Tunnelbauer der TH Köln für renommierten bauma Innovationsaward nominiert
Für die Entwicklung eines entsprechenden KI-gestützten Sortiersystems sind die Tunnelbauer des Lehr- und Forschungsgebiets Geotechnik und Tunnelbau der Fakultät für Bauingenieurwesen und Umwelttechnik der TH Köln mit ihren Partnern STUVA und Herrenknecht AG als einer der drei Finalisten für den renommierten bauma Innovationspreis in der Kategorie Forschung bekanntgegeben worden.
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Beim Tunnelbau können pro Stunde über 200 Tonnen Aushub anfallen, die häufig auf Deponien entsorgt werden. Für die Entwicklung eines entsprechenden KI-gestützten Sortiersystems sind die Tunnelbauer des Lehr- und Forschungsgebiets Geotechnik und Tunnelbau der Fakultät für Bauingenieurwesen und Umwelttechnik der TH Köln mit ihren Partnern STUVA und Herrenknecht AG als einer der drei Finalisten für den renommierten bauma Innovationspreis in der Kategorie Forschung bekanntgegeben worden. Die Bekanntgabe der Sieger und Verleihung des Preises finden am 6. April 2025 in München statt.
„Aushub aus dem Tunnelbau kann je nach Charakterisierung vielfältig genutzt werden, zum Beispiel als Straßenunterbau oder Betonzuschlagsstoff. Dazu muss das Material aber noch auf der Baustelle möglichst sortenrein getrennt werden. Um dies überhaupt möglich zu machen, haben wir ein System entworfen, das auf Künstlicher Intelligenz basiert und künftig die für die Sortierung maßgeblichen geotechnischen Parameter in Echtzeit ermitteln soll“, erläutert Prof. Dr. Christoph Budach von der Fakultät für Bauingenieurwesen und Umwelttechnik der TH Köln.
Neuentwickelte Instrumente messen Kräfte im Materialstrom
Zu den relevanten Parametern, die Einfluss auf die Standsicherheit einzubauender Böden haben, gehören etwa das sogenannte Setzmaß zur Beschreibung der Verarbeitbarkeit der abgebauten Böden oder die Scherfestigkeit und der Wassergehalt. „Diese Kenngrößen lassen sich mit den üblichen Methoden im laufenden Betrieb einer Erddruckschildmaschine, einem besonders häufig eingesetzten Typ einer Tunnelbohrmaschine, nicht kontinuierlich bzw. nur sehr schwer ermitteln“ sagt Dr. Pierre Müller, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehr- und Forschungsgebiet Geotechnik und Tunnelbau der TH Köln.
Daher wurde das neue Messsystem MEGA entwickelt, das auf dem Förderband auf der Tunnelbohrmaschine installiert wird. Das Ausbruchmaterial passiert dabei ein Kugelpendel und einen Pflug, an denen Impulse auf die beiden Instrumente gemessen werden. In Abhängigkeit der Eigenschaften des Materials sind die aufgezeichneten zeitlichen Kraftverläufe unterschiedlich, so dass eine Künstliche Intelligenz Kraftverläufe und parallel ermittelte Indexwerte wie Scherfestigkeit und Setzmaß verknüpft. So ist es möglich, diese für die Verwertung von Tunnelausbruchmaterial aus fein- und gemischtkörnigen Böden maßgeblichen Eigenschaften in Echtzeit zu ermitteln und das Aushubmaterial bereits auf dem Förderband zu klassifizieren, um so eine entsprechende Sortierung zielgerichtet einzuregeln.
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Die Ergebnisse wurden innerhalb des Forschungsprojekts „REMATCH – REsource efficient tunnelling based on real-time excavation MATerial CHaracterization“ erzielt, das von 2021 bis 2024 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und der französischen Agence nationale de la recherche gefördert wurde. Projektleiter auf deutscher Seite war die Studiengesellschaft für Tunnel und Verkehrsanlagen (STUVA) e.V. Weitere Partner neben der TH Köln waren der Tunnelbohrmaschinenhersteller Herrenknecht AG und auf französischer Seite das Planungs- und Beratungsunternehmen Arcadis und LIRIS – Labor für Bildverarbeitung und Informationssysteme der Universität Lyon, sowie die assoziierten Partner DB Netz AG, das französische Zentrum für Tunnelstudien Centre d’Études des Tunnels und der öffentliche Bauträger Tunnel Euralpin Lyon-Turin.
Februar 2025