FABI 2019.26: Optisches Messsystem Schienenrauheit

• Forschungsstelle: BAV
• Projektnummer: FABI 2019.26

Schlüsselwörter (Deutsch)

Lärmbekämpfung; Lärmsanierung der Eisenbahnen; Infrastruktur; Schiene; Messsystem

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Der überwiegende Anteil des Lärms der Eisenbahnen entsteht am Kontaktpunkt zwischen Rad und Schiene. Diese Lärmemissionen werden als Rollgeräusch bezeichnet. Die Intensität des Rollgeräuschs ist abhängig von der Oberflächenrauheit der beiden sich berührenden Komponenten (Rad und Schiene). Die Lärmabstrahlung kann nur minimiert werden, wenn sowohl Rad als auch Schiene eine glatte Oberfläche aufweisen.

In der Vergangenheit lag der Fokus der Lärmreduktion meist auf der Seite des Fahrzeuges, respektive des Rades. Damit bei der Lärmbekämpfung weitere Fortschritte möglich sind, soll bei diesem Projekt die Schienenrauheit genauer untersucht werden. 

Die bestehenden Methoden sind in ihrer räumlichen Auflösung, respektive Genauigkeit beschränkt. Deshalb haben sich BAFU und BAV für die Entwicklung eines neuen direkten Messsystems entschieden. Die Messung erfolgt mit einer Sensorbank direkt vom fahrenden Zug aus.

Projektziele (Deutsch)

Das Projekt hat folgende Ziele:

• Die neue Messmethode soll die Schienenrauheit für das ganze Schienennetz liefern können. Messungen an verschiedenen Orten und Zeiten sollen miteinander verglichen werden können.

• Die Entwicklung der Schienenrauheit über die Zeit soll mit der neuen Methode dokumentiert werden können.

• Die in Art. 7 VLE geforderte Überwachung der Schienenrauheit soll mit der Methode möglich sein. Die gemessene Schienenrauheit soll für netzweite Katasterberechnungen verwendet werden.

• Das Messgerät soll auf dem Diagnosefahrzeug der SBB, oder jedem regulär verkehrenden Zug eingesetzt werden können.

• Das resultierende Messsystem soll im regulären Betrieb mit geringem Aufwand betrieben werden können.

• Das neue Messsystem soll sich als Standard für die Messung der Schienenrauheit in der Schweiz etablieren. Nach Projektabschluss soll ein Messsystem operationell einsetzbar sein.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Bestehende Systeme und Messkonzepte (direkte und indirekte Messverfahren, zugbasierte und nicht-zugbasierte Systeme) wurden analysiert. Es wurden die Anforderungen an ein optisches Messsystem zur direkten Messung der akustischen Rauheit aufgestellt. Basierend darauf wurde die entsprechende Sensorik und das externe Datenerfassungssystem für das Messkonzept ausgewählt. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Sensortechniken miteinander
verglichen, wobei die Laser-Triangulation ausgewählt wurde. Die Sehnenmethode wurde als Basis für das Messkonzept verwendet.

Zur Ermittlung der Leistungsfähigkeit des Messkonzeptes unter Laborbedingungen wurde ein Schienenprüfstand errichtet. Der Prüfstand ermöglichte die experimentelle Erprobung des Messkonzeptes auf dem Prüfstand und die Untersuchung von Störungseinwirkungen. Zusätzlich wurden Prüfstande zur Untersuchung der indirekten Achslagermethode und zur Erprobung der Sensor Fusion aufgebaut.

Die Datenauswertung bzw. die Ermittlung der akustischen Rauheit gemäss EN 15610 wurde untersucht und um Notwendigkeiten für das optische Messkonzept erweitert. Es wurden verschiedene Filtermöglichkeiten und Implementierungen analysiert. In einer ersten Messung am Schleifzug wurde die Messkette aus dem Labor erprobt. Und auf Basis der Erkenntnisse angepasst. Die Machbarkeit des optischen Messkonzeptes konnte im Feldversuch aufgezeigt werden.

Zugehörige Dokumente

• Abschlussbericht optisches Messsystem Schienenrauheit [PDF] 4'868 kB