Mit diesem System werden folgende Parameter gemessen: Längshöhen der linken und rechten Schiene, Seitenlagen der linken und rechten Schiene, Spurweite (Zweifach-Messung), Überhöhung/gegenseitige Höhenlage der Schienen, Verwindung, Krümmung und Bogenradius, Längsneigung und Position mittels GPS.
Darüber hinaus werden Messgeschwindigkeit, Distanz, Ereignismarkierungen (Tunnel, Brücken usw.) und die Umgebungstemperatur gemessen und aufgezeichnet.
Das Gleisgeometriemesssystem besteht aus folgenden Einheiten: der Inertialmesseinheit (IMU), zwei optischen Spurweitenmess-systemen (Dual OGMS) und der Navigationsanlage (Navigationscomputer mit integriertem GPS-Empfänger, GPS-Antenne).
Das Messfahrzeug selbst ist mit einem Messrahmen ausgestattet, der an den vier Achslagern eines Drehgestells befestigt ist. Darauf aufgebaut sind die IMU sowie die insgesamt vier Messsensoren der doppelten Spurweitenmessung. Der Gesamtaufbau ist äußerst robust ausgeführt. Durch diese Anordnung werden Rahmen, IMU und die Sensoren ständig parallel zu den Schienen-oberflächen geführt, wodurch der Messrahmen als Referenzebene für die Gleismessung herangezogen werden kann.
Da das Drehgestell das Gleis während der Messfahrt belastet, gewährleistet dieser Aufbau die Gleisgeometriemessung unter realistischer Belastung. Eine Kompensation von Federwegen oder Wagenkastenbewegungen ist nicht erforderlich. Das System gewährleistet vom Stillstand des Fahrzeuges an bis zur Maximalgeschwindigkeit höchste Messpräzision.
Konventionelle Inertialmesssysteme benötigen Mindestmessgeschwindigkeiten, abhängig von den zu messenden Wellenlängen, um präzise Gleisgeometriedaten zu liefern. Diese Mindestmessgeschwindigkeit ist für Wellenlängen von 30 m 27 km/h, für Wellenlängen von 150 m sogar 135 km/h. Diese Mindestmessgeschwindigkeit kann unter realen Einsatzbedingungen nicht durchgehend gewährleistet werden. Wenn die Streckenhöchstgeschwindigkeit die Mindestmessgeschwindigkeit nicht erlaubt oder das ausgewählte Messfahrzeug die Mindestmessgeschwindigkeit nicht erreichen kann, sind Aufzeichnungslücken die Folge.
Plasser & Theurer vermeidet diese Probleme durch den Einsatz des Inertial-Navigationsmesssystems mit integrierter Navigationslösung. Erst diese Innovation hat die Inertialmessung allgemein anwendbar gemacht. Die Messeinheit hat keine beweglichen Teile und ist damit sehr robust. Sie ist über Messrahmen direkt mit den Achslagern verbunden, das heißt die Gleisgeometrie wird direkt erfasst. Die Kombination von Inertial- und Navigationsmessung liefert sowohl bei Hochgeschwindigkeit als auch bei langsamer Fahrt präzise Messdaten. Die Messwertaufnahme ist außerdem dreidimensional, neben den üblichen Geometriewerten kann auch die Gleislängsneigung erfasst werden.
Die IMU wird somit immer in einem konstanten, vertikalen Abstand zu den Schienen geführt. Sie enthält drei Beschleunigungsaufnehmer sowie drei Drehgeber zur Messung von Winkeländerungen. Die IMU liefert durch Aufnahme der Bewegungen während der Fahrt Erdkoordinaten einer Raumkurve, welche die genaue Lage des Gleises im Raum repräsentiert. Den horizontalen Bezug zwischen IMU und den Schienen schaffen die beiden auf dem Messrahmen montierten Spurweitenmesssysteme. Die Erfassung der Gleisgeometrie als Raumkurve ist eine unbedingte Voraussetzung für die richtige Beurteilung des Gleiszustandes von Hochgeschwindigkeitsstrecken, eine Pfeilhöhenmessung alleine wäre dafür in keiner Weise ausreichend.
Für eine sinnvolle Gleismessung ist eine möglichst präzise Verortung der Messergebnisse absolute Voraussetzung. Die manuelle Ereignismarkierung mittels Tasten weist eine Genauigkeit von etwa 6 m auf und ist unter bestimmten Bedingungen, zum Beispiel nachts, kaum oder gar nicht einsetzbar.
Die DGPS*-Ortssynchronisation ist integrierter Bestandteil des Plasser & Theurer-Gleisgeometriemesssystems. Sie fügt den Gleismessdaten vollautomatisch und simultan die erforderlichen exakten Ortsangaben hinzu, wodurch die manuelle Synchronisation entfallen kann.
Die Ge-nauig-keit unter Einbeziehung von DGPS-Daten beträgt 0,4 m. Die GPS-Koordinaten kommen vom GPS-Empfänger bzw. in Bereichen ohne Empfang, wie zum Beispiel in Tunnels, von der IMU, bis der GPS-Empfang wieder einsetzt. Für das spätere Auffinden zum Beispiel von fehlerhaften Stellen benötigt man einen handelsüblichen GPS-Empfänger. Das GPS-Signal wird außerdem zur Kompensation des Einflusses der Erdrotation auf die IMU verwendet.
Die Daten der Raumkurvenkoordinaten werden vom Bordrechnersystem vollständig aufgezeichnet. Die Distanzmessauflösung wird vom Wegmesssystem bestimmt. Dieses liefert pro Radumdrehung 10.000 Impulse. Wegabhängig (vom Bediener einstellbar, z. B. alle 25 cm) fragt das Rechnersystem die aktuellen Messdaten von den Subsystemen ab und zeichnet diese in einer Datenbank auf. Das Navigationssystem liefert dazu synchron die exakten Ortsdaten, die ebenfalls in der Datenbank mitgespeichert werden.
Alle erforderlichen Gleisgeometrieparameter werden aus dieser exakt verorteten Raumkurve abgeleitet. Parallel dazu wird ein Grenzwert-Überschreitungsbericht in Echtzeit ausgegeben, in dem sämtliche außerhalb der definierten Toleranzen liegende Messwerte aufgelistet werden.
Eine der wesentlichsten Forderungen bei der Gleismessung besteht in der Erfassung des Gleiszustandes unter Belastung, da die Gleislage in Ruhe naturgemäß keine Auskunft darüber gibt, wie sich das Gleis unter realistischen Betriebsbedingungen verhält.
Die Anordnung der Messsensoren auf dem mit dem Drehgestell fix verbundenen Messrahmen erfüllt diese Anforderung, da das Gleis unter der Belastung durch das Messfahrzeug gemessen wird.
Folgende reproduzierbare Genauigkeiten sind dokumentiert:
Das Gleisgeometriemesssystem von Plasser & Theurer ist in der Lage, bei jeder beliebigen Geschwindigkeit bis 300 km/h zu messen. Es benötigt keine Minima-geschwindigkeit für die einwandfreie Funktion, wie es bei herkömmlichen Inertialmesssystemen üblich ist.
Ein wesentlicher Vorteil des Gleisgeometriemesssystems von Plasser & Theurer besteht in der nahezu unbegrenzten Flexibilität bei der Darstellung der Messdaten. So können zum Beispiel Richtungs- und Höhenlage beider Schienen simultan sowohl als Raumkurven für drei frei wählbare Wellenlängen als auch für drei frei wählbare Sehnenlängen in Echtzeit dargestellt werden. Sämtliche Parameter können in jeder beliebigen Kombination an jedem angeschlossenen Terminal während der Messfahrt beobachtet werden. Die Software bietet über 100 verschiedene mathematische und bahnspezifische Berechnungsmöglichkeiten. Weiters können bereits verwendete Messsysteme, die andere Messprinzipien benutzen, emuliert werden, und zwar ebenfalls in Echtzeit. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, ältere Aufzeichnungen mit den aktuellen Daten zu vergleichen.
* Differential-GPS
