Mess- und Diagnosetechnik der SBB Infrastruktur.

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1 Mess- und Diagnosetechnik der SBB Infrastruktur. Ihr Ansprechpartner für Eisenbahntechnik.

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3 Inhaltsverzeichnis. Mess- und Diagnosetechnik 4 3 Infrastruktur Diagnose 6 Lauftechnik 8 Stromabnehmer und Fahrleitung 10 Elektrische Messungen 11 Kontinuierliche Gleiseinsenkungsmessungen 12 Ortsfeste Messungen mechanischer Grössen 13 Dynamische Gleis- und Überlastwaagen 14

4 SBB Infrastruktur Geschäftseinheit Interaktion. Mess- und Diagnosetechnik. 4 Kunden und Partner der SBB dürfen im Personen- und Güterverkehr ein einwandfrei funktionierendes Schienennetz erwarten. Die starke Nachfrage im Bahnverkehr und die damit ver bundene intensive Nutzung der Bahninfrastruktur stellen hohe Anforderungen an die Überwachung und den Unterhalt. Regelmässige Zustandskontrollen mit Prüfungen der Infrastruk turanlagen, des Rollmaterials, der Schnittstellen Rad-Schiene und Stromabnehmer-Fahrleitung sind von zentraler Bedeutung. Spezielle Messungen bei Erschütterungen, Komponentenbeanspruchungen und Gleiseinsenkungen ergänzen die Massnahmen zur Instandhaltung und Weiterentwicklung der Bahninfrastruktur. Die Ergebnisse dieser Zustandsaufnahmen bilden die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Planung der nötigen Unterhaltsarbeiten und sind somit Garant eines einwandfrei funktionierenden Schienennetzes. Die 25 Mitarbeitenden von Mess- und Diagnosetechnik der SBB Infrastruktur sind hauptverantwortlich für die Überwachung und Kontrolle der Schweizer Bahn infrastruktur und führen SBB weit, aber auch für andere Bahnunternehmen, Messungen durch. Sie nehmen dabei rund 3000 Kilometer Schienennetz periodisch unter die Lupe. Die rasche und korrekte Auswertung der komplexen Daten ist ein entscheidender Erfolgsfaktor jeder Messung. Die Profis im Team der Mess- und Diagnosetechnik beherrschen nicht nur die eingesetzten Mess methoden und Technologien, sondern liefern der Industrie und den Bahnunternehmen auch Ideen zur Weiterentwicklung von Bahntechnik und Schienenfahrzeugen. î Die ersten Analyseergebnisse liegen vor. î Die Analyseergebnisse werden intensiv diskutiert. î Einbau einer dynamischen Gleiswaage.

5 5 Gleiseinsenkungsmessungen Elektrische Messungen Infrastruktur Diagnose Lauftechnische Messungen Die einzelnen Tätigkeitsbereiche der Mess- und Diagnosetechnik von SBB Infrastruktur Produktion und Einbau von Gleisund Überlastwaagen Ortsfeste Messungen mechanischer Grössen Messungen an Stromabnehmern und Fahrleitungen î Die einzelnen Tätigkeitsbereiche der Mess- und Diagnosetechnik von SBB Infrastruktur. In all diesen Tätigkeitsbereichen stehen Spezialisten den Kundinnen und Kunden der SBB sowie Partnern jederzeit gerne als Ansprechpartner für Messungen und Beratungen zur Ver fügung. Alle Messungen erfüllen die Grundsätze der Akkreditierung DIN EN ISO/IEC Mit folgenden Fahrzeugen führen die Mitarbeitenden der Mess- und Diagnosetechnik Messungen an der Bahninfrastruktur durch: Selbstfahrendes Diagnosefahrzeug der SBB Infrastruktur (DFZ) Fahrleitungsmesswagen Gleis-Einsenkungsmesswagen Lauftechnik-Messwagen EW IV Lauftechnik-Messwagen RIC Kurzschlussmesswagen Eichwagen

6 Bereich. Infrastruktur Diagnose. 6 Mit der Inbetriebnahme neuer Bahninfrastrukturen wie der Neubaustrecken Zürich Thalwil und Mattstetten Rothrist sowie neuer bzw. geplanter Tunnel wie der Lötschberg bzw. Gotthardbasistunnel wachsen die Anforderungen an die Überwachung und periodische Prüfung der Bahnanlagen. Das selbstfahrende Diagnosefahrzeug und der Fahrleitungsmesswagen erfüllen dabei folgende Aufgaben: Eine periodische Zustandserhebung der Infrastrukturanlagen als Grundlage der Unterhaltungsplanung Spezialauswertungen der Messdaten beider Fahrzeuge Sogenannte Streckenwärterfunktion bei Strecken mit Vmax. 160 km/h Prüfung des dynamischen Zusammenspiels zwischen Stromabnehmer und Fahrleitung Abnahme neuer Anlagen Das selbstfahrende Diagnosefahrzeug DFZ Die Überwachung und periodische Prüfung der Bahnanlagen wurde jahrzehntelang ausschliesslich von Mitarbeitenden «auf Sicht» und ohne spezielle Hilfsmittel wahrgenommen. Die so genannten Streckenwärter liefen die Gleise zu Fuss ab und meldeten den zuständigen Fachdiensten Unregelmässigkeiten. Diese Sichtkontrollen haben auch heute noch ihre Bedeutung und werden weiterhin ausserhalb der Neubaustrecken schweizweit durchgeführt. Im Gegensatz zu früher stehen den Spezialisten heute jedoch zusätzlich moderne Arbeitsinstrumente zur Verfügung. Das selbstfahrende Diagnosefahrzeug der SBB beispielsweise ist europaweit einzigartig. Bis zu einer Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h kann das Diagnosefahrzeug Strecken abfahren und die Spezialisten an Bord können schnell, präzise und kostengünstig Messungen am Schotterbett, an der Gleiskonstruktion und der Fahrleitung durchführen. î Moderner Führerstand des selbstfahrenden Diagnosefahrzeugs. î Bildschirmanalysen während der Messfahrt.

7 Gleisgeometriemessung Spurweite, Richtung, Überhöhung, Verwindung, Längshöhe Schienenprofilmessung Schienenprofile, Schienenverschleiss, Berührgeometrie Rad /Schiene Fahrleitungsmessung und Fahrleitungsinspektion Kontrolle von Fahrdrahtlage und Fahrdrahtverschleiss sowie Veränderungen bei Tragwerken, Hängern, Klemmen, Tragseilen, Fahrdrähten und Iso latoren; asymmetrisch beanspruchten Fixpunkten Spannungs- und Schienenrückstrommessung 7 Riffelmessung Kurz-, mittel- und langwellige Anteile Video-Inspektion Übersichtsvideo aus Lokführersicht Gleismessung und Gleisinspektion Zustand von Schienenbefestigungen, Schienenfahrflächen, Schwellen, Schotterbett, Stellwerk-Elementen im Gleis î Bedienschalter für die Mess- und Inspektionssysteme im Diagnosefahrzeug. î Hightech Kamera im Diagnosefahrzeug. î Datenauswertung im Fahrleitungsmesswagen.

8 Bereich. Lauftechnik. 8 Lauftechnische Untersuchungen umfassen die Aufnahme, Analyse und Beurteilung fahrdynamischer Eigenschaften von Schienenfahrzeugen. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo es darum geht, gegenüber der Aufsichtsbehörde den Sicherheitsnachweis zu erbringen, um beispielsweise neue Fahrzeuge zulassen oder das Einsatzkonzept bestehender Fahrzeuge erweitern oder modifizieren zu können. Die Spezialisten des Bereiches Lauftechnik sind aber auch dort gefragt, wo es um Messungen für den Betrieb von Querneigezügen für «bogenschnelles» Fahren geht. Die zulässige betriebliche Fahrgeschwindigkeit wird aufgrund streckenbezogener Fahrzeugzulassungen festgelegt. Lauftechnische Untersuchungen sollen den Nachweis erbringen, dass die in der Fahrzeugspezifikation angegebenen Grenzwerte unter Fahrbedingungen mit zehn Prozent über dem betrieblichen Einsatz oder bei Ausfallszenarien eingehalten werden. Dazu führen die Mitarbeitenden von Lauftechnik Messfahrten ausserhalb der Fahrdienstvorschriften durch. Für die Planung, Organisation und Durchführung dieser Messfahrten müssen die Mitarbeitenden entsprechende Erfahrungen mitbringen, der gesamten Abwicklung ein geeignetes Risikomanagement zu Grunde legen und über eine eingespielte Zusammenarbeit mit den betrieblichen Instanzen verfügen. Darüber hinaus ist ein genauer Bezug der gemessenen Signale zur Strecke gefordert sowie die Gleislagequalität (QN-Werte) zu quantifizieren und einzubinden. All diese Qualitäten und Anforderungen erfüllt die Messtechnik der SBB aus einer Hand. î Messradsatz für lauftechnische Messungen.

9 Innerhalb der Lauftechnik werden folgende Normen und Regelwerke angewendet 9 è Lauftechnik: UIC 518, 518-1, 518-2, 519; bzw. EN è Komfort: UIC 513, bzw. EN è Schweiz: Ausführungsbestimmungen Eisenbahnverordnung (AB-EBV) Bezüglich der Lauftechnik beurteilen die Spezialisten folgende Kriterien è Fahrsicherheit è Fahrstabilität è Fahrverhalten è Fahrwegbeanspruchung è Komfort Sie setzen dabei folgende Instrumente für die Messungen ein è Einsatzbereite Messradsätze für verschiedene Fahrzeugserien der SBB inkl. induktive Übertragungseinheiten und Pre-Processors (auf Bestellung an beliebige Fahrzeuge anpassbar) è Etwa 90 Accelerometer (Bereiche 2 g, 4 g und 30 g) è Etwa 25 Distanz-Sensoren è Ein Messsystem zur synchronen, dezentralen Erfassung von 5 16 Signalen über 500 m, ausbaubar auf über 300 Signale (Abtastrate pro Signal bis 1 khz) è 2 Messwagen für Messungen bis 250 km/h è Eine umfangreiche Sammlung von Streckendaten des Schweizer Normalspurnetzes è Eine gut ausgerüstete Werkstatt mit Stelzengleis an zentraler Lage Gemessen werden folgende physikalische Grössen è Die Rad-/Schienenkräfte vertikal (Q), quer (Y) und längs (Tx) sowie die Radaufstandsebene. Hiervon leiten sich die Gleisverschiebungskräfte (Y), der Entgleisungskoeffizient (Quotient Y/Q aussen), der Reibungskoeffizient (Y/Q innen) und der Kippmoment ab è Die Beschleunigungen quer an Drehgestellrahmen über Achsbüchsen (Stabilität, Sicherheit) è Die Beschleunigungen quer und vertikal an Achsbüchsen sowie vertikal an Drehgestell rahmen (Spezialuntersuchungen) è Die Beschleunigungen quer und vertikal am Fahrzeugkasten über der Drehgestellmitte (Sicherheit, Fahrverhalten, Komfort) sowie quer, vertikal und längs in der Fahrzeugmitte (Komfort) è Die Winkelgeschwindigkeiten um die Fahrzeug-Längsachse (Komfort der Querneigezüge) è Die Distanzen für Spezialuntersuchungen (z. B. Ermittlung Ausdrehwinkel, Wankwinkel, Pufferquerwege) è Die Längskräfte (Druck und Zug, typischerweise für Schiebeversuche) è Andere, projektbezogene physikalische Grössen wie beispielsweise der barometrische Druck von Luftleitungen oder die Temperatur von Radkörpern oder Bremsscheiben è Die Rad- und Schienenprofile (Berührgeometrie, äquivalente Konizität, beliebige Paarungen)

10 Bereich. Stromabnehmer und Fahrleitung. 10 Für Fahrzeug- und Stromabnehmerzulassungen müssen die Anforderungen der Euronorm EN eingehalten werden. Die Messtechnik von SBB Infrastruktur überprüft diese, indem sie è Die minimalen und maximalen Kontaktkräfte erfasst è Die mittlere Kontaktkraft und deren Standardabweichung anhand statistischer Auswertungen und Referenzabschnitten aufzeichnet è Die mechanischen Abmessungen des Stromabnehmers in Bezug auf das Lichtraumprofil oder die minimalen Stromabnehmerabstände bei Mehrfachtraktionen überprüft è Die Messdaten anhand der länderspezifischen Konformität zur EN beurteilt è Die aerodynamische Optimierung von Stromabnehmern misst Die Erfassung der Kontaktkräfte erfolgt mit Messstromabnehmern gemäss Euronorm EN Diese beinhaltet è Die Kompensation der Massenträgheit der Schleifleisten è Die geschwindigkeitsabhängige Kompensation der aerodynamischen Auf- und Abtriebskräfte è Die Kontrolle der Fahrdrahtlage auf Höhe und Querverschiebung Zudem überprüft die Messtechnik SBB Infrastruktur den Fahrdrahtanhub von vorbeifahrenden Fahrzeugen gemäss der Euronorm EN è Die Überwachung des maximal zulässigen Anhubs in Funktion der Geschwindigkeit und der Anzahl gehobener Stromabnehmer bei Mehrfachtraktion è Die Erfassung schlecht laufender oder defekter Stromabnehmer è Die Erfassung falsch gehobener Stromabnehmer bei Mehrfachtraktionen î Montagearbeiten bei Stromabnehmer.

11 Bereich. Elektrische Messungen. Schienenfahrzeuge können durch Emissionen von Strömen und elektrischen Feldern den Frequenzbereich der Gleisfreimelde-Einrichtungen, aber auch die Achszähler und Bahnstromversorgungen beeinflussen. Das führt zu Risiken im Eisenbahnbetrieb. Um die Ursache sol cher potentiellen Störungen möglichst frühzeitig zu erkennen, führen die Mitarbeitenden der Messtechnik elektrische Messungen durch: Erfassung von Störströmen im Primärstromkreis gemäss SBB J78 Messung von elektrischen Magnetfeldern (H-Feld) im Gleisbereich mit breitbandiger Bewertung der Leistungsdichte über eine bestimmte Zeitdauer gemäss SBB J84 Organisation von Admittanz-Messungen für elektrische Triebfahrzeuge 11 Die Fachexperten der Messtechnik SBB Infrastruktur führen auch weitere elektrische und elektromagnetische Messungen (elektromagnetische Verträglichkeit EMV) durch. î Achstrigger. î Stromsensor auf Primärseite 15 kv für Störstrommessung.

12 Bereich. Kontinuierliche Gleiseinsenkungsmessungen. 12 Mit Gleiseinsenkungsmessungen kann die SBB die Systemkomponenten der Fahrbahn beur teilen und dadurch langfristig das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten optimieren sowie die Lebensdauer der Bahninfrastruktur erhöhen. Dazu erfolgen die Messungen mit dem Gleis einsenkungsmesswagen unter einer standardisierten Achslast und mit einer konstanten Geschwindigkeit. Die Gleiseinsenkung wird dabei kontinuierlich erfasst. î Gleiseinsenkungsmesswagen. î Messung und Analyse im Gleiseinsenkungsmesswagen.

13 Bereich. Ortsfeste Messungen mechanischer Grössen. Die ortsfesten, d. h. stationären Messungen dienen in erster Linie der Prüfung von Infrastrukturobjekten, werden aber auch bei der Zulassung von neuem Bahnmaterial eingesetzt. 13 Die Messungen sind darauf ausgerichtet, è Grundlagen für Geschwindigkeitserhöhungen zu erarbeiten und Sanierungsplanungen zu erstellen è Systemkomponenten zu überprüfen è Durch die Prüfung verschiedener mechanischer Grössen die Lebensdauer bzw. die Betriebserprobung einzelner Komponenten zu optimieren è Einzelne Komponenten unter Betriebsbedingungen zu testen è Die Lastkollektive zu erheben è Umweltmassnahmen zu überprüfen Gemessen werden folgende mechanische Grössen: è Gleissteifigkeit è Querverschiebewiderstand der Schwelle und des Gleisrostes è Dehnungen, Spannungen und Kräfte an den Eisenbahnkomponenten è Druckverteilung unter dem Gleisrost è Brückenbelastung und Erschütterungen è Präzisions-Nivellements è Durch Zugdurchfahrt erzeugte Lasten auf Personen, Fahrzeuge und Anlage è Dynamische Gleiseinsenkungen

14 Bereich. Dynamische Gleis- und Überlastwaagen. 14 Dynamische Gleis- und Überlastwaagen setzt die SBB vor allem aus zwei Gründen ein: zum einen ersetzt sie damit aus wirtschaftlichen Gründen die Brückenwaagen und kann auf diese Weise die Güter dynamisch wägen; zum anderen ermöglicht ihr der Einsatz der Gleis- und Überlastwaagen, bei Güterzügen mit Streckengeschwindigkeit Überlasten und Ladeverschiebungen zu erkennen. Für die dynamische Wägung setzt die SBB eigens entwickelte und selbst produzierte Waagen des Typs 97 (± 0,5 % Genauigkeit) und des Typs 05 (± 0,25 % Genauigkeit) ein. Beide Wägesysteme sind gemäss OIML R 106 zugelassen. Die dynamische Waage Typ 97 wird, mit einer angepassten Konfiguration, auch zur Erkennung von Überlasten und Ladeverschiebungen bei fahrenden Eisenbahnfahrzeugen eingesetzt. î Einbau einer dynamischen Gleiswaage. î ètechnische Installation einer dynamischen Gleiswaage. è

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16 SBB AG Infrastruktur Interaktion Mess- und Diagnosetechnik Stöckackerstrasse 25 CH-3018 Bern