Brückenbetreiber benötigen Schwingungsdaten, die objektiv, wiederholbar und einfach zu erfassen sind, ohne Fahrspuren zu sperren,
den Bahnverkehr zu unterbrechen oder Sensoren an jeder Struktur zu installieren. Das Ommatidia Q2 Mehrkanal-Laser-Doppler-
Vibrometer ermöglicht mobile, kontaktlose Brückenschwingungsmessungen von sicheren Beobachtungspunkten aus,
wobei 65 gleichzeitige Geschwindigkeitssignale über die gesamte Struktur erfasst werden.
Diese Anwendungsbeschreibung fasst zwei Feldvorführungen an Betriebsbrücken zusammen: eine Straßenbrücke, die
unter normalem Verkehr gemessen wurde, und eine Eisenbahnbrücke, die während einer Zugüberfahrt gemessen wurde.
Die Herausforderung: Skalierbare Brückenschwingungsüberwachung
Eine permanente Überwachung des Bauwerkszustands ist wertvoll, aber als erster Schritt für jede Brücke
in einem Netzwerk nicht praktikabel. Zwischen periodischen Sichtprüfungen und fest installierter Instrumentierung benötigen Anlagenbetreiber eine mobile
Messschicht, die schnell, sicher und wiederholbar ist.
Eine nützliche mobile Methode sollte von zugänglichen Positionen aus funktionieren, den Kontakt mit der Struktur vermeiden
und genügend räumliche Informationen erfassen, um verschiedene Punkte des Assets während desselben
Betriebsereignisses zu vergleichen.
Der Q2-Ansatz: 65 gleichzeitige berührungslose Messungen
Q2 wird so positioniert, dass eine klare Sichtlinie zum Zielbereich besteht. Das Instrument projiziert eine Linie
von Laserstrahlen auf die Struktur und zeichnet die Sichtlinien-Oberflächengeschwindigkeit an jedem Punkt auf.
Zeitbereichsantwort
Schwingungen während des Verkehrs oder der Zugdurchfahrten erfassen.
Verschiebungsabschätzung
Die Geschwindigkeitsintegration ermöglicht eine Verschiebungsanalyse.
Frequenzanalyse
Dominante Schwingungskomponenten und Spektren identifizieren.
Räumlicher Vergleich
Verhalten an mehreren Brückenstandorten gleichzeitig vergleichen.
Feldversuche an Straßen- und Eisenbahnbrücken
Beide Demonstrationen wurden ferngesteuert durchgeführt, ohne Kontaktsensoren, Asset-Modifikation
oder Betriebsunterbrechung.
Im Fall der Straßenbrücke wurden mehrere 60-Sekunden-Aufnahmen unter laufendem Verkehr
aus einer Entfernung von etwa 10–17 Metern aufgezeichnet.
Im Fall der Eisenbahnbrücke erfasste eine 80-Sekunden-Aufnahme die Reaktion vor,
während und nach einer Zugüberfahrt.
Beispiel Zugüberfahrt Eisenbahnbrücke
Der Fall der Eisenbahnbrücke zeigt die Reaktion auf eine einzelne Zugüberfahrt.
Der Schwingungspegel steigt an, wenn der Zug die Brücke befährt, bleibt während der Überfahrt erhöht
und klingt danach ab.
Die RGB-Aufnahme dokumentiert die ungefähren Positionen der 65 Laserstrahlen auf der Struktur,
wodurch zukünftige Messungen unter vergleichbaren Bedingungen wiederholt werden können.
Was die Messungen zeigten
- Betriebliche Schwingungsereignisse wurden sowohl bei Straßenverkehr als auch bei Zugüberfahrten klar erfasst.
- Verschiedene Kanäle zeigten unterschiedliche Verhaltensweisen und lieferten räumliche Einblicke über Einzelpunktmessungen hinaus.
- Die Frequenzbereichsanalyse identifizierte wiederkehrende niederfrequente Komponenten über alle Messungen hinweg.
- Interne Beschleunigungsmesserdaten unterstützten die Qualitätskontrolle vor Ort und die Validierung des Aufbaus.
Wie Brückenbesitzer die Daten nutzen können
Basislinien-Erstellung
Wiederholbare Brückenschwingungs-Basislinien ohne permanente Sensoren generieren.
Kampagnenvergleich
Änderungen in Schwingungssignaturen über Inspektionen hinweg verfolgen.
Asset-Priorisierung
Strukturen identifizieren, die eine detaillierte Inspektion oder Überwachung erfordern.
Betriebsmodalanalyse
Pilotstudien und dynamische Brückencharakterisierung unterstützen.
Von der Pilotkampagne zum Überwachungs-Workflow
- Pilot-Assets mit sicherem Zugang und klarer Sichtlinie auswählen.
- Wiederholbare Messpositionen und Konfigurationen dokumentieren.
- Mehrere Betriebsereignisse erfassen, um die Wiederholbarkeit zu bewerten.
- Interne Beschleunigungsmesserprüfungen zur Validierung des Aufbaus verwenden.
- Langfristige Schwingungs-Basislinien und Trendanalysen erstellen.
- Messungen in die Arbeitsabläufe der technischen Inspektion integrieren.
Fazit
Das Ommatidia Q2 Mehrkanal-Laser-Doppler-Vibrometer ermöglicht die mobile Brückenschwingungs-
überwachung von sicheren, kontaktlosen Messpositionen aus.
Das System erfasst betriebliche Schwingungsereignisse, misst mehrere Punkte gleichzeitig
und liefert Zeit- und Frequenzbereichsinformationen, die für die Erstellung von Basislinien und
Folgemesskampagnen geeignet sind.
