Die Infrastrukturbranche zählt zu den bedeutendsten Wirtschaftszweigen in Deutschland: Mit Investitionen in Milliardenhöhe, zehntausenden Beschäftigten und einem dichten Netz aus Straßen, Schienen und Wasserwegen bildet sie das Rückgrat von Handel, Mobilität und Versorgung. Stetige Instandhaltung und Modernisierung sichern nicht nur Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft, sondern schaffen auch wichtige Impulse für Wachstum und Beschäftigung. Weitere Wichtige Teilbereiche der Infrastruktur sind die Luftfahrt und der Energiesektor.
Zuverlässige Sensorik ist ein entscheidender Bestandteil moderner Verkehrsinfrastruktur. Positions-, Distanz- und Abstandssensoren sorgen für präzise Steuerung, Überwachung und Sicherheit in Anwendungen wie Binnen-Schleusen, Tunneltechnik, Brückenüberwachung, Hafen-Anlagen und im Schienenverkehr. Ob Bewegungsüberwachung von Brückenbauteilen oder Positionskontrolle im Güterumschlag, robuste Sensorlösungen tragen wesentlich zur Effizienz und Betriebssicherheit von Infrastruktursystemen bei.
Laserdistanzsensoren im Schienenverkehr
Die Überwachung des Gleiszustands ist von großer Bedeutung, um Verschleiß und Schäden rechtzeitig zu erkennen. Berührungslose Laserdistanzsensoren lassen sich dabei unkompliziert in Messwagen oder an Triebfahrzeugen montieren und vermessen das Gleisprofil während der Fahrt. Dank ihrer miniaturisierten und robusten Bauweise können die Sensoren auf engem Raum befestigt werden. In Messwagen kommen solche Sensoren vielfach zum Einsatz und erfassen kontinuierlich den Abstand zum Schienenkopf, um so Unebenheiten und Verschleißstellen aufzudecken. Hierfür sind an einem Messwagen oder Inspektionszug mehrere Lasersensoren so ausgerichtet, dass sie die Oberseite der Schiene abtasten. Die Sensoren messen fortlaufend mit hoher Messfrequenz den Abstand zum Schienenkopf. Bei Fahrt mit zügiger Geschwindigkeit entsteht dadurch ein Längsprofil der Schiene. Schon kleinste Abweichungen, wie etwa Ausbrüche am Schienenkopf oder beginnende Abnutzungen können so erkannt werden.
In der Praxis vergleichen automatisierte Systeme die gemessenen Profile mit Soll-Vorgaben und markieren verschlissene Gleisabschnitte für die Wartung. Laserdistanzsensoren wie die LAS2-TM-Serie von WayCon liefern mit ihrer hohen Abtastrate und Präzision dabei sehr dicht getaktete Messkurven, sodass auch feine Profilveränderungen zuverlässig erfasst werden.
Ein weiterer wichtiger Anwendungsfall ist die Spurweitenkontrolle. Dabei wird die Gleisbreite (der Abstand zwischen den beiden Schienen) laufend überwacht. Üblich ist die Anordnung von je einem Sensor an jeder Schiene oder parallel zueinander an einem Querausleger, so dass die Sensoren simultan die Distanz zu den Schienen messen. Aus diesen Messwerten lässt sich die aktuelle Spurweite berechnen. Auch hier ist die hohe Messfrequenz der Sensoren von Vorteil, da durch sie die Spurweite auch bei höheren Geschwindigkeiten kontinuierlich ermittelt werden kann. Laserdistanzsensoren ermöglichen so eine permanente Kontrolle des Gleisquerschnitts, was bei Langsamfahrstellen und Weichen kritisch ist.
Positionssensoren zur Brückenüberwachung
Brücken aller Art, von Eisenbahn- über Straßen- bis zu Fußgängerbrücken, unterliegen hohen und wechselnden Belastungen. Viele Schäden sind nicht sofort sichtbar, da sie im Inneren der Konstruktion entstehen. Deshalb kommen dauerhafte Monitoring-Systeme (SHM - Structural Health Monitoring) zum Einsatz: Dabei messen verteilte Sensoren kontinuierlich Zustandsgrößen der Brücke und können so z. B. Verformungen und Rissbildungen frühzeitig entdecken.
Vertikale Durchbiegungen werden beispielsweise von Seilzugsensoren erfasst. Diese Durchbiegung (auch Durchhang) der Fahrbahn entsteht durch die Last, der die Brücke stetig ausgesetzt ist. Seilzugsensoren der Serie SX50 können parallel zu den Lagern der Brücke montiert werden und die vertikalen Bewegungen der Brücke detektieren. Für größere Abstände eigenen sich Sensoren der Serie SX135, die mit Messlängen von bis zu 42,5 m auch direkt unterhalb der Fahrbahn mittig zwischen zwei Pfeilern verwendet werden können.
Seilzugsensoren werden außerdem dazu eingesetzt bei der Instandsetzung das Heben ganzer Brückenabschnitte zu überwachen, was von Nöten ist um beispielsweise die Brückenlager zu erneuern.
Neben Seilzugsensoren werden auch Linearpotentiometer zu Überwachung von Rissen und Fugen verwendet. Dabei wird der Sensorkörper fest am Bauwerk angebracht und die Kolbenstange über eine Platte oder Bolzen an gegenüberliegendem Rissrand montiert. Weitet sich der Riss, fährt die Stange aus und der Sensor registriert die Zunahme der Spaltbreite im Zeitverlauf. So können wachsende Risse automatisch erkannt werden. Eine vorher definierte Maximalweite führt dann zur Warnung oder rechtzeitigen Sperrung der Brücke.
Durch den Einsatz dieser Sensoren und vernetzter Datenerfassungssysteme können Zustandsänderungen an Brücken frühzeitig erkannt und Wartungsarbeiten bedarfsgerecht geplant werden. Dies erhöht die Sicherheit und Lebensdauer der Brücken erheblich und spart langfristig Kosten durch gezielte Instandhaltungsmaßnahmen.
Sensorik in Hafenanlagen
Distanzsensoren finden vielfältige Einsätze in Hafenanlagen: Sie kontrollieren die Hub- und Schwenkbewegungen von Kränen, überwachen Füllstände und Ladepositionen, erfassen Tor- und Torautomatikstellungen sowie Förderbandpositionen.
Bei Containerhäfen ist ein bewährter Anwendungsfall der Einsatz von Laser-Distanzsensoren. Solche Lasersensoren messen berührungslos die Höhe oder Position und ermöglichen so präzise Kransteuerungen. Die LDI-Serie von WayCon werden eingesetzt, um Entfernungen bis zu 150 m mit ±1 mm Genauigkeit zu erfassen. Durch ihre hohe Schutzklasse und Reichweite eignet sich die LDI-Serie besonders für Anspruchsvolle Außenanwendungen.
Zur Erfassung von Positionen und Wegen an mobilen Maschinen werden in Häfen Seilzugwegaufnehmer eingesetzt. Seilzug-Wegaufnehmer der Serien SX80 messen etwa den Auszug der Ausleger an Containerbrücken oder den Hubweg an Gabelstaplern. Die Seilzugwegaufnehmer der SX80-Serie sind optional mit korrosionsbeständigem Gehäuse verfügbar (Optionen CP und ICP), womit sie bestens gegen Seeluft und Spritwasser geschützt sind.
Für die Automatisierung von Hafenanlagen sind zudem Drehwinkelsensoren unerlässlich um Drehbewegungen aller Art zu erfassen und zu steuern. So erfassen die, auch Encoder genannten, Sensoren Schwenkbewegungen von Containerkranen und ermöglichen deren präzise Positionierung.
