Digitaler Zwilling des La Marota-Viadukts
Präventive Wartung, ermöglicht durch kontaktloses Laserradar
Von der Bahninfrastruktur wird erwartet, dass sie eine höhere Verfügbarkeit bei geringerer Unsicherheit bietet, selbst wenn extreme Umweltbedingungen häufiger werden und die Betriebsbedingungen anspruchsvoller werden. Für Brückenbesitzer verschiebt sich dadurch die Wartungsfrage von „Was haben wir bei der letzten Inspektion gesehen?“ zu „Was ändert sich gerade, und wie früh können wir es erkennen?“
Am Hochgeschwindigkeitsviadukt La Marota an der Strecke Córdoba–Málaga setzte Ommatidia berührungslose Laser-Radar-Überwachung ein, um hochdichte Durchbiegungs- und Schwingungsmessungen bereitzustellen, die einen Digital-Twin-Workflow für prädiktive und präventive Instandhaltung unterstützen – im Rahmen einer vorkommerziellen Beschaffungsinitiative (CPI/CPP) von ADIF-CDTI.
Die Wartungsherausforderung für kritische Brücken
Brücken und Viadukte sind langlebige Anlagen, aber ihre Leistung kann sich aufgrund folgender Faktoren ändern:
- allmählicher Degradation und Ermüdung,
- Änderungen der Randbedingungen,
- temperaturbedingter Effekte und extremer Witterungseinflüsse,
- und sich weiterentwickelnde betriebliche Anforderungen.
Herkömmliche Inspektionszyklen können frühe Anzeichen übersehen. Was Infrastrukturmanager zunehmend benötigen, sind objektive, wiederholbare Messungen, die dicht genug sind, um subtile Veränderungen zu verfolgen, und praktisch genug, um ohne großen Feldeinsatz implementiert zu werden.
Die ADIF-CDTI CPI/CPP-Initiative adressiert diese Lücke ausdrücklich: Brücken und Viadukte überwachen, um die Instandhaltung zu optimieren und das Betriebsrisiko zu minimieren – durch innovative Inspektionslösungen.
Von periodischen Kontrollen zur präventiven Wartung
Ommatidia übernimmt dabei nicht einfach nur „das Messen von Schwingungen“, sondern ermöglicht einen Instandhaltungs-Workflow, bei dem Messdaten zu einem Entscheidungstool werden:
Basislinie → Wiederholbare Überwachung → Trenderkennung → Wartungspriorisierung
Diese Verschiebung ist wichtig, da vorbeugende Wartung am effektivsten ist, wenn sie ist:
- frühzeitig (bevor Einschränkungen auftreten),
- gezielt (eingreifen, wo Veränderungen erkannt werden),
- und quantifiziert (Nachweis der Verbesserung nach der Maßnahme).
ADIF hat diese Richtung öffentlich durch seinen Fokus auf vorausschauende Wartung und sicherheitsorientierte F&E-Demonstratoren im Rahmen des vorwettbewerblichen Beschaffungsprogramms von CDTI verstärkt.
Warum dies jetzt wichtig ist: Resilienz und Vertrauen im Zeitalter der Infrastruktur
Zwei Kräfte wirken zusammen:
1) Klimadruck auf Vermögenswerte
Europäische Klimarisikobewertungen weisen auf die Gefährdung der Infrastruktur als wesentlichen Risikobereich hin und unterstreichen die Notwendigkeit von Überwachungsstrategien, die Eigentümern helfen, sich anzupassen und mit Unsicherheiten umzugehen.
2) Höhere Erwartungen an Servicekontinuität und -sicherheit
In der gesamten Branche ist ein deutlicher Wandel hin zu Systemen zu beobachten, die kontinuierliche Einblicke und nicht nur periodische Momentaufnahmen liefern, da moderne Schienennetze näher an ihrer Kapazität betrieben werden und die Beteiligten erwarten, dass Probleme früher erkannt und transparenter behandelt werden.
Die berührungslose Laser-Radar-Überwachung passt zu dieser Entwicklung: Sie unterstützt ein proaktives Risikomanagement und sorgt gleichzeitig für einen effizienten Betrieb vor Ort.
Was Ommatidia bei La Marota geliefert hat
1) Berührungslose Messung im großen Maßstab
Ommatidia installierte am Viadukt La Marota mehrere Q1S Laser-RADAR-Einheiten, um gleichzeitige Messungen an vielen Punkten zu ermöglichen, und erfasste dabei:
- die strukturelle Antwort auf Durchbiegung/Verschiebung,
- hoch-sensitives Schwingungsdatenmaterial, geeignet für die modale Charakterisierung,
- reproduzierbare Datensätze zur Trendverfolgung im Zeitverlauf.
Dieser Ansatz reduziert den operativen Aufwand bei der Instrumentierung großer Brücken, da die Messung aus der Ferne und berührungslos erfolgt – ein praktischer Vorteil, wenn Sie eine hohe räumliche Abdeckung wünschen, ohne große Mengen physischer Sensoren zu installieren.
2) Ein Mess-Backbone, das einen digitalen Zwilling „speisen“ kann
Laser Radar liefert metrologisch aussagekräftige Signale (Durchbiegung + Schwingung), die genutzt werden können, um:
- eine strukturelle Basissignatur zu etablieren,
- Drift gegenüber normaler Variabilität zu identifizieren,
- Modelle zu kalibrieren/validieren,
- und die Priorisierung von Instandhaltungsmaßnahmen mit Daten statt Annahmen zu unterstützen.
Parallel dazu umfasst der Projektumfang die Entwicklung eines digitalen Zwillings für La Marota, wobei eine Web-Visualisierung in Echtzeit zu den genannten Zielen gehört.
3) Die Grundlage für eine skalierbare Installation
Ein zentrales Entwicklungsziel in La Marota war nicht nur die Messleistung, sondern auch die Einsatzfähigkeit. Der Laser-Radar-Ansatz von Ommatidia eignet sich sehr gut, um von einer einzelnen Brücke auf ein Programm auf Netzebene zu skalieren, da die Erfassung berührungslos ist (keine verteilte Sensorinstallation an der Struktur) und der Vor-Ort-Footprint schlank gehalten werden kann.
Konzipiert für eine reibungsarme Implementierung
- Remote-Stand-off-Messung bedeutet weniger Eingriffe an der Struktur und einfachere Logistik im Vergleich zur Instrumentierung vieler Messpunkte.
- Edge-fähige Architektur: Daten können lokal zur Ereigniserkennung/Komprimierung verarbeitet und anschließend für tiefere Analysen und Updates des digitalen Zwillings gestreamt werden.
- Autonomer Betrieb: Mit einem korrekt ausgelegten Gehäuse und Leistungsbudget kann die Messstation so konzipiert werden, dass sie unbeaufsichtigt betrieben wird.
Solarstrom + 5G: ein praxistauglicher Weg zur Skalierung
Mit Solarstrom (zzgl. Batterie-Pufferung) und 5G-Konnektivität kann eine Laser-Radar-Station an Standorten eingesetzt werden, an denen Netzstrom und kabelgebundene Kommunikation teuer sind oder nur langsam bereitgestellt werden können – und unterstützt dabei:
- eine schnelle Inbetriebnahme an priorisierten Assets,
- wiederholbare Überwachung (geplante Kampagnen oder anlassbezogene Prüfungen),
- und zentralisierte Aufsicht über mehrere Standorte hinweg.
Vision auf Netzebene
Damit entsteht die Grundlage für eine skalierbare Überwachungsschicht im gesamten Bahnnetz: dort einsetzen, wo Risiko und Kritikalität am höchsten sind, konsistent messen und denselben Digital-Twin-Workflow speisen, sodass die Instandhaltungsplanung durch vergleichbare, objektive Daten statt durch uneinheitliche Inspektions-Schnappschüsse gesteuert wird.
Durchbiegungs- und Schwingungsüberwachung des Viadukts La Marota mit dem 128-Kanal-Q1s-Laser-Radar-System von Ommatidia.
Wir setzten unser Q1s-System ein, das massiv paralleles FMCW-Laser-Radar und Laser-Doppler-Vibrometrie kombiniert, um die Durchbiegung und strukturellen Schwingungen des Viadukts La Marota zu überwachen und zu analysieren – im Rahmen eines mehrjährigen Structural-Health-Monitoring-Projekts für Hochgeschwindigkeitsbahn-Infrastruktur in Südspanien.
Die einzigartige Fähigkeit, 128 gleichzeitige Punkte auf der Deckoberfläche berührungslos mit einer Abtastrate von 40 kHz zu messen, ermöglicht die Echtzeiterfassung des dynamischen Strukturverhaltens über einen breiten Frequenzbereich – von einem einzigen Installationspunkt aus.
Kontext von Ausschreibung und Programm: ADIF + CDTI CPI/CPP
Die Arbeiten an La Marota stehen im Einklang mit der Innovationsbeschaffungsinitiative CDTI–ADIF zur Inspektion von Brücken/Viadukten und Bahnanlagen, mit dem Ziel, die Instandhaltung zu optimieren und das Betriebsrisiko zu minimieren.
ADIF hat zudem die laufenden Arbeiten im Zusammenhang mit dem Überwachungssystem von La Marota durch nachfolgende Vergaben zur Verbesserung, Aktualisierung und Nachverfolgung des installierten Überwachungs- („Auskultation“-)Systems formalisiert.
Partner
Dieses Projekt wurde von einem Konsortium umgesetzt, das Engineering, Forschung und komplementäre Sensorik-Expertise vereint: INES Ingeniería, TWave, Universidad Politécnica de Madrid (UPM) und Ingeniería de Control del Ruido (ICR).
Warum Laser Radar für digitale Brückenzwillinge
Erstellen Sie einen digitalen Zwilling, der die reale Struktur widerspiegelt – nicht Annahmen.
Wenn Sie digitale Zwillinge für Brücken, Viadukte oder kritische Infrastrukturanlagen evaluieren, sprechen Sie mit Ommatidia über:
- Kampagnen zur Basischarakterisierung,
- reproduzierbare Laser-Radar-Überwachung,
- Messstrategien für Schwingung + Durchbiegung,
- und wie Signale in präventive Instandhaltungsmaßnahmen umgewandelt werden.
Digitaler Zwilling des La Marota-Viadukts
Präventive Wartung mit kontaktloser Laserradar-Technologie
Von der Bahninfrastruktur wird erwartet, dass sie eine höhere Verfügbarkeit bei geringerer Unsicherheit bietet, selbst wenn extreme Umweltbedingungen häufiger werden und die Betriebsbedingungen anspruchsvoller werden. Für Brückenbesitzer verschiebt sich dadurch die Wartungsfrage von „Was haben wir bei der letzten Inspektion gesehen?“ zu „Was ändert sich gerade, und wie früh können wir es erkennen?“
Am Hochgeschwindigkeitsviadukt La Marota auf der Strecke Córdoba–Málaga setzte Ommatidia eine berührungslose Laserradar-Überwachung ein, um hochdichte Durchbiegungs- und Schwingungsmessungen bereitzustellen. Diese unterstützen einen Digital-Twin-Workflow für die vorausschauende und präventive Wartung im Rahmen der ADIF-CDTI-Initiative.
Die Wartungsherausforderung für kritische Brücken
Brücken und Viadukte sind langlebige Anlagen, aber ihre Leistung kann sich aufgrund folgender Faktoren ändern:
allmähliche Degradation und Ermüdung,
Änderungen der Randbedingungen,
temperaturbedingte Effekte und extreme Witterungseinflüsse,
sowie sich entwickelnde betriebliche Anforderungen.
Traditionelle Inspektionszyklen können frühe Anzeichen übersehen. Was Infrastrukturmanager zunehmend benötigen, sind objektive, wiederholbare Messungen, die dicht genug sind, um subtile Veränderungen zu verfolgen, und praktisch genug, um ohne großen Feldeinsatz implementiert zu werden.
Die ADIF-CDTI CPI/CPP-Initiative zielt explizit auf diese Lücke ab: die Überwachung von Brücken und Viadukten zur Optimierung der Wartung und Minimierung des Betriebsrisikos durch innovative Inspektionslösungen.
Von periodischen Kontrollen zur präventiven Wartung
Die Rolle von Ommatidia besteht nicht nur darin, „Schwingungen zu messen“ – sie ermöglicht einen Wartungsablauf, bei dem die Messung zu einem Entscheidungswerkzeug wird:
Basislinie → Wiederholbare Überwachung → Trenderkennung → Wartungspriorisierung
Diese Verschiebung ist wichtig, da vorbeugende Wartung am effektivsten ist, wenn sie ist:
frühzeitig (bevor Einschränkungen auftreten),
gezielt (Eingreifen, wo Veränderungen erkannt werden),
und quantifiziert (Nachweis der Verbesserung nach der Maßnahme).
ADIF hat diese Ausrichtung durch den Fokus auf vorausschauende Wartung und sicherheitsorientierte F&E-Demonstratoren im Rahmen des vorkommerziellen Auftragsvergabeprogramms des CDTI öffentlich bekräftigt.
Warum dies jetzt wichtig ist: Resilienz und Vertrauen im Zeitalter der Infrastruktur
Zwei Kräfte wirken zusammen:
1) Klimadruck auf Infrastrukturwerte. Europäische Klimarisikobewertungen weisen auf die Gefährdung der Infrastruktur als wesentlichen Risikobereich hin und unterstreichen die Notwendigkeit von Überwachungsstrategien, die Eigentümern helfen, sich anzupassen und Unsicherheiten zu bewältigen.
2) Höhere Erwartungen an Servicekontinuität und -sicherheitIm gesamten Sektor gibt es eine klare Verschiebung hin zu Systemen, die kontinuierliche Einblicke und nicht nur periodische Momentaufnahmen liefern – denn moderne Bahnnetze arbeiten näher an ihrer Kapazitätsgrenze, und Stakeholder erwarten, dass Probleme früher erkannt und transparenter gemanagt werden.
Die kontaktlose Laser-Radar-Überwachung passt zu dieser Richtung: Sie unterstützt ein proaktives Risikomanagement und hält gleichzeitig den Betrieb vor Ort effizient.
