Allianz Fahrweg, Fiber-Optic Sensing Laboratory der ETH Zürich und Schweizerischer Erdbebendienst haben erfolgreich mit neuer Technik und bestehenden Telekommunikations-Glasfaserkabeln Bodenverhältnisse unter dem Gleis über viele Dutzend Kilometer charakterisiert.
Für die Zustandsbeurteilung und die langfristige Stabilität der Bahninfrastruktur sind Kenntnisse über den Untergrund entscheidend. Herkömmliche geotechnische Untersuchungen liefern zwar gute Ergebnisse, sind jedoch aufwendig, teuer und meist nur punktuell verfügbar. Gleichzeitig verfügt die Bahn bereits über ein umfangreiches Glasfasernetz entlang der Strecken.
Ziel des Projekts in Zusammenarbeit mit dem Fiber-Optic Sensing Laboratory der ETH Zürich und dem Schweizerischen Erdbebendienst war zu prüfen, ob diese bestehenden Telekommunikationsfasern mittels Distributed Acoustic Sensing (DAS) als kontinuierliches Messnetz für die Untergrundcharakterisierung genutzt werden können.
Ein DAS-Interrogator wurde in Vernayaz an bestehende SBB-Telekommunikationsfasern angeschlossen und über mehrere Wochen Daten entlang von mehr als 30 km Bahnstrecke im Wallis aufgezeichnet. Dabei wurden insbesondere die von fahrenden Zügen erzeugten Schwingungen als natürliche seismische Quelle genutzt. Die Daten wurden mit verschiedenen geophysikalischen Verfahren ausgewertet, um Scherwellengeschwindigkeiten und damit die Untergrundbeschaffenheit abzuleiten. Zusätzlich wurden automatisierte Auswerteverfahren und Echtzeit-Datenübertragung getestet.
Das Projekt hat erfolgreich gezeigt, dass bestehende Bahnglasfasern ohne zusätzliche Sensorinstallation als leistungsfähiges Messnetz genutzt werden können. Es konnten nahezu durchgängige Untergrundmodelle erstellt werden, die gut mit vorhandenen geotechnischen Referenzdaten (CPT) übereinstimmen. Besonders wertvoll erwiesen sich die von Zügen erzeugten Schwingungen als wiederkehrende Anregungsquelle für die Untergrundanalyse. Darüber hinaus wurde das Potenzial für Infrastrukturüberwachung, Naturgefahrenmonitoring, Echtzeitüberwachung und zukünftige Asset-Management-Anwendungen aufgezeigt. Das bestehende Glasfasernetz könnte damit künftig zu einem multifunktionalen Sensornetz für die Bahn weiterentwickelt werden.
Die Bericht steht zum Download zur Verfügung.