DE4340254C2 - Verfahren zur Erfassung des Zustandes des Oberbaues, Unterbaues und Untergrundes von Eisenbahngleisen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Zustandes des Oberbaues, Unterbaues und Untergrundes von vorrangig bestehenden Eisenbahngleisen als eine wichtige Voraussetzung für die Planung von Umbau- oder Ausbaumaß­ nahmen an diesen Strecken.

Der Zustand des Oberbaues, Unterbaues und Untergrundes von Eisenbahngleisen wird gegenwärtig durch punktuelle Auf­ schlüsse wie Bohrungen, Sondierungen und Schürfe erfaßt. Diese Verfahren sind mit einem Eingriff in den Oberbau, Unterbau und Untergrund verbunden. In einem schematisch festgelegtem Aufschlußraster (beispielsweise aller 100 m) werden die punktuellen Aufschlüsse ausgeführt und die Eigenschaften der vorhandenen Materialien an diesen Stellen ermittelt. Der Zustand der vorhandenen Materialien zwischen den punktuellen Aufschlüssen wird nicht erfaßt, wodurch örtlich begrenzte Schäden (Schlammstellen, Schottersäcke, Unebenheiten und Zerstörungen des Planums) nicht erkannt werden. Dadurch können während der Bauar­ beiten Probleme und Verzögerungen auftreten.

Bei einer bekannten fahrbaren Einrichtung zur Vermessung des Profilverlaufs von Tunnelröhren, Bahndurchlässen, Engstellen, insbesondere des Regellichtraumprofils von Eisenbahngleisen, ist ein um eine zur Gleisachse parallele Drehachse schwenkbar gelagertes Entfernungsmeßgerät (DE 28 18 531 A1) an der Stirnseite eines schienengebundenen Trägerfahrzeugs montiert. Die Drehachse ist mit einem Drehantrieb gekoppelt, der über eine elektrische Synchronschaltung mit dem Fahrantrieb oder einer Radachse des Trägerfahrzeugs verbunden ist. Durch die permanente Rotation des Entfernungsmeßgeräts bei der Fahrt des Trägerfahrzeugs wird das jeweilige Profit über seinen gesamten Umfang auch unter Einbeziehung des Gleiskörpers und der Bettung vermessen. Der Zustand des Oberbaus, Unterbaus und des Untergrunds des Eisenbahngleises kann damit jedoch nicht erfaßt werden.

Ziel der Erfindung ist es, die punktuellen Aufschlüsse mit einem Verfahren zu kombinieren, das es gestattet, den Zustand des Oberbaues, Unterbaues und Untergrundes auch zwischen den punktuellen Aufschlüssen zu erfassen und damit die geotechnische Sicherheit bei der Zustandsbewer­ tung wesentlich zu erhöhen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Zustand des Oberbaues, Unterbaues und Untergrundes von Eisenbahngleisen flächen­ deckend und mit höherer geotechnischer Sicherheit zu erfassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sende- und Empfangsantenne eines Georadars mit praktisch beliebigen Geschwindigkeiten kontinuierlich oder diskonti­ nuierlich über dem Eisenbahngleis bewegt wird, wobei durch die aufgezeichneten Radargramme flächendeckende Infor­ mationen über den Zustand des Oberbaues, Unterbaues und Untergrundes erhalten werden. Dadurch ist ein lückenloser Aufschluß von Schadstellen (Mischzonen, Schlammstellen, Schottersäcke, Schotterverschmutzung), die sonst nicht erkannt würden, möglich. Verbunden damit ist eine wesent­ liche Erhöhung der geotechnischen Sicherheit und eine Verringerung von Störungen und Verzögerungen während der Baudurchführung.

Die Zustandserfassung erfolgt erfindungsgemäß mehrstufig, wobei durch die kombinierte Anwendung des Georadars (indi­ rektes Verfahren) mit herkömmlichen direkten Aufschlüssen erstmalig eine kontinuierliche Zustandserfassung des Systems Schotterbettung, Unterbau und Untergrund erreicht wird. Die Radargramme werden durch Eichschürfe kalibriert, wobei durch Ermittlung der bodenmechanischen und geophysi­ kalischen Parameter insbesondere Teufe und Ausbreitungs­ geschwindigkeit festgelegt werden. Vorzugsweise wird ein Eichschurf je Homogenbereich vorgesehen. Die Meßgeschwin­ digkeit kann in Abhängigkeit von der Aufgabenstellung 3 bis 50 km/h betragen, wobei immer ein Kompromiß zwischen Geschwindigkeit und dem Auflösungsvermögen zu finden ist. Das Verfahren kann auch nachts eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß ist die zweckmäßige Positionierung und Betriebsart der Antennen die entscheidende Voraussetzung für eine erfolgreiche Meßdurchführung. Dabei werden folgende Varianten unterschieden (Fig. 1):

- Monostatische Betriebsart - eine Antenne als Sender und Empfänger:
Variante A: Gleismittiganordnung vorzugsweise zur Unter­ suchung des Schotterkörpers
Variante B: am Schwellenkopf zur Reduzierung des Gleis­ einflusses
Variante C: seitliche Einstrahlung zur Untersuchung des Schotters und Untergrundes
Variante D: neben dem Schotterkörper zur Untergrund­ untersuchung.

- Bistatische Betriebsart - Sende- und Empfangsantenne ge­ trennt (Fig. 2)
Variante E: Antennen nacheinander in der Gleisachse - Spacing optimiert nach Schwellenabstand (Messung jeweils im Schwellenfach)
Variante F: seitliche Einstrahlung und Empfang für Schotterkörper
Variante G: seitliche Einstrahlung an der Schotterbasis für Untergrund
Variante H: Antennen nacheinander parallel zum Schotter­ körper.

- Multistatische Betriebsart - eine Sendeantennte und zwei oder mehrere Empfangsantennen (Fig. 3)
Variante I: Gleichzeitige Durchstrahlung von Schotter und Untergrund.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Für die Zustandserfassung eines 3,2 km langen Eisenbahnstreckenabschnittes waren 41 punktuelle Aufschlüsse vorgesehen, was einem mittleren Aufschlußabstand von 78 m entspricht.

Durch die vorherige kombinierte Anwendung des Georadars mit insgesamt 15 Eichschürfen konnten für diesen Strecken­ abschnitt Homogenbereiche mit Längen zwischen 80 und 690 m festgelegt werden, die einen annähernd gleichen Zustand aufwiesen. Für diese Homogenbereiche wurde ein zustands­ bezogenes Aufschlußraster mit insgesamt 19 punktuellen Aufschlüssen festgelegt, was einem mittleren Aufschluß­ abstand von etwa 170 m ergab. Durch den kombinierten Einsatz des Georadars als indirektes Aufschlußverfahren mit herkömmlichen direkten Aufschlüssen konnten für dieses Beispiel 22 punktuelle Aufschlüsse, das sind etwa 50% der ursprünglich geplanten Aufschlüsse eingespart werden.

Die spezifischen Vorteile dieser erfinderischen Anwendung sind:

• - Verringerung der Anzahl der punktuellen Aufschlüsse
• - Erhöhung der geotechnischen Sicherheit durch die flä­ chendeckende Zustandserfassung und die vorherige Erken­ nung schadhafter Unterbaustrukturen
• - weitestgehend zerstörungsfreie Zustandserfassung mit relativ wenigen direkten Eingriffen in den Unterbau und den Untergrund

Claims (2)

1. Verfahren zur Erfassung des Zustandes des Oberbaus, Unterbaues und Untergrundes von Eisenbahngleisen, gekennzeichnet dadurch, daß eine Sende- und Empfangs­ antenne eines Georadars mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 50 km/h kontinuierlich oder diskontinuierlich über dem Eisenbahngleis bewegt wird, die aufgezeich­ neten Radargramme durch Eichschürfe kalibriert werden und durch kombinierte Anwendung des Georadars als indi­ rektes Verfahren mit herkömmlichen direkten Aufschlüs­ sen eine flächendeckende und weitestgehend zerstörungs­ freie Zustandserfassung des Systems Schotterbettung, Unterbau und Untergrund mit höherer geotechnischer Sicherheit erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1., gekennzeichnet dadurch, daß die Betriebsart der Antennenkombinationen monostatisch mit einer gemeinsamen Sende- und Empfangsantenne, bistatisch mit getrennter Sende- und Empfangsantenne oder multistatisch mit einer Sende- und mehreren Empfangsantennen erfolgt und die Antennenkombinationen über oder neben dem Gleis positioniert sind.