Verwendung der Faseroptiksensorik zur Messung verteilter Schienenverzerrungen und zur Bestimmung der Schienenstützkraft unter einem fahrenden Zug

Die Rayleigh-Rückstreufaseroptiksensorik ermöglicht es, dynamische Dehnungen entlang einer optischen Faser mit einem Messabstand und einer zeitlichen Auflösung zu messen, die für Schienenanwendungen ausreicht. Diese Sensortechnologie ist jedoch sehr empfindlich gegenüber Vibrationen. Ein 7,5 m langer Schienenteil wurde mit einer optischen Faser ausgerüstet und die Dehnungswerte während des Durchfahrens eines Güterzugs, der auf 8–11 km/h verlangsamt war, aufgezeichnet. Diese Strategie zur Minimierung der Schwingungen der Schiene war erfolgreich, um verteilte dynamische Schienenverzerrungen unter der Last der Güterwagen zu messen. Die gemessenen Schienenverzerrungen wurden verwendet, um die Scherkräfte an der Schiene zu bestimmen, die dann zusammen mit den statischen Radlasten zur Bestimmung der Schienenstützlast für 14 aufeinanderfolgende Schwellen genutzt wurden, während der Zug über den Überwachungsstandort fuhr. Diese Daten wurden dann mit Messungen der dynamischen Schienenverlagerung kombiniert, die mithilfe der digitalen Bildkorrelation erfasst wurden, um die Beziehungen zwischen der Schienenstützlast und der Durchbiegung für einzelne Schwellen abzuleiten. Diese Beziehungen zeigten sich als erheblich detaillierter in Bezug auf nicht unterstützte Hohlräume und die Kontaktsteifigkeiten der Schwellen als die traditionelle Betrachtung der Beziehung zwischen aufgebrachter Last und Schienenverlagerung und verdeutlichen, wie das Verhalten der Gleise an einem überwachten Standort von den Bedingungen und dem Verhalten benachbarter Schwellen abhängen kann.