Sand, Kies oder Ton? Das erkennt die KI

„Das Material, das eine Tunnelbohrmaschine fördert, ist je nach Bodenbeschaffenheit sehr unterschiedlich. Es kann sich dabei zum Beispiel um grobkörnigen Kies oder Sand handeln. Dies ist dann ideal für die weitere Verwendung etwa in einem Schutzwall oder als Zuschlagsstoff für die Betonindustrie“, erläutert Prof. Dr. Christoph Budach vom Institut für Baustoffe, Geotechnik, Verkehr und Wasser.

Arbeitet sich eine Erddruckschild-Tunnelbohrmaschine beispielsweise durch Ton, wird im Bohrkopf Wasser zugeführt, um den Vortrieb zu erleichtern. Andere Bodenarten erfordern die Zugabe von Schaum. „Das abgebaute Material ähnelt dann einem Brei, der in dieser Form nur sehr schwer weiterverwendet werden kann, bzw. mit Kalk oder Zement angereichert werden muss, was die Wirtschaftlichkeit senkt“, so Budach.

Damit das gewonnene Material ohne weitere Aufbereitung verwendet werden kann, sollten Tunnelbohrmaschinen künftig so eingestellt werden, dass sie ein Optimum herstellen zwischen einer guten Arbeitsgeschwindigkeit und einer guten Materialqualität des Abbaumaterials. „Um perspektivisch eine automatisierte Maschinensteuerung zu implementieren, müssen wir zunächst in Echtzeit ermitteln können, wie der Abraum gerade beschaffen ist – dem dient REMATCH“, sagt Dr. Pierre Müller, wissenschaftlicher Mitarbeiter der TH Köln im Projekt REMATCH.

Zentrum der Forschung ist ein rund 50 Meter langer Versuchsstand des Projektpartners Herrenknecht AG. Dort wird Material unterschiedlicher Beschaffenheit auf einem Förderband transportiert und gefilmt. Mit den Aufnahmen trainiert eine Künstliche Intelligenz (KI), die später auf der Tunnelbohrmaschine Aussagen über das gerade geförderte Material treffen soll. Die Aufgabe des Labors für Geotechnik und Tunnelbau der TH Köln ist unter anderem dabei die Analyse und genaue Beschreibung des Testmaterials, um sicherzustellen, dass die KI zu korrekten Ergebnissen kommt.

Das Forschungsprojekt „REMATCH – REsource efficient tunnelling based on real-time excavation MATerial CHaracterization“ wird über drei Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und der französischen Agence nationale de la recherche gefördert. Projektleiter auf deutscher Seite ist die Studiengesellschaft für Tunnel und Verkehrsanlagen (STUVA) e.V. Weitere aktive Partner der TH Köln sind das Planungs- und Beratungsunternehmen Arcadis, der Tunnelbohrmaschinenhersteller Herrenknecht AG und LIRIS – Labor für Bildverarbeitung und Informationssysteme, 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.

Weitere Informationen zum Lehr- und Forschungsgebiet Geotechnik und Tunnelbau der TH Köln: www.th-koeln.de/gut

Weitere Informationen zum Projekt REMATCH: https://rematch.stuva.de