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Zügiger Scanner für die Bahn

21.01.2004 - (idw) Fraunhofer-Gesellschaft

Es fährt kein Zug nach irgendwo, wenn er nicht genug Platz fürs reibungslose Durchkommen hat. Ist das Gleis verschoben oder ragt ein Baum in die Strecke, ist ein Unfall vorprogrammiert. Ein schneller Laserscanner misst den Sicherheitsabstand rund um den Zug.


Der Laserstrahl des Messkopfs rotiert bis zu einhundertmal pro Sekunde. Mit der Vorwärtsbewegung des Zugs wird die Umgebung schraubenförmig gescant. © Plasser & Theurer Jeder braucht etwas Freiraum - auch eine Lok samt Waggons. Deshalb überprüfen Bahnbetreiber regelmäßig das Lichtraumprofil ihrer Strecken. Dieses Maß beschreibt rund um den Querschnitt des Zuges einen imaginären Rahmen, der als Sicherheitsabstand dient. Damit die Fahrt im wörtlichen Sinne reibungslos verläuft, darf kein Objekt in das Lichtraumprofil ragen oder die Tunnelwand dem Zug zu nahe kommen. "Wenn ein Bautrupp zum Beispiel Gleise ausgebessert hat, muss nachgemessen werden, ob sie dabei verschoben wurden", erklärt Dr. Heinrich Höfler vom Freiburger Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM. In Deutschland sind zudem jährlich hunderte von Sondertransporten mit Übermaß unterwegs, für die ein freies Durchkommen gewährleistet sein muss. Im Auftrag der Firma Plasser & Theurer, einem österreichischen Hersteller von Bahnbaumaschinen und Messfahrzeugen, entwickelten IPM-Forscher den Laserscanner CPS (Clearance Profile Scanner). Seit März 2003 ist das System bei der Metro in Singapur im Einsatz.

Kernstück des Scanners ist ein Messkopf an der Fahrzeugfront, der über einen rotierenden Spiegel einen hochfrequent modulierten Laserstrahl aussendet. Das Licht wird von Objekten reflektiert, und eine Sammellinse leitet es über eine Glasfaser zum Detektor. Das System vergleicht die Phasenverschiebung von aus- und eingehendem Strahl und ermittelt daraus etwa die Entfernung zur Tunneldecke. Aus den Entfernungsdaten und der momentanen Stellung des Spiegels wird die Position einzelner Bildpunkte berechnet. Zusammen mit der Vorwärtsbewegung des Messzuges entsteht eine 3-D-Spirale, die sich umso länger streckt, je schneller der Wagen fährt.

Um die Messauflösung zu erhöhen, machen die IPM-Forscher ihren Scanner nun noch schneller: Bisher schafft der Scanspiegel bis zu 100 Umdrehungen pro Sekunde - dabei entstehen 250 000 Messwerte. "Schon damit gehören wir zu den schnellsten am Markt", unterstreicht Höfler. Der neue HSP-Messkopf (High Speed Profiler) soll gar bis zu zweimillionenmal pro Sekunde messen. Ein grundsätzlicher Vorteil von Laserscannern besteht in der unmittelbaren Verfügbarkeit der Messdaten: Im Gegensatz zu Systemen, die das Lichtraumprofil erst aus Videobildern berechnen, liefert die Lasermessung sofort ein Lichtraumprofil. Scanner sind zudem weniger empfindlich gegen äußere Lichteinflüsse. "Von unserem Kunden in Singapur haben wir eine gute Resonanz auf das System bekommen", sagt Franz Eglseer, zuständig für den Verkauf von Messfahrzeugen bei Plasser & Theurer.

Ansprechpartner:
Dr. Heinrich Höfler
Telefon 07 61 / 88 57-1 73, Fax -2 24, heinrich.hoefler@ipm.fraunhofer.de
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