Projektbericht nach der Installation
Kürzlich startete für uns mit der Installation eines Monitoringsystems für die Gleisüberwachung ein spannendes Projekt. An dieser Stelle möchten wir berichten, wie die Installation des kabellosen Messsystems abläuft und wie dieses im Anschluss arbeitet.
Im Rahmen von Bauarbeiten im Bereich einer Eisenbahnüberführung in Hamburg müssen die darüberliegenden Gleise hinsichtlich Veränderungen der Gleisgeometrie überwacht werden. Insgesamt vier Gleise überführt das Bauwerk und ist damit Teil einer wichtigen Verkehrsader in Hamburg. Das Monitoringsystem zur Gleisüberwachung stellt sicher, dass der Fahrbetrieb trotz Baumaßnahmen ohne Gefahr für Mensch und Infrastruktur fortgesetzt werden kann.
Das Monitoringsystem
Die messtechnische Bauwerks- und Gleisüberwachung wird mithilfe eines kontinuierlichen und kabellosen Messsystems aus Neigungssensoren durchgeführt. Dabei vertrauen wir auf die Sensoren unseres Partners Senceive. Die Neigungssensoren werden bereits vorkonfiguriert geliefert und sind sofort bereit für die Installation. Im Falle der Gleisüberwachung werden sie mittig auf die Schwellenoberseite geklebt und verknüpfen sich untereinander kabellos. Dank des internen Akkus, mit einer Laufzeit von über 12 Jahren, entfällt nicht nur das Verlegen von Stromkabeln; das System arbeitet nach der Installation völlig wartungsfrei über Jahre hinweg. Denn auch das Verschmutzen von Prismen und die Witterungsabhängigkeit von klassischen tachymetrischen Systemen entfallen vollkommen.
Die Installation
Grundsätzlich bieten die Sensoren verschiedene Möglichkeiten der Befestigung. Im Falle der Gleisüberwachung hat sich die Anbringung mittels Montagekleber bewährt. Dazu wird der Sensor auf eine zweiteilige Grundplatte geschraubt und gemeinsam mit dieser auf die zuvor gereinigte Schwellenoberseite geklebt. Wird das Monitoringsystem in der Zukunft demontiert, können die Sensoren inklusive der oberen Hälfte der Grundplatten schnell abgeschraubt werden.
Neben der Klebeverbindung gibt es auch eine drehbare Grundplatte zum Anschrauben. Diese wird vor allem im Bereich des Bauwerksmonitorings genutzt, um den Sensor bspw. an einer Gebäudefassade anzubringen. Des Weiteren bietet sich auch die Möglichkeit einer magnetischen Befestigung. Auch in diesem Projekt kam die Magnethalterung zum Einsatz, denn neben der Gleise gilt es auch das Brückenbauwerk zu überwachen. Da es sich hier um eine Stahlbrücke handelt, bietet die Magnethalterung eine stabile Befestigungsmöglichkeit.
Bevor die Sensoren auf die Schwellen geklebt werden, empfiehlt es sich diese an die vorgesehenen Stellen am Rand des Gleises zu positionieren und sicherzugehen, dass der in der DB Richtlinie vorgegebene Sensorabstand von fünf Schwellen (3,00 m) korrekt eingehalten wird. In diesem Zuge kann auch die korrekte Verbindung des Sensornetzes zum LTE-Gateway an dessen vorgesehener Position überprüft werden.
Das gesamte Messsystem mit insgesamt 84 Sensoren im viergleisigen Überwachungsbereich und zwei Gateways inklusive Mast und Solar-Panel konnte mit nur zwei Personen in einer Nachtschicht (ca. sechs Stunden) installiert werden. Danach konnte der Bahnbetrieb ohne Einschränkungen fortgesetzt werden. Aufgrund der Wartungsfreiheit des Systems muss für die gesamte Projektlaufdauer keine Person mehr in den Gleisbereich. Daher bietet ein kontinuierliches Monitoringsystem mit Neigungssensoren von Senceive nicht nur eine deutlich verdichtete Datengrundlage, sondern bringt auch einen enormen Vorteil hinsichtlich der Sicherheit des Personals im Gleis.
Datenübertragung und Auswertung
Das LTE-Gateway überträgt die Sensordaten vor Ort per Mobilfunk an die Monitoring-Cloud. Natürlich erfolgt auch hier jegliche Verbindung kabellos und zudem muss nicht einmal jeder einzelne Sensor Verbindung zum Gateway haben; denn durch die intelligente Vernetzung der Sensoren untereinander, erfolgt die Datenübertragung auch von Sensor zu Sensor, bis alle Daten letztendlich am Gateway angelangt sind. In diesem Projekt wurde ein Messintervall von 15 Min. gewählt. Temporär, beispielsweise in Zeitenabschnitten mit kritischen Baumaßnahmen unter dem Brückenbauwerk, soll dieses Messintervall noch verkürzt werden, um eine Echtzeit-nahe Gleisüberwachung sicherzustellen.
Die Stromversorgung des Gateways erfolgt autark über Solar-Energie. Wie auch die Sensoren verfügt das LTE-Gateway über einen internen Akku, der den Betrieb für über zwei Wochen sicherstellt, sodass auch sonnenarme Perioden keine Probleme darstellen.
Die Senceive Sensoren messen hochgenau die Neigungen der Schwellen in beide horizontale Richtungen. Aus diesen Messgrößen lassen sich direkt Änderungen der gegenseitigen Höhenlage ableiten. Die Querneigungen zweier nebeneinanderliegender Schwellen können rechnerisch verknüpft werden, um die Verwindung auszugeben. Die Neigung in Längsrichtung, also in Gleisrichtung, wird genutzt, um Setzungen und Hebungen zu bestimmen. Dafür werden rechnerisch Sensorketten angelegt, um ein Höhenprofil vergleichbar mit einem Nivellementszug zu erstellen. Des Weiteren kann die Längsneigung für die Berechnung von Änderungen der vertikalen Pfeilhöhen genutzt werden.
Die Verwindung stellt das wichtigste Kriterium für die Entgleisungssicherheit eines Schienenfahrzeuges dar und diese kann mit dem kontinuierlichen Monitoringsystem hoch-präzise (Auflösung 0,002 mm/m, Präzision ±0.0436 mm/m) direkt aus den Neigungen bestimmt werden.
Die Ergebnisdarstellung erfolgt im WebMonitor von Senceive. Dort besteht die Möglichkeit, mittels einer grafischen Übersicht einen schnellen Überblick über den Status der Messdaten zu erhalten. Tiefgründigere Analysen bietet die Zeitreihendarstellung. Entsprechend des im Messkonzept entwickelten Alarm- und Reaktionsplanes, werden für alle relevanten Messgrößen Warnungen und Alarme per SMS und E-Mail an alle Projektbeteiligten versendet und protokolliert.
Vorläufiges Projektfazit
Die kabellosen Neigungssensoren von Senceive bieten eine hervorragende Möglichkeit der Gleisüberwachung. Die schnelle Installation und Wartungsfreiheit reduziert das Risiko von Personen im Gleis auf ein Minimum. Außerdem liefert das System eine Echtzeit-nahe Überwachung der relevanten Kriterien der inneren Gleisgeometrie. Ein detaillierterer Projektbericht folgt in einigen Monaten.
Neben der Installation auf dem Gleis, bietet das System auch zahlreiche Möglichkeiten im Bereich des Bauwesens (Spundwände, Kranfundamente, Rohrleitungen), Ingenieurbauwerken (Brücken, Tunnel, Staubauwerke) und der Beweissicherung (Gebäudefassaden, historische Bauwerke). Gern beraten wir Sie in Ihrer Anwendung und stellen auch ein Demo-System für Testprojekte zur Verfügung.
