Das wiederholte Umsetzen der Totalstation an der Tunnelwand im Zuge des Vortriebs bedeutet nicht nur einen Zeitverlust und entsprechende Kosten. Jede Verschiebung bedeutet immer auch ein Risiko für Mensch und Gerät. Je öfter die Totalstation bewegt werden muss, desto gravierender sind die Nachteile – insbesondere in engen Kurven. Um die Effizienz und Sicherheit zu erhöhen, war eine einfachere Lösung notwendig.

Bei der TUnIS.moving station müssen nur noch drei kabellose Prismen bewegt werden. Die Totalstation ist direkt auf dem Portal der TBM montiert und bewegt sich mit dem Vortrieb. Im ersten Schritt wird die exakte aktuelle Position der Totalstation anhand der Prismen ermittelt. Im zweiten Schritt wird die aktuelle Position des Laserziels bestimmt und damit die Position der TBM.

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Die Tunnelnavigation ist ein Technologiebereich, der sich im Laufe der Jahrzehnte maßgeblich weiterentwickelt hat. Waren es anfangs noch einfachste Vermessungstechniken, so haben wir es heute mit modernen komplexen IT-gestützten Systemen zu tun. VMT war bei diesen Entwicklungen immer in der vordersten Reihe dabei. Kürzlich hat das Unternehmen seine neueste Innovation vorgestellt, TUnIS.moving station.

TUnIS.moving station ist ein Assistenzsystem, das ein laser- und zieltafel-basiert Navigationssystem im Large Diameter Tunnelling (LDT) unterstützt. Bei TUnIS.moving station wird die Totalstation nicht an der Tunnelwand montiert, sondern fährt auf dem Nachläufer der Tunnelbohrmaschine (TBM) mit.

TUnIS.moving station ermittelt und berechnet alle nötigen Daten und Informationen für die Navigation der TBM entlang einer Tunnelachse. Der hohe Informationsgehalt der angezeigten Daten gewährleistet optimale Kontrolle über die Maschinenposition. Dies trägt zu einem gleichmäßigen Schildvortrieb mit geringen Abweichungen von der gewünschten Route bei. Dem Schildfahrer werden permanent die Position und Tendenzen angezeigt. Auf diese Weise können vertikale oder horizontale Kurven einfach und präzise gesteuert werden.

Zur exakten Positionsbestimmung dienen drei an der Tunnelwand installierte Prismen sowie eine aktive elektronische Laserzieltafel im Schild der TBM. Im ersten Schritt wird über die Prismen die exakte aktuelle Position der Totalstation ermittelt. Im zweiten Schritt wird die aktuelle Position der Laserzieltafel und damit die Position der TBM bestimmt.

Für dieses neue System wurden vor kurzem im Rahmen des Thames Tideway Tunnel-Projekts in UK sehr effektive Tests durchgeführt. Die Tests waren so erfolgreich, dass der Vortrieb nun auf das neue System umgebaut wurde. Es ersetzt für den restlichen Vortrieb das vorhandene Standard-Navigationssystem von VMT.

Roy Behrend, Chefvermesser für das BAM Nuttall, Morgan Sindall, Balfour Beatty Joint Venture (BMBJV), das den westlichen Abschnitt des Tunnels baut, wurde im Anschluss an den Test von Steve Wojtkowiak (VMT) befragt, um seine Meinung zu TUnIS.moving station zu erfahren.

Warum haben Sie sich für das Produkt TUnIS.moving station von VMT entschieden, obwohl es Alternativen/Wettbewerberlösungen gibt?

“BMBJV benutzte das ursprüngliche Totalstation-Navigationssystem (TUnIS Navigation TBMLaser) von VMT. Dabei wurden zwei stationäre, an den Ringsegmenten montierte Konsolen mit direktem Sichtkontakt verwendet. Diese Konsolen, die Totalstation sowie das Referenzprisma, wurden beim Vortrieb der TBM bewegt und umgesetzt.VMT hat ein innovatives neues Navigations-Assistenzsystem namens „TUnIS.moving station“ getestet. Dieses System verwendet eine Totalstation, die auf dem ersten Nachläufer der TBM montiert ist und sich zusammen mit der TBM bewegt. Das System verwendet drei Referenzprismen, die zur Positionskoordination vorübergehend an den Ringsegmenten befestigt sind. BMBJV verwendet derzeit für den Rest des Tunnelvortriebs das TBM-Steuerungssystem Moving Station.”

Was waren die Hauptargumente, die Sie überzeugt haben, sich für das Produkt von VMT zu entscheiden?

“VMT hat das neue Moving Station-Steuerungssystem auf unserer TBM installiert und getestet. Moving Station und das ursprüngliche Steuerungssystem mit fester Station wurden gleichzeitig betrieben, um die Positionsgenauigkeit zu überprüfen und die Systeme zu vergleichen. Die Vorteile von Moving Station waren offensichtlich, deshalb wurde das System implementiert und für den Rest des Tunnelvortriebs übernommen.”

Hat die Lösung von VMT im Allgemeinen Ihre Erwartungen erfüllt? Hat sie wie erwartet funktioniert?

“Ja, alle Erwartungen wurden von VMT erfüllt.”

Was waren die Hauptvorteile der Systeme, und haben Sie „harte Fakten“, die die Vorteile unterlegen, z. B. Kostenreduzierungen, Reduzierung von Personal-/Zeitaufwand usw.?

“BMBJV war zu etwa 50 % mit dem Bau des ca. 7 km langen TBM-Vortriebs fertig, als TUnIS.moving station implementiert wurde. Als Vorteil des Systems kann vor allem die verbesserte Zeiteffizienz genannt werden, die wiederum zu Kosteneinsparungen führte. Die Effizienzen ergaben sich unter anderem aus Folgendem:

• Die festen Konsolen der Totalstation müssen nicht mehr gebohrt und an die Ringsegmente geschraubt werden. Dies bedeutet eine Zeitersparnis für den Techniker, der für die verbleibenden 3.500 m des Tunnelvortriebs etwa 270 Bockpositionen hätte bohren und montieren müssen. Eine weitere Zeitersparnis ergibt sich, weil die gebohrten Löcher nach einer Änderung der Stationsposition nicht mehr repariert werden müssen, sodass die ursprüngliche Oberfläche des Tübbings erhalten bleibt.
• Bei dem ursprünglichen System hat die Totalstation durchgängig auf die aktive Laserzieleinheit (ALTU), gemessen, um die TBM-Position während des Vortriebs zu aktualisieren. Mit TUnIS.moving station ist eine geometrische TBM-Position nur einmal vor Beginn jedes Vortriebs erforderlich, solange die Totalstation stationär ist. Dies lässt eine freie Bewegung des TBM-Teams zu und es entstehen keine Störungen mehr, wenn Mitarbeiter den Laserstrahl während des Vortriebs blockieren, insbesondere bei der Nachläuferkonstruktion unserer TBM.
• Bei TUnIS.moving station aktualisiert der Techniker die TBM-Position mobil auf dem Nachläufer – mit Hilfe einer App für mobile Geräte und einer WLAN-Datenkommunikation mit der TUnIS Software. Diese App ermöglicht eine „freihändige“ Bedienung der Totalstation und eine effiziente und bedienerfreundliche Positionsberechnung.
• Mit TUnIS.moving station müssen weder die Totalstation noch das dazugehörige Funkmodem mit einer Batterie stromversorgt werden. Auch der Wechsel der Batterie für Ladezyklen entfällt, da TUnIS.moving station kontinuierlich mit Strom versorgt wird.
• TUnIS.moving station hat den Personalbedarf nicht verringert. Der Techniker bedient das Steuerungssystem wie bisher, aber dank des verbesserten Zeitmanagements für den Betrieb des Systems ist die Aufgabe weniger beschwerlich geworden.”

Wie beurteilen Sie Ihre Zusammenarbeit mit VMT im Hinblick auf Folgendes:

• Verhandlungs-/Beratungsphase
• Testphase auf der TBM und spätere Implementierung
• Unterstützung während des Projektverlaufs

“Die Kommunikation mit VMT beim Testen und bei der Implementierung des neuen Systems war wirklich gut. Für die Navigationssysteme und die TUnIS Software von VMT gibt es immer sofort durchgängige Unterstützung. Der Support ist auch aus der Ferne online über Team Viewer verfügbar.”

Haben Sie Vorschläge zur Verbesserung unserer Technologien?

“Derzeit nicht.”

Würden Sie sich wieder für eine Produktlösung von VMT entscheiden und mit VMT als Partner zusammenarbeiten?

“Das TUnIS Softwarepaket ist gut entwickelt und die Menüsysteme ermöglichen eine einfache Bedienung. Das System wird von VMT sehr gut unterstützt. Die Support-Ingenieure von VMT haben Fernzugriff auf das System, womit eine einfache Systemwartung und -prüfung möglich ist. Ich würde die Produkte von VMT jederzeit empfehlen oder wieder einsetzen.”

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Warum haben Sie der Umstellung vom Standardsystem TUnIS Navigation TBMLaser auf TUnIS.moving station zugestimmt?

“Unser ehemaliger Tunneldirektor schlug vor, dieses neue System auszuprobieren. Ich fand das Prinzip interessant; warum also nicht ausprobieren? Ich arbeite gerne an neuen Technologien, die die Arbeitsbedingungen der Vermesser verbessern können.”

Wie wirkte sich das neue TUnIS.moving station System auf Ihre Maschinenfahrer aus? Was ist ihre Meinung?

“Die Maschinenfahrer sind nicht sehr offen für Veränderungen. Anfangs waren sie skeptisch, weil sie das neue System nicht kannten. Sie hatten ein System, das sehr genau war und gut funktionierte, und nun bekamen sie ein System, welches eine andere Interpretation von Genauigkeit erforderte – mit einer etwas geringeren, aber immer noch ausreichenden Genauigkeit, die zu Beginn Positionssprünge aufwies. Durch die Erklärung dieses neuen Systems, durch Diskussionen mit den Schichtingenieuren und regelmäßige Systemupdates von VMT konnte die Genauigkeit der mobilen Station und damit auch die Akzeptanz bei den Maschinenfahrern deutlich verbessert werden.”

Was waren die Hauptargumente, mit denen das VMT-System letztendlich überzeugte?

“Das neue System ist für die Produktionsteams von Vorteil, da sie nicht mehr in die Totalstation eingreifen müssen, um die Batterie zu wechseln oder das Gerät und die Halterung zu bewegen. Das ist eine Sorge weniger. Je nach Konfiguration der TBM kann der Einsatz der mobilen Totalstation interessanter sein als das traditionelle System. In unserem Fall wurde das Arbeitsfenster durch das Umsetzen des Mörtelkübels etwas verkleinert. Außerdem wurden dadurch Vibrationen auf die Totalstation übertragen, die auf Dauer das Gerät beschädigen können. Dieses Problem ist heute gelöst. Für den Vermesser ist das System sogar noch interessanter, da es die Flexibilität bietet, die Rückblickprismen zu versetzen und in den meisten Fällen den Austausch der Konsolen (die sehr schwer sind und nicht allein installiert werden können) zu vermeiden.
Der Vermesser spart auch Zeit im Feld, da ein einfaches Prisma schneller installiert ist als eine große Konsole, die von zwei Personen bedient werden muss. Der Vermesser kann dies allein tun, ohne Hilfe in Anspruch nehmen zu müssen.”

Hat diese VMT-Lösung im Allgemeinen die Erwartungen erfüllt – hat sie so funktioniert wie erwartet/bestellt/gekauft?

“Am Anfang erzeugte die TUnIS.moving station aufgrund von Vibrationen und suboptimaler Nutzung Sprünge in der Position der Maschine. Seitdem haben wir mehrere Anpassungen mit den Maschinenfahrern, Schichtingenieuren und VMT vorgenommen. Heute bietet das System eine reibungslose Navigation, die dem traditionellen Verfahren nahekommt. Das System wurde von fast allen akzeptiert.”

Wie bewerten Sie die Zusammenarbeit mit VMT?

“Ob es um die Installation des Navigationssystems, die Schulung in der TUnIS-Software oder die Lösung technischer Probleme geht, die VMT-Teams arbeiten seit Beginn des Projekts mit uns zusammen. Die Ingenieure hören zu und gehen auf unsere Bedürfnisse ein, berücksichtigen unsere Anmerkungen und verbessern das Navigationssystem, um seine Zuverlässigkeit und Genauigkeit zu erhöhen.”

Haben Sie Vorschläge zur Verbesserung unserer Technologien?

“Ich habe Ihnen bereits bei Ihrem letzten Besuch mein Feedback und einige Ideen zur Verbesserung von TUnIS.moving station und TUnIS.mobile app gegeben. Zum Beispiel:

• Wir können die Berechnung der Position während des Ringbaus wegen der Vibrationen des Förderbandes nicht durchführen, also machen wir es am Anfang.
• Wenn die Totalstation die ALTU (aktive Laserzieleinheit) vor der Überwachung des Prismas messen kann, ist das besser, weil die Navigation in Ordnung sein wird und die Überwachung weniger wichtig ist.”

Würden Sie sich wieder für unsere Produktlösung und VMT als Partner entscheiden?

“Das Navigationssystem ist intuitiv und funktioniert gut, deshalb empfehle ich es weiter.”