiten.

Hab aber die letzten Tage etwas weiter gearbeitet, hier mal ein paar Updates.

Hier mal ein paar Graphen von blue fire

Hatte ja schon gesagt, dass ich an einer zweiten Methode arbeite, die Geschwindigkeit zu berechnen - das ganze funktioniert jetzt, soweit ich das beurteilen kann!

Im Bild oben sieht man einmal die Beschleunigungen (Blau: Längsrichtung, Rot: Quer, Gelb: Vertikal) und in lila zwei Geschwindigkeitskurven.

Theoretisch könnte man die Geschwindigkeit exakt berechnen, indem man die Beschleunigung in Längsrichtung integriert. Aufgrund von Rauschen und Offsetfehlern ist das jedoch immer Driftbehaftet - die gestrichelte lila Kurve ist gengenau das, aufintegriert ab dem Launch. Am Ende der Fahrt beträgt die Geschwindigkeit nach dieser Kurve -40km/h, genau das ist das Problem mit Drift.

Meine Idee war jetzt, eine Annäherung von Kreisbahnen zu nutzen, um die Geschwindigkeit zu berechnen, aus Winkelgeschwindigkeit und Zentripetalbeschleunigung - das ganze ist die durchgezogene gestrichelte Linie.
Das Problem hier ist jedoch, dass auf geraden Streckenstücken (und damit auch auf denen mit geringer Krümmung) beide Werte sehr klein sind - die errechnete Geschwindigkeit geht dann schnell mal gegen Unendlich oder Null. Daher habe ich die Werte da komplett auf 0 gezogen, damit man mehr erkennen kann.
Vorteil hier ist aber, dass der Wert absolut ist - sprich wo man ihn errechnen kann ist er nicht driftbehaftet.

Man sieht aber sehr gut, dass die prinzipielle "Form" der beiden Kurven erstmal übereinstimmt.

Ich arbeite momentan daran, die beiden Kurven zusammenzubringen, sodass am Ende eine kontinuierliche Kurve rauskommt, hab auch schon Ideen dafür.

Ich habe übrigens für's Testen mal bluefire genommen, weil die Fahrt etwas gediegener ist als z.B. Taron...



Aber mal zurück zu Taron und den diskutierten Beschleunigungswerten, hier die gleiche Aufnahme mal von Taron:

Im Gegensatz zu blue fire geht der Drift hier nach oben. Aber möchte das Augenmerk auf was anderes lenken: Auf den Verlauf der Kurve nach dem 1. Launch.
Gestrichelt wieder die integrierte Variante, mit der ich auf die Spitzengeschwindigkeit von 84km/h komme. Auffällig ist hier aber, dass die Berechnung aus der Kurve nach dem 1. Launch dort, wo sie machbar ist, sehr genau den Verlauf der integrierten Kurve trifft...
Spricht meiner Meinung nach sehr stark dafür, dass die 84km/h stimmen!

Hierzu sollte gesagt sein, dass beide Kurven jeweils aus komplett anderen Werten berechnet wurden, also keinerlei Zusammenhang der zugrundeliegenden Daten besteht. An den Sensoren meines iPhones müsste schon sehr viel falsch sein, damit zufällig alle Werte gleich falsch sind, dazu müssten alle 3 Achsen des Accelerometers und 2 Achsen des Gyroskops falsche Werte liefern...