Erfassung belastungsbedingter Schienendeformationen mit faseroptischen Sensoren

Autor: Andreas Wagner
Titel: Erfassung belastungsbedingter Schienendeformationen mit faseroptischen Sensoren
Art: Master's Thesis
Jahr, Nr.: 2010, #410
Betreuer: Dipl.-Ing. Thomas Schäfer (TU München, LfG), Dr.-Ing. Peter Wasmeier (TU München, LfG)
Kooperationspartner: Angermeier Ingenieure GmbH, INFAP Industrial fibre applications

Aufgabenstellung
Dem Kandidaten wird die Aufgabe gestellt, die Entwicklung eines Messkonzeptes zur dynamischen Erfassung von Gleishohllagen auf Basis faseroptischer Dehnungssensoren voranzutreiben und erforderliche Kalibrierungen durchzuführen.

Ein solches Messsystem soll idealerweise in der Lage sein, entlang eines Gleisabschnittes in definierten Abständen die in Reihe geschalteten Einzelsensoren zu einem Gesamtsystem zu verbinden und so nach entsprechender Auswertung Aufschluss über großräumige Setzungsmulden geben. In einem statischen Versuchsaufbau sollen daher mehrere Dehnungssensoren sowie ein Temperatursensor zur Korrektur temperaturspezifischer Einflüsse montiert werden. Im Rahmen dieser Masterarbeit sind die Zusammenhänge zwischen sensortechnisch detektierbaren Längenänderungen am Gleiskörper und der relativen Änderung der vertikalen Gleislage bei definierten Belastungen zu beschreiben und durch Vergleichsmessungen zu verifizieren.

Um ein Höchstmaß an Flexibilität in der Sensorkonfiguration bezüglich Anzahl und Abstand sowie die Wiederverwertbarkeit der Sensoren für künftige Projekte zu gewährleisten, ist eine flexible Montagelösung vorgesehen. In Zusammenarbeit mit der mechanischen Werkstatt des Lehrstuhls für Geodäsie obliegt dem Kandidaten die Aufgabe, bei der Entwicklung solcher Montageadaptermitzuwirken und deren Qualität im Laufe der Erprobung zu beurteilen.

Kurzfassung
Am Schotteroberbau von Eisenbahnstrecken entstehen im Hinterfüllungsbereich von Behelfsbrückenwiderlagern verstärkt Hohllagen, die überwacht werden müssen. Die vorliegende Arbeit zeigt eine Möglichkeit, diese belastungsbedingten Deformationen mit faseroptischenSensoren, die mit einem selbst entwickelten Adapter am Schienenfuß befestigt werden, zu erfassen. Neben den Grundlagen der Entstehung der Hohllagen im Schotterbett und faseroptischer Sensoren wird ein mathematisches Modell zur Umrechnung der erfassten Dehnung in eine aussagekräftige vertikale Einsenkung der Schiene vorgestellt. Messungen an einem Großversuchstand zeigen zudem die Eignung der Adapterkonstrukion, welche ein Höchstmaß an Flexibilität in der Sensorkonfiguration bezüglich Anzahl und Abstand sowie die Wiederverwertbarkeit der Sensoren für künftige Projekte garantiert.