Die neue Generation des Echtzeit-Tracking

Technik für die Zukunft: Distributed Acoustic Sensing (DAS) verwandelt Glasfaserkabel in virtuelle Mikrofone. Dieses Verfahren bietet ein riesiges Potenzial im Bereich der Überwachung des Betriebs und der Infrastruktur von Bahnen.

Das Interesse an Technologien auf der Basis von Glasfasersensoren seitens Bahnbetreibern und Signaltechnikexperten verzeichnete in den vergangenen fünf Jahren einen starken Zuwachs. Die Grundlage dafür bilden Technologien wie Fibre Bragg Grating (FBG) und Distributed Acoustic Sensing (DAS). Frauscher hat – gemeinsam mit unterschiedlichen Herstellern und Betreibern – diese Ansätze bereits unter realen Bedingungen hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten und Verfügbarkeit getestet.

Unsere Experten kamen bei der der Evaluierung dieses Tests zu einem klaren Ergebnis: DAS hat das größte Potenzial, zur Basistechnologie für zahlreiche bahnspezifische Anwendungen zu werden. Maßgebliche Grundlage für diese Bewertung war nicht zuletzt langjährige Expertise im Signaltechnikbereich.

Netzwerk-Evolution: Glasfasern sind Sensoren und Kommunikationsstränge zugleich für das Zugtracking der Zukunft mit DASNetzwerk-Evolution: Glasfasern sind Sensoren und Kommunikationsstränge zugleich für das Zugtracking der Zukunft mit DAS

DAS im Bahnbetrieb: Möglichkeiten und Potenzial

So können unter Berücksichtigung der branchenspezifischen Anforderungen mit DAS zum Beispiel Züge, Wartungsfahrzeuge, Arbeitsgruppen, Personen oder umweltbedingte Einflüsse detektiert werden. Daraus ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten im Bahnbetrieb, beim Monitoring von Gleis- und Zugkomponenten sowie in der Infrastruktursicherung.

Technisch ist es bereits heute möglich, Vorgänge und Komponenten am und neben dem Gleis über eine Distanz von 40 Kilometern mit nur einer Lösung in Form einer einzelnen DAS-Einheit zu überwachen. Um größere Streckennetze abzudecken, können mehrere solcher Einheiten zu einem Gesamtsystem zusammengeschlossen werden.

Innovative Algorithmen ermöglichen die individuelle Kategorisierung verschiedener Ereignisse. So lassen sich spezifische Alarme und Berichte generieren.

Einschränkungen von DAS im Bahnbereich

Die Bahnbranche weist jedoch ganz eigene Ansprüche auf, die eine Weiterentwicklung der bisherigen Ansätze unabdingbar machen. So ergeben sich speziell im Bereich der Zugverfolgung ganz neue Herausforderungen für DAS-basierte Lösungen. Fasst man die wichtigsten Faktoren zusammen, ergeben sich drei Einschränkungen bei der Verwendung von DAS im Bahnbereich:

  • Gleiserkennung: Derzeit kann nicht festgestellt werden, ob sich eine Schallquelle auf oder neben dem Gleis befindet. In Gleissystemen mit mehreren parallel verlaufenden Schienensträngen ist es daher schwierig zu erkennen, auf welchem Gleis sich ein Zug bewegt. In komplexeren Gleisstrukturen scheint dies beinahe unmöglich.
  • Präzision: Derzeit gibt es keine Möglichkeit, mittels DAS einzelne Achsen präzise und fehlerfrei zu detektieren. Das aber ist eine Grundvoraussetzung für viele sicherheitsrelevante Anwendungen, wie zum Beispiel Informationen bezüglich der Zugintegrität.
  • Erfüllung von CENELEC-Standards: In der Entwicklung DAS-basierter Lösungen wurden bisher keine Grundlagen zur Erreichung der im Bahnbereich gültigen Sicherheitslevel (SIL) geschaffen. Auch bestehende Einschränkungen bezüglich Gleiserkennung und Präzision müssen ausgeräumt werden, um den Anforderungen gemäß CENELEC zu entsprechen.

DAS als Basistechnologie für Eisenbahnanwendungen

Es gibt jedoch Wege, die Herausforderungen, die diese Einschränkungen mit sich bringen, zu bewältigen. Denn innovative Lösungen und die intelligente Verbindung verschiedener Verfahren ermöglichen den Einsatz von DAS als Basistechnologie für Eisenbahnanwendungen. Wie Frauscher das schafft, erfahren Sie auf den folgenden Seiten dieser Ausgabe von Ultimate Rail.

Hier lesen Sie, wie sich bisher ungeahnte Möglichkeiten und Vorteile für die Bahnindustrie ergeben – und zwar ohne die Installation von zusätzlichem Equipment am Gleis. Damit wird DAS zweifellos den Bahnbetrieb revolutionieren.

Basierend auf DAS wird eine Strecke von bis zu 40 Kilometer Länge über ein Glasfaserkabel in Echtzeit überwacht.Basierend auf DAS wird eine Strecke von bis zu 40 Kilometer Länge über ein Glasfaserkabel in Echtzeit überwacht

Wie funktioniert DAS?

Das Prinzip des Distributed Acoustic Sensing basiert auf dem Verhalten von Glasfaserkabeln: Wenn Schallwellen auf das Kabel treffen, verändert sich darin die Reflexion von Laserimpulsen. Diese Veränderung lässt sich detektieren. Mit speziell entwickelten Algorithmen können die messbaren Signaturen in wertvolle Informationen umgewandelt werden – etwa über sich bewegende Fahrzeuge, Personen oder andere Aktivitäten, wie Grabungsarbeiten am Gleis. Auf Basis dieser technischen Fähigkeiten ist die Verwendung von DAS-basierten Systemen beispielsweise in der Öl- und Gasindustrie sowie im Grenzschutz bereits weit verbreitet. Monomodefasern lassen sich mittels DAS einfach und schnell in virtuelle Mikrofone umwandeln. Dazu sind lediglich minimale Eingriffe an den Enden der betreffenden Faser nötig. Weil Gleisanlagen häufig schon mit Glasfasertechnik ausgestattet sind, lassen sich die genannten Anwendungen in der Eisenbahninfrastruktur weitgehend mit vorhandenen Ressourcen umsetzen.

Virtuelles Mikrophon: Glasfasern registrieren Umgebungsgeräusche bei der Übermittlung von LaserimpulsenVirtuelles Mikrophon: Glasfasern registrieren Umgebungsgeräusche bei der Übermittlung von Laserimpulsen

Martin Rosenberger

Martin Rosenberger

01.09.2016

Technologien

829 Wörter

6 Minuten Lesezeit

Die neue Generation des Echtzeit-Tracking Die neue Generation des Echtzeit-Tracking Die neue Generation des Echtzeit-Tracking

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