Zwei Millionen Messungen pro Sekunde 19.08.2014, 11:39 Uhr

Für mehr Sicherheit: Laserscanner misst Bahngleise in 3D

Ein neuartiges optisches Sensorsystem erfasst in Windeseile auch kleinste Unregelmäßigkeiten im Schienenbett. Der Laserscanner, den Fraunhofer-Forscher entwickelt haben, ist so groß wie ein Schuhkarton und kann auf alle Schienenfahrzeuge montiert werden. 

Das Schienenbett muss regelmäßig überprüft werden. Fraunhofer Forscher haben jetzt einen schuhkartongroßen Scanner entwickelt, der auf jedes beliebige Schienenfahrzeug montiert werden kann, um Schäden aufzuspüren. 

Das Schienenbett muss regelmäßig überprüft werden. Fraunhofer Forscher haben jetzt einen schuhkartongroßen Scanner entwickelt, der auf jedes beliebige Schienenfahrzeug montiert werden kann, um Schäden aufzuspüren. 

Foto: Deutsche Bahn

Für die Sicherheit im Bahnverkehr ist die regelmäßige Überprüfung von Schienen, Schienenkopf, Schwellen und Schienenbett enorm wichtig. Weil die Schienen unter großer Spannung stehen, können auch kleine Schäden große Auswirkungen haben. Im schlimmsten Fall bricht eine Schiene auf und löst dadurch eine Art Kettenreaktion aus. Dann reißen nachfolgende Schienen und Bahnschwellen über weite Strecken.

Der neue Laserscanner könnte kamerabasierte Systeme ablösen

Heute wird der Zustand der Schieneninfrastruktur meist mit kamerabasierten Systemen überprüft, was aber einige Nachteile mit sich bringt. Sie sind abhängig von den Lichtverhältnissen, die Messbilder brauchen viel Speicherplatz und müssen aufwendig ausgewertet werden. Das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg hat jetzt einen Laserscanner entwickelt, der äußerst präzise die Schienen und deren Umgebung vermisst und daraus ein detailreiches dreidimensionales Bild errechnet. Auf der Fachmesse für Verkehrstechnik, die vom 23.-26. September in Berlin stattfindet, werden die Wissenschaftler ihren kompakten „Rail Track Scanner“ vorstellen.

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
Iventa Austria Personalwerbung GmbH-Firmenlogo
Wind and Site Engineer (m/f/d) Iventa Austria Personalwerbung GmbH
Hamburg Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur*in für Prozess- und Automatisierungstechnik MSR (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
NORD-MICRO GmbH & Co. OHG-Firmenlogo
Service Ingenieur - Fans (m/w/d) NORD-MICRO GmbH & Co. OHG
Frankfurt am Main Zum Job 
DIgSILENT GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik (w/m/d) Power System Modelling DIgSILENT GmbH
Gomaringen Zum Job 
Salzgitter Flachstahl GmbH-Firmenlogo
Elektrotechnik-Ingenieur Projektmanagement im Transformationsprojekt SALCOS (w/m/d) Salzgitter Flachstahl GmbH
Salzgitter Zum Job 
Midea Europe GmbH-Firmenlogo
IoT Senior Engineer (m/f/d) Midea Europe GmbH
Stuttgart Zum Job 
Midea Europe GmbH-Firmenlogo
Patent Engineer (m/f/d) Midea Europe GmbH
Stuttgart Zum Job 
POLYVANTIS-Firmenlogo
Elektroniker / Meister / staatlich geprüfter Techniker Elektrotechnik / Automatisierungstechnik (m/w/d) POLYVANTIS
Weiterstadt Zum Job 
POLYVANTIS-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker Elektrotechnik / Automatisierungstechnik (m/w/d) POLYVANTIS
Weiterstadt Zum Job 
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Netzleitwarte Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Meister der Elektrotechnik (m/w/d) als Bauaufsicht und Netzführung Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Elektromonteure (m/w/d) Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) C-ITS Entwicklung Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
Menlo Systems GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (m/w/d) für die Produktion von Frequenzkämmen Menlo Systems GmbH
Planegg Zum Job 
STILL GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Embedded Software (m/w/d) STILL GmbH
Hamburg Zum Job 
Energieversorgung Halle Netz GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik - Netz- & Energietechnik, Smart Grid (m/w/d) Energieversorgung Halle Netz GmbH
Halle (Saale) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Inbetriebsetzungsleiter*in Leit-, Feld- und Automatisierungstechnik (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Wirtgen GmbH-Firmenlogo
Versuchsingenieur Produktvalidierung (m/w/d) Wirtgen GmbH
Windhagen Zum Job 
Messe München GmbH-Firmenlogo
Meister / Ingenieur / in der Elektrotechnik als Technical Manager (m/w/d) Messe München GmbH
München Zum Job 
3D-Bild aufgenommen mit dem von Fraunhofer IPM entwickelten Rail Track Scanner RTS: Das Gerät erfasst die Schienen und ihre Umgebung mit zwei Millionen Messungen pro Sekunde. Daraus liefert das System ein detailreiches dreidimensionales Abbild mit geringer Messunsicherheit. 

3D-Bild aufgenommen mit dem von Fraunhofer IPM entwickelten Rail Track Scanner RTS: Das Gerät erfasst die Schienen und ihre Umgebung mit zwei Millionen Messungen pro Sekunde. Daraus liefert das System ein detailreiches dreidimensionales Abbild mit geringer Messunsicherheit.

Quelle: iNovitas AG

Wie ein Laserscanner funktioniert, erklärt Heinrich Höfler vom Fraunhofer IPM: „Wir schicken einen Laserstrahl los und warten, bis er wieder zurückkommt. Die Zeit dazwischen messen wir und wissen dadurch, wie weit ein Gegenstand entfernt ist.“ Den zurückkommenden Strahl zu erfassen ist schwierig. Denn zum einen kommt oft nur sehr wenig Licht zurück und zum anderen ist der ausgesendete Lichtstrahl in extrem kurzer Zeit wieder da. Die Lösung ist eine Art Zeitlupe. Der Laserstrahl wird sehr schnell ein- und ausgeschaltet – sprich moduliert. Die zeitliche Verschiebung dieser Modulationswelle lässt sich einfacher und präziser bestimmen als die Laufzeit eines einzelnen Laserpulses.

Der kompakte Scanner kann auf jedes Schienenfahrzeug montiert werden

Der neue Rail Track Scanner scannt die Gleise quer zur Vorwärtsbewegung des Messfahrzeuges über eine Breite von ungefähr 1,70 Metern. Montiert wird das Gerät in einem Abstand von 1,20 Metern über dem Gleisbett. Mit bis zu 800 Profilen und zwei Millionen Messungen pro Sekunde entsteht ein detailreiches dreidimensionales Abbild der Schienen und der damit unmittelbar verknüpften Infrastruktur. Die Scanfrequenz kann aber auch flexibel an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst werden. Die erfassten Parameter wie Abstand, Höhe und Neigung der Schiene oder die Geometrie des Schienenkopfes werden mit Soll-Profilen verglichen, um Unregelmäßigkeiten zu entdecken. Die Messunsicherheit ist kleiner als ein Millimeter.

Der schuhkartongroße, robuste Scanner kann auf ein beliebiges Schienenfahrzeug montiert werden. Das spart Kosten, denn der Scanner benötigt kein spezielles Messfahrzeug für seine Arbeit. Weil er mit einem augensicheren Infrarot-Laser arbeitet, kann er ohne Einschränkungen im öffentlichen Raum verwendet werden. Seinen ersten Einsatz wird der Rail Track Scanner in der Schweiz haben. Dort will ihn das Unternehmen iNovitas, die mobile Mapping-Dienste anbieten, für die Beurteilung von Schmalspurstrecken einsetzen.

 

Ein Beitrag von:

  • Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck ist seit 2001 journalistisch unterwegs in Print- und Online-Medien. Neben Architektur, Kunst und Design hat sie sich vor allem das spannende Gebiet der Raumfahrt erschlossen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.