Immer ein Ohr an der Schiene: Fiber Optic Sensing

– So funktioniert die Glasfasertechnik, die Schallwellen sichtbar macht.

„Wegen Gegenständen im Gleis ist die Strecke vorübergehend gesperrt.“ – Diese Meldung könnte schon bald der Vergangenheit angehören. Seit 2014 testet die Deutsche Bahn ein faseroptisches Sensorsystem, mit dessen Hilfe Tiere im Gleis, Hangrutsch oder Kabeldiebstahl schneller entdeckt werden, wodurch ressourcenschonend die Sicherheit und Qualität des Bahnbetriebes weiter gesteigert werden kann.

Was ist Fiber Optic Sensing?

Glasfaserkabel werden für eine schnelle Übertragung von Daten genutzt, wie beispielsweise für Ihre Internetleitung zuhause. Als Lichtwellenleiter setzt sie die Öl- und Gasindustrie schon länger auch zur Überwachung entlegener Pipelines ein. Diese Einsatzmöglichkeit testet die Deutsche Bahn momentan für den Eisenbahnverkehr. Die Glasfaserkabel liegen heute bereits zu 50% entlang der Gleise und dienen derzeit als Kommunikationsleitungen für Leit- und Sicherungstechnik. Nun sollen mit dieser Technik neue Anwendungen entstehen, wie die Überwachung der Strecke sowie die Verbesserung der Instandhaltung des Schienennetzes und des Reisekomforts für unsere Kunden.

Wie funktioniert Fiber Optic Sensing?

Das faseroptische Sensorsystem funktioniert wie ein Radar: ausgesandte Lichtimpulse werden durch äußere Einwirkungen teilreflektiert und diese Reflexionen lassen sich registrieren und interpretieren.

Mithilfe von Fiber Optic Sensing werden Gegenstände im Gleis rechtzeitig erkannt.

Mithilfe von Fiber Optic Sensing werden Gegenstände im Gleis rechtzeitig erkannt.

1Einwirkung: Schallwellen, die ein vorbeifahrender Zug, Menschen, Tiere oder Gegenstände im Gleis, sogenannte akustische Quellen, auslösen, verursachen Mikrobiegungen des Lichtwellenleiters und damit charakteristische Reflexionen der ausgesandten Lichtimpulse.

2Übertragung: Durch das Senden von Lichtimpulsen und das Messen der Reflexion im Glasfaserkabel werden die Schallwellen für die Auswertung sichtbar gemacht.

3Auswertung: Eine spezielle Software vergleicht permanent eingehende Akustikdaten mit bekannten digitalen Fingerabdrücken und gibt in Echtzeit Auskunft über die aktuelle Geräuschquelle. Spezielle Filter helfen dabei, Typ, Position und Zeitpunkt zu bestimmen.

Nach dem Stand der aktuellen Technik kann mit einer Anlage ein Bereich von bis zu 40 km überwacht werden. Ereignisse können bis auf +- fünf Meter genau geortet werden.

Wo kommt die Technik zum Einsatz?

2014 wurde für eine 18-monatige Studie ein 33 km langes Testfeld auf der Strecke Fulda-Würzburg eingerichtet. Seit Dezember 2016 stehen festinstallierte faseroptische Sensorsysteme an den Standorten Berlin Wannsee, der rechten Rheinstrecke und an der neuen Schnellfahrstrecke VDE 8.2.

Mit diesen drei Standorten prüft die Deutsche Bahn drei mögliche Anwendungsszenarien: In Berlin wird auf einer 13 km langen S-Bahnstrecke die zuverlässige Ortung von Kabeldiebstählen weiterentwickelt. Entlang der rechten Rheinstrecke stehen Hangrutsch, Steinschlag und Flachstellen an Rädern von lauten Güterzügen im Vordergrund. Auf der VDE 8.2-Strecke befasst sie sich mit der Zuglaufverfolgung (Verfolgung der Position der Züge in Echtzeit) und Oberbauüberwachung (Überwachung des Gleisbetts und der Gleise).

Mit diesen Anwendungen soll herausgefunden werden, ob Fiber Optic Sensing im Regelbetrieb genutzt werden kann. Mitte 2018 werden die Ergebnisse zu diesen Vorprojekten erwartet, auf deren Basis das weitere Vorgehen entschieden wird.