Bahntechnik Schienen- und Zugüberwachung: Ein Muss für die Sicherheit

Argos-Level-1 überwacht den gesamten Bereich zwischen den beiden Schienen.

Spricht man über die Sicherheit im Bahnverkehr, kommt man an einer kontinuierlichen Überwachung sowohl der Schienen als auch der Züge nicht vorbei. Das Mittel der Wahl sind meist Dehnungsmessstreifen und Sensoren, gepaart mit leistungsstarken Datenerfassungssystemen. Die Österreichische Bundesbahn (ÖBB) und HBM haben ein System entwickelt, das den Zustand beider Komponenten ohne fahrzeugseitige Installationen in Echtzeit überwacht.

Im europäischen Schienenverkehr ist jedes Eisenbahnverkehrsunternehmen berechtigt, die nationalen sowie lokalen Bahnnetze zu nutzen. Um dabei jederzeit die Sicherheit für Fahrgäste und Güter gewährleisten zu können, ist es wichtig, den Zustand der Züge während der Fahrt kontinuierlich und hochgenau zu erfassen – möglichst ohne fahrzeugseitige Einrichtungen. Parameter wie Achslasten, Laufeigenschaften und Radformabweichungen sind nur einige der zu messenden Faktoren.

»Der Besitzer bzw. Betreiber der Infrastruktur trägt die Verantwortung für den einwandfreien Zustand des Schienennetzes«, sagt Wolfgang Zottl, Projektleiter bei der ÖBB-Infrastruktur AG, Stab Forschung, Entwicklung und Systemtechnik. »Der Fahrzeugbetreiber hingegen ist verpflichtet, eine in Normen und Verträgen definierte Qualität seiner Fahrzeuge einzuhalten.« Beide - Fahrzeugbesitzer und Infrastrukturbetreiber - haben jedoch völlig gegensätzliche Interessen: Der Fahrzeugbetreiber möchte so viel Ladung wie möglich mit möglichst kostengünstigen Fahrzeugen transportieren. Kostengünstige Fahrzeuge haben allerdings oft ungünstige Laufeigenschaften, die die Erhaltung der Infrastruktur verteuern können. Ziel des Infrastrukturbetreibers hingegen ist es, Nutzungsgebühren gemäß der tatsächlichen Belastung des Schienennetzes (Gleisfreundlichkeit, Lärmemission etc.) abzurechnen. Dabei hat er eine Vielzahl von Kunden, die sein Schienennetzwerk nutzen, und deren individuelle Abrechnung durch ein automatisiertes System stark vereinfacht werden könnte.

Die ÖBB hat dazu ein ausgeklügeltes, auf Dehnungsmessstreifen, Sensoren und Datenerfassungssystemen von HBM basierendes System entwickelt. Es heißt »Argos« und ermöglicht eine lückenlose technische Überwachung aller Züge, damit der hohe Sicherheitsstandard des Eisenbahnsystems gewährleistet ist und bleibt.

Auf der Bahnschiene fest installierte Argos-Messstellen ermöglichen es, kontinuierlich und exakt unterschiedlichste Parameter des Fahrzeugzustandes und der Oberbaubelastung (Belastung auf Schienen, Schwellen und Schotter) zu erfassen. Die Messungen erfolgen ohne Beeinflussung des Fahrbetriebes bei Regelgeschwindigkeit im Betriebsgleis. Mit jedem Überfahren der Messanlage erfolgt eine Beurteilung der Qualität jedes einzelnen Fahrzeugs bis hin zum einzelnen Rad im Zug. Am Fahrzeug sind keinerlei Einrichtungen notwendig, Fahrzeugerkennungssysteme (RFID) können jedoch eingebunden werden. Die Auswertemethodik, die Sensoren und die Sensoranordnung der Argos- Messsysteme sind durch mehrere Patente geschützt.

Wie funktioniert Argos?

Für die Erfassung der statischen und dynamischen Radkräfte sowie des Fahrzeug- und Zuggewichts wird die Schiene an vielen Stellen mit speziell für diese Anwendung entwickelten Dehnungsmessstreifen ausgerüstet. Um zudem auch Radformfehler exakt erfassen zu können, werden ebenfalls spezielle MEMS-Beschleunigungssensoren an den Schienen installiert. Die Messdaten werden mit den Messverstärkersystemen MGCplus und Quantum von HBM aufgezeichnet und nach einer komplexen mathematischen Methode ausgewertet. Die Systeme sind für eine Einsatzdauer von mehr als 15 Jahren ausgelegt.

  • Argos-Level-1

Das Argos-Level-1-System erfasst bereits entgleiste Fahrzeuge und gibt die Information an eine Signaleinrichtung weiter. »Der große Vorteil dieses Systems ist seine Fähigkeit, den gesamten Bereich zwischen den beiden Schienen zu überwachen«, erklärt Dietmar Maicz, Projektmanager Railway bei HBM. »D.h., dass eine Entgleisung sogar in solchen Fällen erkannt wird, bei denen ein Rad knapp neben der Schiene auf den Befestigungselementen läuft.« Das System besteht aus Sensoren, die typischerweise an vier benachbarten Schwellen befestigt sind, um auch springende entgleiste Achsen zu erkennen (ein Phänomen das bei hohen Geschwindigkeiten auftreten kann). »Ausführliche Versuche haben gezeigt, dass das System bei Geschwindigkeiten von 300 km/h und darüber hinaus einwandfrei funktioniert«, so Maicz. »Die robuste Konstruktion widersteht problemlos Vandalismus, Schneeräumungen oder Eis. Instandhaltungsarbeiten am Gleis werden nicht beeinträchtigt.«