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Alles auf Stopp

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Tunnel sperren, Züge stoppen – kurz nach Registrierung eines Erdbebens bleibt wenig Zeit, um Millionen Reisende vor Schlimmerem zu bewahren. Die Lösung: spezielle, in die Verkehrsnetze integrierte Frühwarnsysteme. Über das Potenzial dieser Technologie diskutierten Experten jetzt in Karlsruhe.

Fast wie in Schockstarre hält der Verkehrsfluss kurz nach dem Erdbeben inne. Hochstraßen werden automatisch gesperrt; Verkehrsleitsysteme leiten Autos und Busse um einsturzgefährdete Tunnel und senken die zulässige Höchstgeschwindigkeit. Wo die Signale auf Rot gestellt werden und welche Brücken nicht mehr befahren werden dürfen, entscheiden die Verantwortlichen in den Leitzentralen. Ihre Einschätzungen beruhen dabei auf einer ganzen Armada von Detektoren, die über das gesamte Stadtgebiet verteilt sind und die Infrastruktur ständig im Blick haben

Was sich wie Zukunftsmusik anhört, ist heute in Teilen bereits realisiert. So hat in Japan, wo kleinere Beben an der Tagesordnung sind, die Warnung vor den seismischen Wellen längst Einzug in den Alltag gehalten. Beispiel Zugverkehr: Seit mehr als 20 Jahren alarmiert und stoppt das „Urgent Earthquake Detection and Alarm System“, kurz UrEDAS, japanische Schnellzüge, sobald es Bodenbewegungen registriert. Weltweit ist es das einzige im Dienst befindliche Frühwarnsystem, das speziell auf Verkehrswege zugeschnitten ist. Dieses Alleinstellungsmerkmal könnte es jedoch schon bald verlieren, arbeiten Forscher rund um den Globus doch bereits an einer ganzen Reihe von Hightech-Lösungen.

Stadtverkehr in Tokyo


Stadtverkehr in Tokyo. Die Metropole zählt mehr als 8 Millionen Einwohner. Rechnet man den umliegenden Großraum dazu, steigt die Zahl sogar auf über 34 Millionen. Ein solch dicht besiedeltes Ballungsgebiet in einer Erdbebenzone erfordert ausgeklügelte Frühwarnsysteme. © Abtl. Eisenbahnwesen, ISE, Universität Karlsruhe

 

Anfang Februar kamen am Fraunhofer Institut für Informations- und Datenverarbeitung in Karlsruhe internationale Verkehrsexperten, Erdbebenforscher und -ingenieure zusammen, um gemeinsam über die technischen Möglichkeiten zu sprechen, den Zustand von Verkehrsadern besser zu überwachen. Ausrichter war ein Forscherteam der Universität Karlsruhe (TH), Abteilung Eisenbahnwesen (ISE) und  Geophysikalischen Instituts (GPI) sowie des Fraunhofer Instituts für Informations- und Datenverarbeitung (IITB). Der Leiter des Forscherteams Eberhard Hohnecker zieht eine positive erste Bilanz. „Das Treffen war sehr ergiebig und wurde von vielen Teilnehmern als überaus erfolgreich bewertet.“

Mehr als 30 Experten waren dem Aufruf der Karlsruher Forscher gefolgt, darunter Konstantin Meskouris, Experte auf dem Gebiet des erdbebensicheren Bauens, der Istanbuler Erdbeben-Ingenieur Mustafa Erdik sowie der japanische UrEDAS-Entwickler Yutaka Nakamura. Sie alle stellten eigene Projektergebnisse und Computersimulationen vor und diskutierten fachübergreifend zum Thema, aber auch zu dem, was Hohnecker und sein Team selbst auf dem Treffen präsentierten.

Der Workshop war fester Bestandteil des Projekts „EWS Transport“, in dessen Rahmen die Karlsruher Forscher bereits seit 2007 eine ganz eigene Idee für ein neuartiges Frühwarnsystem verfolgen. Durch den Bund im Rahmen des Programms GEOTECHNOLOGIEN gefördert, will man das Verkehrsnetz selbst in einen gigantischen Erdbebendetektor verwandeln. So sollen u. a. Sensoren in die Schienenstränge von Eisenbahnstrecken integriert werden, um diese flächendeckend überwachen zu können (planeterde berichtete). Einige der dafür in Frage kommenden Bauteile konnte man auf dem Workshop in natura bewundern, zum Beispiel ein hochpräzises Lasermesssystem, das selbst winzigste Verformungen der Gleise wahrnehmen kann. Allein die Wärmeausdehnung einer auf die Schiene gelegten Hand reicht aus, um den Detektor anschlagen zu lassen.

Prof. Eberhard Hohnecker


Prof. Eberhard Hohnecker, Leiter des Projekts „EWS Transport“.

Die Ergebnisse und Erkenntnisse aus dem „EWS Transport“-Projekt frühzeitig in großer Runde vorzustellen und zu besprechen, war von Anfang an geplant. „Wir hatten schon bei Einreichung der Projektskizze die Idee, einen internationalen Workshop zum Thema zu veranstalten und diesen dann auch im Vollantrag beantragt“, berichtet Alfons Buchmann, wissenschaftlicher Mitarbeiter in Hohneckers Abteilung und Mitglied des „EWS Transport“-Teams.

Der erste Erfahrungsaustausch im Rahmen des Projekts war dies allerdings nicht. Bereits Anfang 2008 war das Team ins Heimatland des UrEDAS Frühwarnsystems aufgebrochen und hatte unter anderem dessen Schöpfer Yutaka Nakamura in seiner Firma in Kunitachi-shi, Tokyo besucht. Vor Ort bekamen die Karlsruher eine Einführung in die kommerziellen Weiterentwicklungen von UrEDAS. Außerdem gewährte Entwickler Nakamura den Besuchern einen Einblick in die von ihm entwickelten analytischen Methoden zur Schadensprognose einzelner Infrastrukturelemente wie zum Beispiel Brückenpfeiler.

Für die Deutschen war neben anderen Stationen vor allem das Treffen mit Nakamura der Höhepunkt ihrer Japanreise. Es galt, aus den Erkenntnissen des Experten wichtige Schlüsse für das eigene Projekt zu ziehen. „Zunächst war für uns wichtig eine klarere Vorstellung von dem Ablauf der Erdbebenfrühwarnung in Japan zu bekommen. Das ist gelungen“, erläutert Buchmann. „Zum Beispiel wissen wir jetzt, welche seismischen Beschleunigungsschwellenwerte im Gleisbereich bei den Hochgeschwindigkeitsstrecken zu einem Eingreifen in den Eisenbahnbetrieb führen. Aufgrund unserer Führung durch die Betriebszentrale der Tokyu Line und der Erläuterung des von Tokyu benutzten Frühwarnsystems sowie durch unser Treffen mit Vertretern von Japan Railways East haben wir gelernt, dass sich die Erdbeben-Frühwarnsysteme, die die einzelnen Eisenbahnverkehrsunternehmen implementiert haben, stark unterscheiden. Zurzeit sind in Japans Schienenverkehr mindestens fünf unterschiedliche Systeme im Einsatz.“

Blick in die Betriebszentrale der Tokyu Line


Blick in die Betriebszentrale der Tokyu Line. Die Metrolinie unterhält innerhalb des Großraums von Tokio ein ca. 100 Kilometer langes Schienennetz mit insgesamt 98 Stationen und besitzt ihr eigenes Netz von Seismometern. Diese überwachen permanent die Boden-Beschleunigungswerte und lösen bei Überschreiten einer bestimmten Obergrenze sofort Alarm aus. © Abtl. Eisenbahnwesen, ISE, Universität Karlsruhe

Eine weitere Erkenntnis, die Hohnecker und sein Team mit nach Haus nahmen, war sicherlich, dass auch UrEDAS nicht der Weisheit letzter Schluss ist. Spielraum für Verbesserungen und Neuentwicklungen gibt es immer. Für die Karlsruher Forscher ging es jedenfalls nach der Reise sofort wieder an die Arbeit. So wurde gerade noch rechtzeitig zum Workshop ein computergestützter „EWS Transport“-Demonstrator für das Testgebiet Baden-Württemberg fertig. Hohnecker: „Mit diesem lässt sich die gesamte spätere Frühwarnkette simulieren, von der seismischen Alertmap über die Gefährdungsprognose und erste konkrete Maßnahmen für jeden Streckenabschnitt bis hin zur Schadensprognose einzelner Elemente der betroffenen Infrastruktur.“

So konnte Eberhard Hohnecker der Expertenrunde in Karlsruhe einen wichtigen Meilenstein von „EWS Transport“ vorstellen und den aktuellen Stand des Projekts diskutieren – mit überaus fruchtbaren Erkenntnissen, wie Hohnecker betont: „Das Treffen hat unter anderem deutlich gemacht, dass zum Thema Frühwarnsensorik im Gleis recht unterschiedliche Ansichten bestehen. Durch die kontroverse Diskussion während und nach dem Workshop und nicht zuletzt durch die interessanten Beiträge der Aussteller haben sich neue Fragen ergeben, um deren Klärung wir uns jetzt bemühen.“

Mögliche Antworten werden die Forscher des „EWS Transport“-Teams vermutlich dann spätestens in einem Jahr präsentieren. Für Anfang 2010 ist der nächste Workshop geplant. Im gleichen Jahr läuft auch die dreijährige Förderung des Projekts aus. Das Ende des Projekts EWS Transport und damit der Entwicklung des größten Erdbebensensors der Welt dürfte dies jedoch nicht bedeuten.

TM, iserundschmidt 03/2009


Das Projekt „Early Warning System TRANSPORT“ wird im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN-Schwerpunkts „Frühwarnsysteme im Erdmanagement“ gefördert. Informationen rund um das Projekt finden Sie hier und selbstverständlich auf den Internetseiten der GEOTECHNOLOGIEN. Mehr zu den Inhalten des Workshops finden Sie hier.