Neue Wege im Bahnbrücken-Monitoring

Mehr als 25.000 Bahnbrücken in ganz Deutschland fallen in die Zuständigkeit der Abteilung Brückenmessung der DB InfraGO AG. Unterstützt durch ASC Sensors arbeiten die DB-Brückenprofis an einem innovativen Pilotprojekt, um die Überwachung und proaktive Wartung kritischer Bahnbrücken einfacher, sicherer und langfristig kostengünstiger zu gestalten.

Betriebsunterbrechungen minimieren oder verhindern

Brückenmessungen sind grundsätzlich aufwändig. Sie erfordern Zeit, Personal, umfangreiches Material und oft weiträumig ausgelegte Kabel. „Alles, was wir machen, hat Einfluss auf den regulären Betrieb“, sagt Ingenieur Peter Krempels, Teamleiter der Messgruppe bei DB InfraGO. In einem Pilotprojekt mit ASC wird dazu ein innovatives Messkonzept mittels smarter Sensortechnologie getestet, um Betriebsunterbrechungen für Bahnbetreiber und Kreuzungspartner zu minimieren oder zu verhindern.

Dazu werden smarte Sensorsysteme der Serie ASC AiSys® ECO speziell konfiguriert, um die diversen Gegebenheiten unterschiedlichster Brückenbauten zu berücksichtigen. Abgesehen vom Material spielen die Art der Konstruktion, die Länge und viele weitere Faktoren eine Rolle. „Kein Sensormodell deckt alle Anforderungen ab. Daher ist die flexible Konfiguration der Sensorsysteme von Vorteil“, so der Messingenieur.

Smarte, flexible Sensortechnologie ermöglicht Dauerüberwachung

Die innovativen MEMS-basierten Beschleunigungssensor-Systeme von ASC bieten dabei eine gute Ergänzung zu traditionellen referenzbasierten Überwachungsmethoden. Ihre präzise, dynamische Echtzeit-Abweichungsmessung erweitert den Anwendungsspielraum. Sie sind einfacher zu installieren und erhöhen damit die Flexibilität der Anwendung.

Ein wesentlicher Indikator für den Zustand einer Bahnbrücke ist ihre Durchbiegung. Im Unterschied zur statischen Durchbiegung, welche Positionsabweichungen zufolge des Eigengewichts und anderer Dauerbelastungen wiedergibt, zeigt die dynamische Durchbiegung, wie die Brücke auf variable Kräfte wie Verkehrsbelastungen, Wind, seismische Aktivitäten oder Temperaturveränderungen reagiert. An definierten Messpunkten angebracht, sollen die Sensorsysteme permanent alle maßgeblichen Parameter kontrollieren und laufend in einem mehrstufigen Verfahren analysieren. Dazu zählen:

• Hochfrequente Datenabtastung der Beschleunigung
• Adaptive DC-Offset-Entfernung in Echtzeit
• Erweiterte Filterung und Downsampling
• Doppelte Integration und Driftkorrektur
• Phasenkorrektur und Beseitigung unerwünschter Einflüsse
• Integrierte Datenverarbeitung und Ausgabe der Durchbiegung

Frühwarnsystem für Bahningenieure

„Statt auf Problemmeldungen zu warten und individuell zu reagieren – quasi auf Zuruf des Kollegen vor Ort, der ‚seine‘ Brücken regelmäßig optisch kontrolliert – wollen wir kritische Bauwerke in Zukunft dauerhaft monitoren und vorausblickend instandhalten, bevor ein akuter Schaden den Betrieb stilllegt“, sagt Krempels. „Wir erwarten, dass der neue Ansatz viele Brücken länger sicher und wirtschaftlich in Betrieb halten wird.“

Dabei ist die automatisierte Datenintegration der smarten ASC-Sensorsysteme entscheidend. „Sie soll es ermöglichen, dass uns quasi in Echtzeit nicht nur die Ergebnisse vorliegen, sondern man daraus bei entsprechender Programmierung auch sofort geeignete Handlungsvorschläge erhält“, so Krempels. Ein großer Vorteil für die Ingenieure, die bei herkömmlicher Lasermessung anschließend noch viel Zeit auf Analysearbeiten, Besprechungen und das Ausarbeiten von Empfehlungen verwenden müssen.

Verlässliche Sensoren und flexible Partnerschaft

„Die Gegebenheiten sind für jede Brücke anders. Daher sind unsere Testreihen mit ASC wichtig, um alle Einflussfaktoren richtig einschätzen zu lernen, bevor wir in eine breitere Anwendung gehen“, so der Experte. Eine Herausforderung dabei ist es, die Messungen trotz unterschiedlichster, rasch wechselnder Belastungen konstant stabil zu halten – unbeeinflusst von Zuggewicht, -geschwindigkeit, Fliehkräften, Klimaveränderungen und so weiter. „Auch aus diesem Grund benötigen wir zuverlässige Sensoren mit höchster Präzision und Langzeitstabilität.“

Um die richtigen Brücken für sinnvolles, wirtschaftliches Dauermonitoring auszuwählen und dann korrekt von herkömmlicher Spontanmessung umzustellen, führt DB InfraGO seit einiger Zeit Testmessungen mit den ASC AiSys ECO Beschleunigungssensoren durch. „Diese Tests waren zuletzt sehr erfolgreich, sodass wir nun die nächsten Schritte beraten können“, so Krempels.

„Für diese Innovation im Bahnbrücken-Monitoring haben wir einen kompetenten Partner gesucht, der nicht nur über eine flexible Palette hochwertiger digitaler und smarter Inertialsensorlösungen verfügt, sondern auch bereit war, diesen neuen Weg gemeinsam mit uns zu gehen“, erinnert sich Krempels. So wären andere Anbieter etwa nicht bereit gewesen, ihre Standardsensoren speziell für das Pilotprojekt zu adaptieren, Software an individuelle Gegebenheiten anzupassen oder kleine Stückzahlen für die Testreihen herzustellen. „ASC konnte bisher auf alle unsere Wünsche eingehen, hat sich als flexibler Partner erwiesen und trotz kleinster Stückzahlen viel Zeit investiert, um unsere Anforderungen zu verstehen und gemeinsam umzusetzen.“

Um mehr über diese und weitere Sensorlösungen speziell für die Bahn- und Infrastrukturbranche zu erfahren, besuchen Sie uns auf der InnoTrans 2024!