Bahnstrecken-Überwachung und die neue Bahnstrecken-Vorlage von Leica GeoMoS

Autoren: Madalina Craciun, Lidija Spiranec, Steve Thurgood, Megan Hansen

Angesichts einer stetig steigenden Nachfrage im Schienenverkehr muss eine zunehmende Anzahl von Personen und Gütern sicher und zeitgerecht befördert werden. Kommt es aufgrund veralteter Infrastruktur, geologischer Instabilität, benachbarter Bautätigkeiten oder anderer Faktoren zu Bewegungen bzw. Veränderungen in einer Bahnstrecke – von den Gleisen bis hin zu der unterstützenden Infrastruktur – so kann dies daher erhebliche Auswirkungen haben.

Trifft zum Beispiel ein Zug mit zwölf Waggons und einem Gewicht von bis zu 1000 Tonnen, der mit einer Geschwindigkeit von 300 km/h unterwegs ist, auf nur kleinste Veränderungen im Gleis, so kann er entgleisen und verunglücken. Im schlimmsten Fall werden Menschenleben gefährdet, im besten Fall kommt es zu erheblichen Verzögerungen, die dem Bahnunternehmen hohe Kosten verursachen. Ein solcher Vorfall hat Folgen sowohl für Passagiere als auch für Unternehmen, die von einer funktionierenden Bahn abhängig sind, die Passagiere und Güter fristgerecht und unversehrt abliefert.

Die regelmäßige Überwachung von Bahnstrecken sowie der unterstützenden Strukturen liefert Informationen, die Ingenieure, Schienennetzbetreiber und Infrastrukturmanager dazu verwenden können, diese Risiken zu mindern und die Sicherheit zu erhöhen. Integrierte Überwachungssysteme bestehen aus hochpräzisen Messinstrumenten, Kommunikationsgeräten sowie moderner Software, die zuverlässige Einblicke in Deformationen in Echtzeit ermöglicht.

Madalina Craciun, Produktingenieurin und Expertin für die Bahnstrecken-Überwachung bei Leica Geosystems, gibt in diesem Experteneinblick einen Überblick über die Überwachung von Bahnstrecken und die Lösung von Leica Geosystems, einschließlich der neuen Überwachungssoftware-Funktion von Leica GeoMoS, die das Einrichten vereinfacht und die Konfigurationsgenauigkeit erhöht.

Warum müssen Bahnstrecken und die umliegende Infrastruktur überwacht werden?

Häufige Faktoren, die sich auf Bahnstrecken auswirken

Änderungen in der Gleisgeometrie und eine instabile Bahninfrastruktur bzw. instabile Erdbauwerke können auf eine Reihe von miteinander verbundenen Faktoren zurückzuführen sein.

Erdbauwerke im Zusammenhang mit dem Bau von Bahnstrecken, so wie Bahndämme und Einschnitte, haben das Ziel, die Gleissteigung auf ein Minimum zu beschränken, damit eine effiziente Zugführung gewährleistet ist. Durch geologische Bewegungen, Naturgefahren oder benachbarte Bautätigkeiten entstehen jedoch Gefahrenbereiche, in denen plötzliche Ereignisse mit höherer Wahrscheinlichkeit auftreten können. Eine instabile Böschung, die abrutscht, sodass Gleise durch eine große Menge an Erdreich verschüttet werden, kann zu Zugentgleisungen und Schäden an Gleisen und der umliegenden Infrastruktur führen.

Bau- oder Aushubarbeiten in der Nähe von Bahnstrecken können zudem Bewegungen verursachen, die sich auf die Strukturen, die die Zugdurchfahrt ermöglichen, auswirken. Tunnel, Brücken, Stützmauern, Signalmasten oder -brücken sowie das Gleisbett selbst können instabil werden. Treten zum Beispiel in der Umgebung eines Eisenbahntunnels aufgrund von Aushubarbeiten auf einer benachbarten Straßenbaustelle Bewegungen auf, kann auch das Gleis beeinträchtigt sein, sodass eine sichere Durchfahrt der Züge unmöglich wird.

Änderungen an der ursprünglichen geometrischen Lage der Gleisanlage, einschließlich der Schienen, Schwellen, der Schienenbefestigung, des Schotters oder des Unterbaus stellen ebenso für Züge eine ernsthafte Gefahr dar. Alternde Bahnstrecken sowie das häufige Passieren von schweren Zügen beeinflusst die Gleisgeometrie, zusammen mit Schwankungen im Untergrund wie sich ändernde Wasserpegel.

Überwachung: die Lösung für mehr Sicherheit

Ganz gleich, wodurch sie hervorgerufen werden: Deformationen können zu Bedingungen führen, durch die Passagiere gefährdet, der Zugbetrieb beeinträchtigt und Verzögerungen, die Kosten nach sich ziehen, verursacht werden.

Überwachungssysteme tragen zur Risikominderung und der Zuverlässigkeit von Bahninfrastruktur bei, indem sie umfassende Informationen über Bewegungen liefern. Eigentümer bzw. Betreiber von Anlagen können schnell fundierte Entscheidungen treffen, um einzugreifen, ehe es zu schwerwiegenden Vorfällen kommt. Wichtige Daten, die durch die Überwachung der Stabilität und des baulichen Zustands einer Bahnstrecke bereitgestellt werden, ermöglichen es Ingenieuren, die entsprechenden Maßnahmen zu ergreifen.

Methoden und Technologien der Bahnstrecken-Überwachung

Gleisgeometrie und strukturelle Stabilität

Jedes Bahnstrecken-Überwachungsprojekt verfügt über seine eigenen einzigartigen Messvorgaben, die von der Art der Bahnstrecke, ihrer Lage, der Geschwindigkeit und ihrer Nutzung bestimmt werden. Die Methoden, die zur Messung der Gleisgeometrie sowie der Stabilität der Bahninfrastruktur verwendet werden, beruhen auf Risikograd, Zugang und Messintervall bzw. -dauer.

Gleise bestehen aus miteinander verbundenen Komponenten und werden auf verschiedene Aspekte hin vermessen wie Überhöhung, Gleisverwindung, horizontale Ausrichtung, Spurweite und Schienenhöhe. Diese Gleisgeometrie-Daten stellen sicher, dass die Gleise nicht von einem Zustand abweichen, der einen sicheren Betrieb gewährleistet. Ebenso werden Strukturen und Böschungen, die Bahnstrecken unterstützen, auf Bewegungen hin vermessen.

Die Gleisgeometrie kann mit herkömmlichen Techniken vermessen werden wie mit Messgeräten für die Überhöhung und Spurweite sowie mit Gleismesswagen. Diese erfordern jedoch einen manuellen Betrieb und ein Aussetzen des Zugverkehrs, damit die Ingenieurteams an Bahnstrecken sicher arbeiten können. Geodätische Überwachungssensoren, wie Totalstationen mit Prismen, können sowohl im Rahmen von Kampagnen als auch in automatisierten Überwachungseinrichtungen eingesetzt werden – je nach Häufigkeit und der Art der Daten, die erfasst werden müssen. Die automatisierte Überwachungsmethode bietet den Vorteil, dass Abweichungsdaten bereitgestellt werden, während Bahnstrecken in Betrieb bleiben.

Umfassende Überwachung von Bahnstrecken mit Leica Geosystems

Die umfassenden Überwachungslösungen von Leica Geosystems bieten Bahnstrecken-Projekten erstklassige Hardware, Software und Originalzubehör und liefern zuverlässige, genaue und kontinuierliche Informationen, die entscheidend für einen sicheren Bahnbetrieb sind.

Die Leica TM60 ist eine selbstlernende Totalstation, die speziell für die Überwachung entwickelt wurde und den Anforderungen selbst der anspruchsvollsten 3D-Messungen gerecht wird. Die TM60 automatisiert nicht nur Vermessungen, sie lernt auch automatisch und erkennt Ziele und ermöglicht damit eine schnellere Konfiguration und genaue Prismen-Beobachtungen selbst über große Gebiete. Doppelkameras gestatten es Anwendern, Probleme vor Ort aus der Ferne anzusehen und zu lösen, und Millimeter-Genauigkeit wird über große Entfernungen mit Schnellmessungs-Geschwindigkeiten unterstützt. Alles in allem bietet die TM60 eine robuste Datenerfassung, die grundlegend für eine effektive Bahnstrecken-Überwachung ist.

Verbunden mit der Leica ComBox60 für das Kommunikationsmanagement und die Stromversorgung vor Ort, kann das Überwachungssystem rund um die Uhr ohne Datenlücken in Betrieb sein und bietet so absolute Zuverlässigkeit. Die Überwachungssoftware und Dienste von Leica GeoMoS bietet für die Verarbeitung und Berichterstattung eine automatisierte und kontinuierliche Datenerfassung, -berechnung und -analyse in Echtzeit.

Kombiniert, hält diese Lösung die Zeit, die für die Gleisvermessung aufgewendet werden muss, auf ein Minimum und ermöglicht zugleich eine maximale Datenerfassung.

Software-Innovation ermöglicht eine schnellere Konfiguration: die GeoMoS Bahnstrecken-Vorlage

Optimierte Arbeitsabläufe für die Bahnstrecken-Überwachung

Die neu herausgegebene Version von Leica GeoMoS verfügt über eine Bahnstrecken-Vorlage, die die Einrichtungszeit verkürzt und die Genauigkeit dank zentralisierter Konfiguration verbessert.

Die Bahnstrecken-Überwachung erfordert komplexe Berechnungen – und genaue Konfigurationen bilden die Grundlage für hochwertige Ergebnisse. Die manuelle Eingabe von Formeln oder das Exportieren von Daten an Drittanbieter-Software für Berechnungen führt nicht nur zu Verzögerungen bei der ersten Datenerfassung und der Berechnung wichtiger Daten, sondern erhöht auch die Wahrscheinlichkeit von Fehlern. Unzuverlässige Berechnungen liefern fehlerhafte Daten, die zu zwei unerwünschten Szenarien führen können: Relevante Bewegungen werden nicht gemeldet oder es werden Bewegungen gemeldet, die nicht geschehen oder nicht relevant sind. Beides kann schwerwiegende Folgen haben.

Indem manuelle Konfigurationen entfallen und Bestandsvermessungen sowie die Eingabe von Entwurfstrassen nicht erforderlich sind, ermöglicht es die Bahnstrecken-Vorlage Anwendern, Überwachungen schneller und mit größerer Sicherheit hinsichtlich ihrer Berechnungen zu beginnen. Der vereinfachte Arbeitsablauf beschleunigt die Einrichtung und verbessert die Eingabegenauigkeit, indem Fehler verringert werden.

Anwender können mühelos festlegen, dass sämtliche Berechnungen automatisch generiert werden. Wenn die Messungen der Totalstation erfasst worden sind, berechnet GeoMoS automatisch die Koordinaten des Prismas, Abweichungen sowie Gleis-Parameter wie Überhöhung, Verwindung, Pfeilhöhen und andere. Anhand der berechneten Werte generiert GeoMoS Berichte und sendet automatisch Benachrichtigungen, wenn benutzerdefinierte Grenzwerte überschritten werden.

Vorteile für alle Beteiligten

Dank der einfachen Konfiguration der Bahnstrecken-Vorlage kann mit der Überwachung schneller begonnen werden und Anbieter können Anlagenmanagern mit Sicherheit zuverlässige Ergebnisse liefern.

Darüber hinaus gilt: je größer das Projekt, desto größer die Vorteile. Sind zum Beispiel im Rahmen eines Projekts Hunderte von Punkten zu vermessen, kann die manuelle Konfigurierung der Gleisgeometrie-Berechnungen leicht einen ganzen Tag in Anspruch nehmen. Mit der Bahnstrecken-Vorlage von GeoMoS ist die Konfiguration eine Sache von Minuten, ohne dass bei der Eingabe von Formeln Fehler auftreten können. Von diesem Vorteil profitieren auch Endkunden, die verlässliche Informationen erhalten, anhand derer sie rasch Entscheidungen hinsichtlich notwendiger Maßnahmen treffen können.

Lösungen von Leica Geosystems bieten seit langem effektive, hochwertige Überwachungssysteme für Bahnstrecken, die aus Sensoren und Software zur Erfassung und Berechnung umfassender Daten bestehen. Mit der neuen Bahnstrecken-Vorlage in GeoMoS kann die Einrichtung bis hin zur vollständigen Konfigurierung schnell durchgeführt werden, sodass wichtige Bahnstrecken-Vermessungen und Datenanalysen in Angriff und Bahnlinien sicher betrieben werden können.