DE-102025101315-B3 - Verfahren und Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Integrität eines Schienenverkehrssystems

Abstract

Ein Verfahren zum Überwachen der Integrität eines Schienenverkehrssystems (2) umfasst die Schritte: Erfassen von Messsignalen mehrerer Dehnungssensoren (21) an einer Gleisschiene (6) des Schienenverkehrssystem (2), Bestimmen der Integrität mindestens eines Bestandteils (5, 6, 7, 9) des Schienenverkehrssystems (2) anhand der Messsignale, wobei die mehreren Dehnungssensoren (21) Bestandteile eines an der Gleisschiene (6) angebrachten linienförmige Erfassungsmittels (19) sind und sich über eine Messstrecke (31) entlang der Gleisschiene (6) mit einer Länge (L) von mindestens 100 m erstrecken und, wobei die Integrität mittels einen elektronischen Auswerteeinheit (20) bestimmt wird, die zum Empfangen der Messsignale mit den mehreren Dehnungssensoren (21), insbesondere mindestens 100 der Dehnungssensoren (21), in Signalverbindung steht. Eine Überwachungseinrichtung (1) zum Überwachen der Integrität des Schienenverkehrssystems (2).

Inventors

• Gottfried Schuster
• Walter Weilinger
• Christian KOCZWARA
• Michael PARTL
• Wolfgang Schuster

Assignees

• PRODES GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250115

Claims (14)

1. Verfahren zum Überwachen der Integrität eines Schienenverkehrssystems (2), umfassend die Schritte: 1.1 Erfassen von Messsignalen mehrerer Dehnungssensoren (21) an einer Gleisschiene (6) des Schienenverkehrssystems (2) und 1.2 Bestimmen der Integrität mindestens eines Bestandteils (5, 6, 7, 9) des Schienenverkehrssystems (2) anhand der Messsignale, wobei das Bestimmen der Integrität das Bestimmen der Integrität einer Schienenbefestigung (17) umfasst, 1.3 wobei die mehreren Dehnungssensoren (21) Bestandteile eines an der Gleisschiene (6) angebrachten linienförmigen Erfassungsmittels (19) sind und sich über eine Messstrecke (31) entlang der Gleisschiene (6) mit einer Länge L von mindestens 100 m erstrecken und 1.4 wobei die Integrität mittels einer elektronischen Auswerteeinheit (20) bestimmt wird, die zum Empfangen der Messsignale mit den mehreren Dehnungssensoren (21), insbesondere mindestens 100 der Dehnungssensoren (21), in Signalverbindung steht dadurch gekennzeichnet , dass 1.5 die Integrität der Schienenbefestigung (17) bestimmt wird durch Belasten der Gleisschiene (6) mit einer schräg zu der Schienenlängsrichtung (30) orientierten Prüfkraft (F) und Auswerten des resultierenden Messsignals mindestens eines der Dehnungssensoren (21).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Dehnungssensoren (21) faseroptische Dehnungssensoren (21), insbesondere Faser Bragg Gitter-Sensoren, sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Integrität durch Auswerten der Geschwindigkeit der Änderung mindestens eines der Messsignale bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Integrität bei einer Belastung der Gleisschienen (6) durch ein vorüberfahrendes Schienenfahrzeug (9), insbesondere ein Verkehrsfahrzeug (9.1) und/oder ein Arbeitsfahrzeug (9.2), bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Integrität anhand einer Kombination mehrerer der Messsignale bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Integrität durch Auswerten der Frequenz einer Schwingung der Gleisschiene (6) bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Bestimmen der Integrität das Bestimmen der Integrität eines Fahrwerks (10) eines Schienenfahrzeugs (9) umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass das Bestimmen der Integrität das Detektieren von Flachstellen (13) eines Schienenrads (11) des Schienenfahrzeugs (9) umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Bestimmen der Integrität das Bestimmen der Integrität eines Gleisrosts (4), insbesondere der Gleisschiene (6) und/oder einer Gleisschwelle (5), umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 9 , gekennzeichnet durch das Bestimmen eines Schienenrisses (14) durch Detektieren einer Unterbrechung der Signalleitung durch das linienförmige Erfassungsmittel (19).
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10 , gekennzeichnet durch Bestimmen eines Schienenrisses (14) durch Vergleichen des Messsignals mindestens eines Dehnungssensors (21) mit einem Dehnungsschwellenwert und/oder mit mindestens einem früheren Messsignal des mindestens einen Dehnungssensors (21) und/oder mit dem Messsignal mindestens eines anderen Dehnungssensors (21).
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bestimmen einer Schadensposition anhand eines Datensatzes der den Dehnungssensoren (21) jeweils eine Positionsinformation zuordnet.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einleiten von Instandhaltungsmaßnahmen anhand der bestimmten Integrität des Schienenverkehrssystems (2).
14. Überwachungseinrichtung (1) zum Überwachen der Integrität eines Schienenverkehrssystems (2), aufweisend 14.1 mehrere Dehnungssensoren (21) an einer Gleisschiene (6) des Schienenverkehrssystems (2) und 14.2 eine elektronische Auswerteeinheit (20), die ausgebildet ist zum Bestimmen der Integrität mindestens eines Bestandteils (5, 6, 7, 9) des Schienenverkehrssystems (2) anhand von Messsignalen der Dehnungssensoren (21), wobei das Bestimmen der Integrität das Bestimmen der Integrität einer Schienenbefestigung (17) umfasst, 14.3 wobei die mehreren Dehnungssensoren (21) Bestandteile eines an der Gleisschiene (6) angebrachten linienförmigen Erfassungsmittels (19) sind und sich über eine Messstrecke (31) entlang der Gleisschiene (6) mit einer Länge von mindestens 100 m erstrecken, und 14.4 wobei die Auswerteeinheit (20) zum Empfangen der Messsignale mit den mehreren Dehnungssensoren (21), insbesondere mindestens 100 der Dehnungssensoren (21), in Signalverbindung steht dadurch gekennzeichnet , dass 14.5 die elektronische Auswerteeinheit (20) dazu ausgebildet ist, die Integrität der Schienenbefestigung (17) zu bestimmen durch Belasten der Gleisschiene (6) mit einer schräg zu der Schienenlängsrichtung (30) orientierten Prüfkraft (F) und Auswerten des resultierenden Messsignals mindestens eines der Dehnungssensoren (21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Integrität eines Schienenverkehrssystems. Ferner betrifft die Erfindung eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Integrität eines Schienenverkehrssystems. Aus der US 2008/0019701 A1 ist eine Einrichtung zum Erfassen des Schienenverkehrs an einer bestimmten Position einer Gleisstrecke bekannt, beispielsweise zum Bestimmen der Achszahl, der Geschwindigkeit, des Zeitpunkts der Überfahrt oder der Radlast eines Schienenfahrzeugs. Die punktuell ermittelten Informationen können dabei helfen, den Schienenverkehr zu beobachten oder zu dokumentieren. Eine derartige Einrichtung erlaubt allenfalls in geringem Umfang Rückschlüsse auf den Zustand des Schienenverkehrssystems, insbesondere auf Zustandsinformationen, die die Betriebssicherheit des Schienenverkehrssystems betreffen. Einrichtungen zum Überwachen der Integrität eines Schienenverkehrssystems sind ferner bekannt aus der CN 1 01 830 237 A, der EP 2 112 047 A2 und der WO 2025 / 017 115 A1. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Überwachen der Integrität eines Schienenverkehrssystems zu schaffen, welches insbesondere eine erhöhte Betriebssicherheit gewährleistet, relevante Informationen zum Schienenverkehrssystem in umfassender Weise bereitstellt und wirtschaftlich ausführbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Überwachen der Integrität eines Schienenverkehrssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Es wurde erkannt, dass die Integrität des Schienenverkehrssystems besonders umfassend und effizient überwacht werden kann, wenn die Dehnungssensoren Bestandteile eines an der Gleisschiene angebrachten linienförmige Erfassungsmittels sind und sich entlang der Gleisschiene über eine Messstrecke von mindestens 100 m erstrecken, wobei die Integrität mittels einer elektronischen Auswerteeinheit bestimmt wird, die mit den mehreren Dehnungssensoren, in Signalverbindung steht. Dadurch, dass sich die Messstrecke über eine Länge von mindestens 100 m, insbesondere mindestens 200 m, insbesondere mindestens 500 m, insbesondere mindestens 1 km, und/oder maximal 10 km, erstreckt, wird erstmals eine nicht lediglich punktuelle, sondern ganzheitliche und/oder kontinuierliche, insbesondere zeitlich und/oder räumlich kontinuierliche, Überwachung der Integrität des Schienenverkehrssystems, insbesondere einer Gleisstrecke, ermöglicht. Ein derartiges Verfahren führt zu einer breiten Informationsgrundlage zum Schienenverkehrssystem und basierend darauf, zu einer zuverlässigen Bestimmung der Integrität des Schienenverkehrssystems. Mit entsprechend zuverlässiger Kenntnis über die Integrität des Schienenverkehrssystems können die Betriebssicherheit des Schienenverkehrssystems und die Instandhaltungseffizienz erheblich gesteigert werden. Unter der Integrität des Schienenverkehrssystems wird dessen Unversehrtheit verstanden. Das Überwachen der Integrität kann auch als Detektieren von Schäden bezeichnet werden. Das Schienenverkehrssystem umfasst Infrastrukturbestandteile, insbesondere den Gleisoberbau, insbesondere einen Gleisrost, insbesondere Gleisschienen und Gleisschwellen, und/oder ein Schotterbett und/oder eine Oberleitung, und/oder mindestens ein, insbesondere mehrere, Schienenfahrzeuge, insbesondere Verkehrsfahrzeuge und/oder Arbeitsfahrzeuge. Das Verfahren ist vorzugsweise zum Überwachen der Integrität mindestens eines der Bestandteile des Schienenverkehrssystems ausgebildet, insbesondere zum Erfassen von Messsignalen, die mit der Integrität mindestens eines der Bestandteile des Schienenverkehrssystems korrelieren. Das linienförmige Erfassungsmittel kann einteilig, insbesondere nicht zerstörungsfrei teilbar, und/oder unterbrechungsfrei ausgebildet sein. Das linienförmige Erfassungsmittel kann mindestens einen und/oder maximal zwei Anschlüsse zum Verbinden mit der elektronischen Auswerteeinheit aufweisen. Der mindestens eine Anschluss kann zum Übertragen optischer und/oder elektrischer Signale ausgebildet sein. Der mindestens eine Anschluss kann an einem freien Ende und/oder zwischen den freien Enden des linienförmigen Erfassungsmittels angeordnet sein. Ein zwischen den Enden angeordneter Anschluss kann als Biegekoppler ausgebildet sein. Mindestens ein Anschluss kann als Monitoring-Anschluss ausgebildet sein. Die Länge der Messstrecke bemisst sich vorzugsweise entlang des linienförmigen Erfassungsmittels und/oder entlang der Gleisschienen und/oder ist bestimmt durch die Entfernung zwischen dem ersten und dem letzten Dehnungssensor des linienförmigen Erfassungsmittels. Die Länge der Messstrecke beträgt vorzugsweise mindestens 50 m, insbesondere mindestens 100 m, insbesondere mindestens 250 m, insbesondere mindestens 500 m, insbesondere mindestens 1 km, insbesondere mindestens 3 km, und/oder maximal 20 km, insbesondere maximal 10 km, insbesondere maximal 5 km. Die elektronische Auswerteeinheit weist vorzugsweise eine elektronische Recheneinheit, insbesondere einen Prozessor, zum Erfass