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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Why did you agree to the transformation from the standard system TUnIS Navigation TBM^Laser to TUnIS.moving station?

“Our former tunnel director suggested to try this new system. I found the principle interesting; so, why not have a go? I like working on new technologies likely to improve the surveyor’s working conditions.”

How were your TBM operators effected by the new TUnIS.moving station system? What is the opinion from them?

“TBM operators are not that open for changes. In the beginning, they were skeptical, since they were not familiar with this new system. They had a system that worked highly precise and well and now they were given a system that needs a different interpretation of the accuracy with a slightly reduced but still sufficient precision which had position jumps at the beginning.
By explaining how to use this new system, by discussing with the shift engineers and thanks to periodic system updates by VMT, it was possible to clearly improve the accuracy of the moving station and along with this the acceptability among the TBM operators.”

Which were the main arguments with which VMT systems could convince finally?

“This new system is beneficial for the production teams since they no longer need to intervene on the total station whether to change the battery or relocate the device and the bracket. To them, this is one less thing to worry about. Depending on the TBM’s configuration, using the moving station may be more interesting than the traditional system. In our case, the window in which to act was somewhat reduced as a result of the change of position of a mortar bucket. It also sent vibrations onto the total station which, in the long run, can harm the device. Today, the problem is solved. The interest is even greater for surveyors, since the system provides flexibility for relocating the backsight prisms and, in most cases avoids changing the consoles (which are very heavy and impossible to install alone).
The surveyor also saves time in the field, since it is faster to install a simple prism than a huge console to be handled by two people. He can take care of it alone without asking for assistance.”

Could these VMT solutions generally fulfill the expectations – did they perform like it was expected/ordered/bought?

“In the beginning, the TUnIS.moving station generated jumps in the position of the machine due to vibrations and suboptimal use. Since then, we have carried out several adjustments with the pilots, shift engineers and VMT, and today the system gives a smooth navigation that comes close to the traditional system. This system has been accepted by almost everyone.”

How do you judge the collaboration with VMT?

“Whether during installation of the navigation system equipment, during training on the TUnIS software or while resolving technical problems, the VMT teams have worked with us since the start of the project. The engineers listen and respond to the needs, take our remarks into account and improve the navigation system in order to increase its reliability and precision.”

Do you have any proposals for improvement of our technologies?

“I have already given you my feedback and some ideas during your last visit for improving TUnIS.moving station and TUnIS.mobile app. Like for example:

• We can’t do calculation of position during the ring building because of vibration of the conveyor, so we do it at the beginning.
• If the total station can measure the ALTU before monitoring prism it’s better because the navigation will be ok, the monitoring is less important.”

Would you opt again for our product solution and VMT as partner?

“The navigation system is intuitive and works well, and so I recommend it.”