Füllstandsensor am Tankwagen: Bewegung, Bezugspunkt und Übergabe

Ein Füllstandsensor am Tankwagen liefert nur dann eine brauchbare Lademenge, wenn das Fahrzeug waagerecht steht, die Flüssigkeit zur Ruhe gekommen ist und der Messwert mit der Tankkalibriertabelle verknüpft ist. Bewegung, verbleibendes Schwappen und ein undefinierter Übergabebezug machen aus einem Messwert eine Zahl ohne prüfbare Nachweiskette. Dieser Artikel legt die drei Bedingungen dar und zeigt eine Ladeprüfung als Rechenbeispiel.

Warum Neigung eine statische Füllstandmessung ungültig macht

Ein Füllstandsensor am Tankwagen setzt voraus, dass Flüssigkeitsoberfläche und Sensorachse durch dieselbe Vertikale verbunden sind. Wird das Fahrzeug auf einem Gefälle von 1.5° abgestellt, ist diese Annahme verletzt: Die freie Oberfläche bleibt waagerecht, während sich der Tank neigt. Die gemessene Entfernung entspricht dann nicht mehr der tatsächlichen vertikalen Flüssigkeitshöhe. Eine Neigung von 2.0° bei einem Tank mit 2.2 m Durchmesser verschiebt das Keilvolumen so stark, dass eine Prüfung für eichpflichtige Übergabe scheitern kann, obwohl die Anzeige weiterhin einen klaren Zahlenwert liefert. Der Fehler wächst mit dem Tankdurchmesser; eine schmale Kammer verzeiht daher deutlich mehr als ein langer Einkammer-Auflieger.

Die Abhilfe ist kein intelligenterer Algorithmus, sondern eine feste Regel: Erfassen Sie den Messwert nur, wenn der Neigungsanzeiger an Bord unter einer festgelegten Grenze liegt, typischerweise 1.5°, und dokumentieren Sie diese Grenze mit dem Wert. Kann das Fahrzeug nicht waagerecht ausgerichtet werden, muss der Messwert als „nur orientierend“ gekennzeichnet und aus jeder Übergabeberechnung ausgeschlossen werden, bis eine fachkundige Person eine Korrektur anhand der Tankkalibriertabelle vorgenommen hat. Dieselbe Grenze gilt für einen berührungslosen Radarkopf und ein außen montiertes Gerät, da beide dieselbe geneigte Oberfläche messen. Ein Depot, das auf die Neigungsprüfung verzichtet, sieht eine wiederholbare Abweichung, die wie Kalibrierdrift wirkt, tatsächlich aber aus der üblichen Parkposition stammt.

Die neigungsbedingte Abweichung muss anhand des Sensorversatzes und der tankspezifischen Beziehung zwischen Füllstand und Volumen bewertet werden. Für eine beispielhafte Ladung von 48 m³ seien eine lokale Steigung der Tankkalibriertabelle dV/dh = 3.80 m³/m, ein Sensorversatz von 3.5 m zum Volumenschwerpunkt und 1.5° Neigung angenommen. Der geschätzte Höhenfehler beträgt 3.5 × tan 1.5° = 0.092 m. Eine lokale Näherung erster Ordnung ergibt etwa 0.35 m³ beziehungsweise 350 L, ungefähr 0.7 % der angenommenen Ladung. Die Steigung ist ein veranschaulichender Eingabewert, nicht die kreisförmige Stirnfläche. Verwenden Sie für die tatsächliche Geometrie die zertifizierte Tabelle und das zugelassene Verfahren zur Berücksichtigung der Neigung.

Mit demselben angenommenen lokalen dV/dh entspricht ein zulässiger Volumenanteil von 0.1 % bei 48 m³ einem Volumen von 0.048 m³ und etwa 0.013 m Höhe beziehungsweise dem beispielhaften Winkel arctan(0.013 ÷ 3.5) = 0.21°. Dies ist keine allgemeingültige Parkvorgabe: Prüfen Sie lokale Tabellensteigung, Sensorposition und zulässiges Korrekturverfahren. Bei angenommenen 95 % Füllung beträgt das Freivolumen 2.4 m³. Eine geschätzte Abweichung von 0.35 m³ entspricht etwa 15 % dieses Freivolumens. Bewerten Sie die Überfüllreserve getrennt von der Übergabegenauigkeit.

Abklingen des Schwappens: Wartezeit nach dem Anhalten

Die Flüssigkeit in einem fahrenden Tankwagen bewegt sich weiter, nachdem die Räder stehen. Soll der Füllstandsensor während dieser Abklingphase einen Wert melden, erfasst er eine schwappende, unruhige Oberfläche, deren Mittelwert sich beim Beruhigen vom statischen Wert unterscheidet. Die Wartezeit hängt von Tanklänge und Füllgrad ab, nicht vom Sensorhersteller. Längere Tanks und Kammerunterteilungen verlängern die Schwingung; eine mittlere Schwallwand verkürzt sie. Eine einzige feste Verzögerung passt deshalb nur zu einer Tankgeometrie.

Die Wartezeiten sind typische Referenzwerte für einen Straßentankwagen mit Schwallwänden. Bestätigen Sie diese bei der ersten Beladung zur Inbetriebnahme anhand der tatsächlichen Tanklänge und der beobachteten Oberflächenwellen.

Übergabebezugspunkt und Tankkalibriertabelle

Betrachten wir nun eine kleinere Kammer mit 2 m Länge und 2.20 m Durchmesser. An der Ladestelle zählt das Volumen, nicht die Höhe. Die Anzeige muss deshalb mit der zertifizierten Tankkalibriertabelle abgeglichen werden, bevor sie als Nachweis dient. Das folgende Beispiel dient der Veranschaulichung, basiert auf angenommenen Anlagenwerten und enthält keine von METRAVON gemessenen Daten. Es trennt Messanzeige und verbuchte Ladung. Beachten Sie, dass eine einfache Zylinderfläche nur zur Gegenprüfung dient: Die zertifizierte Tabelle berücksichtigt bereits die Bodenwölbung, Mannlöcher und dauerhafte Einbauten, die eine einfache Formel außer Acht lässt.

Angenommene Anlagenwerte:

• Tankinnendurchmesser D = 2.20 m (nominelle kreisförmige Stirnfläche A_end = 3.80 m²; dies ist nicht die horizontale freie Oberfläche für einen Füllstandszuwachs)
• Sensorposition: in Kammerlängsmitte (Versatz zur geometrischen Mitte ≈ 0)
• Messwert vor der Beladung (leer): L₀ = 0.02 m
• Messwert nach der Beladung: L₁ = 1.46 m
• Volumen laut Tankkalibriertabelle bei 1.46 m = 5.51 m³
• Neigung zum Messzeitpunkt = 1.0° (innerhalb der Grenze)

Berechnung:

• Gemessene Ladehöhe = L₁ − L₀ = 1.44 m
• Ungültige Abkürzung: A_end × 1.44 m = 3.80 × 1.44 = 5.47 m³. Dies ist keine gültige Füllstand-Volumen-Umrechnung für die liegende Kammer.
• Verwenden Sie für das Übergabevolumen V(1.46 m) − V(0.02 m) aus derselben zertifizierten Tankkalibriertabelle. Die Angabe V(1.46 m) = 5.51 m³ reicht ohne das Tabellenvolumen vor der Beladung nicht aus. Die obige rechnerische Differenz von 0.04 m³ ist kein nachgewiesener Übergabefehler.
• Einsatzgrenze: Überschreitet die Neigung zum Messzeitpunkt 1.5°, ist die Umrechnung A × Höhe ungültig. Die Ladung muss neu verwogen oder nach waagerechtem Ausrichten erneut gemessen werden.

Messungen während der Fahrt als ungültig kennzeichnen

Ein Füllstandsensor, der während der Fahrt kontinuierlich aufzeichnet, erzeugt einen Zahlenstrom, der wie Bestand aussieht, aber keiner ist. Straßenvibrationen, Kurvenfahrt und Bremsneigung machen jeden Messwert während der Bewegung zu einer veränderlichen Größe. Die Daten müssen deshalb ein Statusbit tragen, das sie als „während der Fahrt, nicht für Bestandsabgleich“ kennzeichnet. Nur der im geparkten, beruhigten und waagerechten Zustand erfasste Wert an jedem Ende der Fahrt geht in den Übergabenachweis ein.

Diese Disziplin ist nötig, weil ein gemischtes Protokoll ungültige Bewegungsmessungen unbemerkt mit gültigen Stillstandsmessungen mittelt. Der Mittelwert driftet dadurch zur falschen Gesamtsumme. Setzen Sie den Status im Controller, speichern Sie ihn mit dem Zeitstempel und verwerfen Sie beim Abschluss der Buchung im Depot alle Messwerte, die bei mehr als 2 km/h oder mehr als 1.5° Neigung erfasst wurden. Eine saubere Nachweiskette schützt auch den Frachtführer: Wird später eine Fehlmenge bestritten, belegt der gekennzeichnete Fahrtblock, dass die verbuchte Zahl aus einer Messung am geparkten Fahrzeug stammt und nicht aus einer Schätzung unterwegs.

Wann dem Sensor nicht vertraut werden darf

In manchen Fällen muss ein Füllstandsensor am Tankwagen für Übergabezwecke vollständig außer Betracht bleiben. Messungen während der Fahrt oder innerhalb der Schwapp-Abklingzeit nach starkem Bremsen sind kein Nachweis der Ladung. Wurde die Innenbeschichtung seit Zertifizierung der Tankkalibriertabelle verändert, passt der Tank nicht mehr zu dieser Tabelle. Die Verknüpfung zwischen Messhöhe und Volumen ist dann bis zur Neukalibrierung unterbrochen.

Auch ein Füllstand innerhalb von 0.3 m Abstand zur Antenne bei nahezu vollem Tank oder eine durch starken Schaum verdeckte Oberfläche liefert eine Zahl ohne physikalische Aussagekraft. Greifen Sie in diesen Fällen auf einen Wiegeschein der Fahrzeugwaage oder eine manuelle Peilung zurück. Kennzeichnen Sie den Sensorwert als lediglich orientierend, statt ihn als gemessene Menge zu verbuchen. Auch die Temperatur zählt: Wird ein heiß geladenes Produkt kalt gemessen, ändert sich seine Dichte. Erfassen Sie deshalb die Temperatur zusammen mit dem Messwert, wenn die Tankkalibriertabelle das Volumen auf eine Referenz wie 15 °C korrigiert.

Dokumentation für Be- und Entladung

Die Übergabe ist nur belastbar, wenn jeder Abschnitt anhand derselben Felder dokumentiert wird. Der folgende Satz ist der Mindestumfang, den ein Depot für eine Füllstandsensorinstallation am Tankwagen aufbewahren sollte. Er gilt sowohl für einen berührungslosen Radarkopf als auch für ein außen montiertes Gerät.

Bewahren Sie die Revisionsnummer der Tankkalibriertabelle mit dem Messwert auf. Ein Messwert ohne Tabellenbezug lässt sich nach einer späteren Neuauskleidung des Tanks nicht mehr prüfen.

Häufige Fragen

F1. Kann ich den Füllstand während der Fahrt messen?

Nein, nicht für Mengen, die Sie verbuchen wollen. Fahrzeugneigung und Schwappen verursachen bei einer Messung während der Fahrt Fehler oberhalb der Übergabetoleranz. Der Controller sollte deshalb jeden während der Bewegung erfassten Wert als ungültig kennzeichnen. Verwenden Sie den am geparkten Fahrzeug nach Ablauf der Abklingzeit erfassten, beruhigten Wert. Verwerfen Sie Messwerte oberhalb von 2 km/h.

F2. Wie lange sollte ich nach dem Anhalten bis zur Messung warten?

Das hängt vom Füllgrad ab: etwa 3 min unter 40 % Füllung, 4 min bei mittlerer Füllung und 5 min oberhalb von 70 %, beurteilt anhand von Oberflächenwellen unter 5–8 mm. Dies sind typische Werte für Tankwagen mit Schwallwänden, die bei der ersten Beladung zu bestätigen sind. Eine frühere Messung verbucht einen Schwappmittelwert, der sich beim Beruhigen auf einen anderen tatsächlichen Füllstand einstellt.

F3. Warum stimmt die gemessene Höhe nicht mit dem Tabellenvolumen überein?

Höhe und Volumen sind über die zertifizierte Tankkalibriertabelle verknüpft. Bei einer liegenden Kammer ist die kreisförmige Stirnfläche multipliziert mit dem vertikalen Höhenzuwachs keine gültige Volumenformel. Ermitteln Sie die Tabellenvolumina vor und nach der Beladung und bilden Sie deren Differenz. Der Wert von 5.51 m³ nach der Beladung allein bestimmt die Nettoladung nicht.

F4. Bei welchem Neigungswinkel wird eine Messung unbrauchbar?

Bei mehr als 1.5° zum Messzeitpunkt. Freie Oberfläche und Tankachse weichen dann ausreichend voneinander ab, um das Keilvolumen über eine übliche Messtoleranz hinaus zu verschieben. Stellen Sie das Fahrzeug auf ebenen Untergrund, lesen Sie den Neigungsanzeiger ab und richten Sie bei Grenzüberschreitung neu aus oder wiederholen Sie die Messung.

F5. Vermeidet ein außen montierter Sensor das Bewegungsproblem?

Nein. Ein außen montiertes Gerät misst weiterhin dieselbe geneigte, schwappende Oberfläche; es benötigt lediglich keinen Tankstutzen. Die Regeln für Bewegung und Schwappen gelten unverändert. Sein Vorteil ist der Einbau ohne Tankdurchdringung, keine Unempfindlichkeit gegenüber Parkwinkel oder Abklingzeit. Wenden Sie deshalb dieselben Wartezeiten und Neigungsgrenzen an.

F6. Was gilt, wenn der Tank nach Ausstellung der Tankkalibriertabelle neu ausgekleidet wurde?

Die Verknüpfung zwischen Messhöhe und Volumen ist dann unterbrochen und darf bis zur erneuten Zertifizierung der Tabelle nicht zur Übergabe genutzt werden. Eine neue Innenbeschichtung verändert das in der Tabelle angenommene Leervolumen. Verbuchen Sie das Waagengewicht oder eine manuelle Peilung, bis ein überarbeiteter Tabellenstand mit dem Messwert abgelegt ist.

ZUSAMMENFASSUNG

Ein Füllstandsensor am Tankwagen dient erst dann als Übergabenachweis, wenn die am geparkten Fahrzeug bei beruhigter Flüssigkeit erfasste Messung die zugelassenen Neigungskriterien erfüllt und mit der zertifizierten Tankkalibriertabelle abgeglichen wird. Bestimmen Sie die Nettoladung aus der Differenz der Tabellenvolumina vor und nach der Beladung unter Berücksichtigung etwaiger zugelassener Neigungs- und Temperaturkorrekturen. Kennzeichnen Sie während der Fahrt erfasste Messwerte als für den Bestandsabgleich ungültig, damit sie nicht in die Ladebuchung eingehen.