Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
Das stationäre System erfasst die äußere Geometrie fahrender Züge und erstellt hochauflösende 3D-Punktwolken. Die 3D-Punktwolken zeigen unmittelbar, ob geometrische Abweichungen vom Sollprofil vorliegen. Mögliche Abweichungen vom Sollprofil sind beispielsweise Ladungen, die das Lichtraumprofil verletzen, offene Türen, verformte Container oder lose Verbindungen zwischen den Waggons.
Vier Scanner für ein Profil
Zentrale Komponenten des Sector Profile Scanners (SPS) sind LiDAR-Scanner. Für die Überprüfung eines Zuges sind vier Scanner erforderlich, die jeweils in unterschiedlichen Höhen an einem Mast auf jeder Gleisseite angebracht sind. Ein rotierender Polygonscanner mit acht Spiegeln lenkt den modulierten Laserstrahl in einem Winkel von 70 Grad auf den vorbeifahrenden Zug. Ein Detektor erfasst das rückgestreute Licht und ermittelt so den Abstand zum Zug. Aus den gemessenen Abstandswerten entsteht ein zweidimensionales Profil des jeweiligen Zugabschnitts. Die vier Profile werden anschließend zu einem Gesamtprofil des gesamten Zuges zusammengefasst. Während der Fahrt des Zuges werden Tausende Profile gemessen, wodurch ein dreidimensionales Bild entsteht. Der Abstand zwischen den Profilen hängt von der Geschwindigkeit des Zuges und der Abtastrate ab. Eine hohe Abtastrate ist entscheidend, um bei schnell fahrenden Zügen eine hohe Profildichte zu erreichen.
Bis zu 2 Millionen Messpunkte pro Sekunde
Die Laserscanner erfassen bis zu zwei Millionen Messpunkte pro Sekunde. Dank dieser außerordentlich hohen Messrate und der Polygonspiegelkonstruktion kann die Datenerfassung flexibel an die Anforderungen von Bahnbetreibern angepasst werden. Zusätzlich zur Standardausführung bieten wir eine Konfiguration mit hoher Winkelauflösung (High Angular Resolution, HAR) an. Die HAR-Konfiguration liefert 1.800 Messpunkte pro Profil bei 800 Profilen pro Sekunde und erfüllt damit die Anforderungen für die Erfassung von Güter- und Personenzügen bei mäßiger Geschwindigkeit. Die „High Profile Density“ (HPD)-Konfiguration ist für den Einsatz auf Hochgeschwindigkeitsstrecken ausgelegt. Mit 900 Datenpunkten pro Profil bei 3.200 Profilen pro Sekunde erreicht die HPD-Variante eine Profildichte von 32 Profilen pro Meter bei einer Durchfahrgeschwindigkeit von 360 km/h.
Die optische Leistung des Infrarotlasers ist für einen Messbereich von etwa zehn Metern optimiert. So können durchfahrende Züge auch auf Doppelgleisen geprüft werden, wobei die Augensicherheit vollständig gewährleistet bleibt. Der SPS erreicht dank des Phasenlaufzeitverfahrens eine typische Genauigkeit von 5 mm über den gesamten Messbereich. Eine Autokalibrierung der Laserscanner vor jeder Profilmessung garantiert stabile Messergebnisse über längere Zeiträume hinweg – weitgehend unabhängig von der Umgebungstemperatur.
Zuverlässiger Betrieb
Der Aufbau des SPS gewährleistet einen nahezu wartungsfreien Betrieb. Das hermetisch abgeschlossene Gehäuse des Systems schützt die Optik und Elektronik vor Staub und Feuchtigkeit. Eine Blende reduziert Streulicht und Verschmutzungen an der Außenseite des Messfensters. Sobald der Spiegel seine Drehbewegung einstellt, schaltet sich der Laser aus, sodass jederzeit ein augensicherer Betrieb gewährleistet ist. Das SPS ist augensicher gemäß IEC 60825.
Schnell, präzise und robust
Die hohe Messgeschwindigkeit, präzise Messergebnisse und die robuste Bauweise machen den SPS zum idealen System zur Inspektion vorbeifahrender Züge bei voller Geschwindigkeit – auch bei schwierigen Licht- und Umgebungsbedingungen.