Tunnelinspektion: das Innere einer Röhre ohne GNSS und ohne Licht aufnehmen

Tunnelschäden lassen sich einteilen in Schäden am Auskleidungsbeton (Risse, Ablösungen und Abplatzungen, Materialdegradation), Wasserprobleme (Leckagen, Eiszapfen und Eis an den Wänden im Winter), Verformungen durch äußere Lasten (Gebirgsdruck, der die Auskleidung nach innen drückt, Sohlhebung) und Probleme mit Einbauten (korrodierte oder lose Schrauben und Anker für Beleuchtung, Strahlventilatoren, Schilder und Kabel). Ältere Tunnel, die mit Holzverzug gebaut wurden, haben oft Hohlräume hinter der Auskleidung.

Nach Sasago wurde die periodische Inspektion von Straßentunneln in Japan alle fünf Jahre auf Basis einer Nahsichtprüfung ab Juli 2014 verpflichtend. Für die Auskleidung ist Abklopfen zum Auffinden von Ablösungen genauso wichtig wie das Hinsehen. Wie bei Brücken wird jeder Tunnel von I (intakt) bis IV (dringender Handlungsbedarf) eingestuft. Japan hat rund 11.000 Straßentunnel (Ende GJ 2024), viele davon in den Jahrzehnten des starken Wachstums gebaut.

Der Schmerzpunkt ist, dass man nicht nah herankommt, ohne den Tunnel zu sperren. Um die Firste zu erreichen, müssen Hubarbeitsbühnen unter einspuriger oder vollständiger Sperrung eingesetzt werden. Bei Gebirgstunneln ohne Umleitung betrifft das ganze Gemeinden. Eisenbahntunnel zwängen die Arbeit in das kurze Wartungsfenster zwischen dem letzten und dem ersten Zug.

Für die systematische Bildaufnahme der Auskleidung eines gewöhnlichen Straßentunnels sind fahrzeugmontierte Scanner derzeit schneller und konsistenter. Drohnen zahlen sich wirklich aus, wo Fahrzeuge nicht hinkommen und Menschen Mühe haben: Lüftungsschächte, Schrägstollen, Triebwasserstollen von Wasserkraftwerken, stillgelegte alte Tunnel und das Innere eines Tunnels nach einem Einsturz oder Brand, wenn keine Menschen hineingeschickt werden können.

Die Grundmethode ist, Beleuchtung mitzuführen, die Belichtung zu fixieren und mit konstantem Abstand vorzurücken. Ein Tunnel ist eine Röhre; getrennte Durchgänge für Firste, Kämpfer und Wände erleichtern es später, ein abgewickeltes Auskleidungsbild zu erstellen. Entfernungsmarken oder Leuchtennummern im Bild zu erfassen, macht die Zuordnung deutlich einfacher.

Im Tunnel verliert die Drohne die meisten ihrer Sinne. GNSS verschwindet kurz hinter dem Portal, und es ist dunkel. Schächte und Kanäle sind eng. Dazu kommen Abgasruß und Staub, vom Verkehr oder von Zügen geschobener Wind und der Strahl der Lüftungsventilatoren. Hinter einer Kurve schwinden auch die Funkverbindungen.

• Ohne GNSS: Setzen Sie Fluggeräte ein, die sich über LiDAR oder Kameras orientieren. Bedenken Sie, dass eine lange, gerade, merkmalsarme Röhre überall gleich aussieht und Drift verursacht; ergänzen Sie Landmarken wie Entfernungsmarkierungen. Ohne GNSS
• Dunkelheit: Bordbeleuchtung ist alles, was Sie haben. Gleichen Sie Lichtleistung, Richtung und feste Belichtung an die vorherige Erfassung an. Dunkelheit
• Enge Räume: Schächte, Kanäle und Druckstollen haben nahe Wände. Verwenden Sie Fluggeräte mit Käfig, die Berührungen überstehen, und Akkupläne mit Reserve für den Rückweg. Enge Räume
• Staub und Rauch: Ruß verschmutzt Objektive und erzeugt Rauschen in LiDAR-Daten. Halten Sie die Lüftung an oder vermeiden Sie den Einflug mit dem Luftstrom. Staub und Rauch
• Funkverbindungen: Kurven und lange Abschnitte unterbrechen Steuer- und Videoverbindungen. Planen Sie Repeater oder kabelgebundene Fluggeräte und legen Sie das Verhalten bei Verbindungsverlust fest (Rückkehr oder Schweben).

Was die Betriebsseite für den Moment, in dem tief im Tunnel Position oder Verbindung verloren geht, im Voraus entscheiden sollte, behandelt Wie Betreiber sich auf den Verlust von Position oder Verbindung vorbereiten (Airffic Flight Institute).

Tunnelbilder werden nützlich, sobald sie zu einer abgewickelten Auskleidungskarte zusammengefügt sind. Tausende Einzelbilder werden nach der Entfernung vom Portal aneinandergereiht, Risse, Leckagen und vermutete Ablösungen kartiert, und das Ergebnis wird mit dem letzten Mal verglichen. KI ist gut darin, Risse vorzuschlagen, Länge und Breite zu messen und Veränderungen zu zeigen. Ob etwas abgelöst ist, ob es abgeschlagen wird und ob der Tunnel gesperrt wird, entscheidet der verantwortliche Ingenieur.

Straßentunnel fallen unter die periodische Inspektion nach dem Straßengesetz: alle fünf Jahre, Nahsichtprüfung, mit Abklopfen der Auskleidung. Die Überarbeitung vom Februar 2019 behielt die Nahsichtprüfung als Grundlage bei und öffnete den Weg für Inspektionshilfstechnologien (allgemein beschrieben als Methoden, die nach dem Urteil des Inspektors eine gleichwertige Diagnose liefern), aber Abklopfen ist in vielen Fällen weiterhin nötig, um Ablösungen zu bestätigen. Eisenbahntunnel werden von den Betreibern periodisch nach den Instandhaltungsstandards für Bahnbauwerke inspiziert.

Japans offizielle Auslegung behandelt einen Tunnel, dessen Inneres klar von außen getrennt ist, als Innenraum außerhalb der luftfahrtrechtlichen Flugregeln; die Lage nahe den Portalen oder wenn die Drohne nach außen gerät, hängt jedoch von der Situation ab – klären Sie es mit dem Civil Aviation Bureau und dem Eigentümer, statt selbst zu entscheiden. Fliegen unter einer Sperrung braucht außerdem eine Vereinbarung mit dem Straßenbetreiber und eine polizeiliche Straßennutzungserlaubnis. In den Vereinigten Staaten verlangen die 2015 eingeführten bundesweiten National Tunnel Inspection Standards (NTIS) eine Routineinspektion von Straßentunneln, normalerweise alle 24 Monate; in Europa legte nach dem Brand im Mont-Blanc-Tunnel 1999 eine EU-Richtlinie von 2004 Sicherheitsanforderungen für Tunnel im transeuropäischen Straßennetz fest. Vergleichen Sie Länder in den Regelungen weltweit.

• Abklopfen: Hohlstellen werden am Klang des Klopfens erkannt. Klopfgeräte für Drohnen sind noch im Forschungs- und Versuchsstadium, kein allgemeiner Ersatz.
• Entfernen loser Teile: hohl liegenden Beton an Ort und Stelle abzuschlagen bleibt Aufgabe von Menschen auf Hubarbeitsbühnen.
• Hohlräume hinter der Auskleidung: Fotos können sie nicht sehen; Bodenradar oder andere Untersuchungen sind nötig.
• Systematische Bildaufnahme langer Straßentunnel: fahrzeuggestützte Scanner sind schneller und gleichmäßiger.
• Bewertung und Verkehrsentscheidungen: Schäden zu deuten und Sperrungen zu entscheiden bleibt Aufgabe des Menschen.

Aus Sicht der Airffic-Redaktion läuft es so: Als die Tunnelbeleuchtung auf LEDs umgestellt wurde, kamen auch Positionsmarker in die Decke. Während einer kurzen Nachtsperrung fliegt eine Drohne Firste und Befestigungspunkte in einem Durchgang ab, und ihre Bilder werden über die Auskleidungskarte des Scanners gelegt. Nur was sich seit dem letzten Mal verändert hat, leuchtet rot auf, und die Inspektoren gehen hin und klopfen genau dort.

Schächte und Druckstollen sind keine Orte mehr, in die Menschen hinabsteigen. Einmal im Jahr taucht ein Fluggerät mit Schutzkäfig hinein und bringt Punktwolken und Bilder zurück. Die Menschen verwenden ihre Zeit darauf, was die Veränderungen bedeuten und in welcher Reihenfolge Instandsetzung und Erneuerung anstehen. Die Tunnelinspektion wandelt sich: Statt in die Dunkelheit zu gehen, holt man die Dunkelheit ans Licht.