Problemstellung

Im Zuge der Mobilitätswende erhöht der zunehmende Schienenverkehr die Belastung der Eisenbahninfrastruktur. Viele Brücken im deutschen Streckennetz nähern sich dem Ende ihrer rechnerischen Nutzungsdauer und werden damit zu kritischen Faktoren für die Verfügbarkeit des Schienenverkehrs. Eine flächendeckende Überwachung mit konventionellen, an einzelnen Brücken installierten Messsystemen ist jedoch weder wirtschaftlich noch organisatorisch umsetzbar. Es bedarf daher neuer Verfahren, die eine effiziente und netzweite Zustandsbewertung von Eisenbahnbrücken ermöglichen.

Ergebnisse und Wirkungen

Im Projekt wurde ein neuartiges Verfahren für das indirekte Monitoring von Eisenbahnbrücken entwickelt und unter realen Betriebsbedingungen validiert. Dabei dienen regulär verkehrende Züge als fahrende Sensoren, die während der Überfahrt Informationen über den Brückenzustand erfassen. Erstmals konnten aus indirekten Beschleunigungsmessungen gleichzeitig die Brückenparameter Masse, Eigenfrequenz und Dämpfung bestimmt werden. Auf Basis des kalibrierten Modells lassen sich zudem sämtliche relevanten Bewegungsgrößen der Brücke berechnen und normative Grenzwerte unmittelbar bewerten. Das Verfahren wurde anhand von acht numerischen Modellen entwickelt, die typische Einfeldträger-Eisenbahnbrücken repräsentieren, und anschließend experimentell an einer Demonstratorbrücke erprobt. Hierfür wurde das advanced TrainLab mit umfangreicher Sensorik ausgestattet und die Brücke mit 51 Überfahrten bei Geschwindigkeiten von 10 bis 200 km/h befahren. Ergänzende Shaker-Messkampagnen im Sommer und Winter lieferten Referenzwerte, insbesondere zur amplituden- und temperaturabhängigen Bauwerksdämpfung. Die Projektergebnisse schaffen damit eine Grundlage für zukünftige netzweite Monitoringansätze im Schienenverkehr.