Viele Stahlbrücken sind 100 Jahre und länger in Betrieb. Im Rail4Future Projekt wird in der Area 3, Reliable Bridges and Tunnels zum Thema Zuverlässigkeit dieser Bauwerke geforscht. TÜV AUSTRIA hat dazu in Zusammenarbeit mit der TU Graz, dem AIT und den ÖBB das System RISE entwickelt – ein Monitoringsystem auf Basis von Schallemissionen zur Zustandsüberwachung von Stahlbrücken.
Messung mit Schallemissionen
Wie Messungen mit Schallemissionen grundsätzlich funktionieren, erklärt DI Gerald Lackner, Produktmanager von RISE bei TÜV AUSTRIA: „Analog zum Knistern und Knacken im Holz bei hoher Beanspruchung wird an den zu überwachenden Bereichen der Stahlkonstruktion die Materialantwort auf die aufgebrachte Belastung in Form von kurzen, nicht hörbaren Ultraschallimpulsen aufgezeichnet und ausgewertet.“
Verständnis für Belastung und Materialreaktion
Im Rail4Future Projekt fand TÜV AUSTRIA als Industriepartner „ideale Rahmenbedingungen“ zur Zusammenarbeit, sagt DI Lackner. Gemeinsam mit den Experten der ÖBB und den wissenschaftlichen Partnern TU Graz sowie AIT konnte das „erforderliche Verständnis für die Belastungssituation und die zu erwartenden Materialreaktionen“ erforscht werden. Damit wurde die Entscheidungsgrundlage für die spätere Datenauswertung und korrekte Interpretation gelegt.
RISE – Remote Inspection System Edge
Mit dem System RISE wird zunächst die Betriebsbelastung von einzelnen Zugfahrten in einem überwachten Bereichen gemessen. Die dabei festgestellten Anzeichen von Materialermüdung liefern dabei die sogenannte Ermüdungsantwort. „Die Bewertung der Ermüdungsantwort auf die einzelnen Zugüberfahrten erfolgt über Wochen oder auch Monate hinweg. Es wird individuell für jeden Einsatzfall eine Trendanalyse durchgeführt, wobei aus der Charakteristik des Zeitverlaufes der Ermüdungsantwort der Zustand des überwachten Bereiches abgeleitet und mit Hilfe einer Ampelschaltung – grün, gelb oder rot – dargestellt wird“, beschreibt DI Lackner die Funktionsweise des neu entwickelten Systems.
Das seit vielen Jahrzehnten im industriellen Umfeld eingesetzte Verfahren der Schallemissionsprüfung konnte damit von einer industriellen Anwendung hin zu einer „Methodik zur Dauerüberwachung von hochbelasteten Bereichen im normalen Bahnbetrieb,“ weiterentwickelt werden, so DI Lackner: „Damit können wir den Brückeninspektoren der ÖBB ein Werkzeug zur Verfügung stellen, das es ihnen erlaubt, den Zustand ihrer Brücken zu jeder Zeit auf den Schirm zu holen.“ Das flexible und mobile System RISE kann sowohl für genietete oder verschraubte als auch für geschweißte Stahlbrücken eingesetzt werden.
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Gerald Lackner, Produktmanager von RISE bei TÜV AUSTRIA, geht genauer auf die Zustandsbeurteilung der Brücke ein: „Das Thema Rissüberwachung an Brückenbauwerken wird seit einigen Jahren gemeinsam mit den ÖBB erforscht. TÜV AUSTRIA ist es gelungen, ein schlankes, effektives und mobiles System für die Brückeninspektion zu entwickeln. RISE – Remote Inspection System Edge ist spezifisch für die Online-Langzeitüberwachung von Rissen konzipiert. Das System dient dabei als wirksame Sicherheitsmaßahme für den weiteren Betrieb der Brücke.“
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