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Prozesssimulation von maschinellen Tunnelvortrieben: Von der Prognose zur Echtzeit-Steuerung durch kontinuierliche Modellupdates mit Prozessdaten

Die Verfügbarkeit von maschinellen Tunnelbauanlagen ist stark von der Gestaltung und Leistungsfähigkeit der Unterstützungs- und Instandhaltungsprozesse abhängig. Ziel des Teilprojekts ist es daher, mit Hilfe von tunnelbauspezifischen Simulationsmodellen die Tunnelbauprozesse bauablauftechnisch zu analysieren und zu steuern. Mit Hilfe dieser Simulationsmodelle wurden fertigungsbezogene Bewertungen der Leistungsfähigkeit und Sensitivitäten wichtiger Komponenten des Gesamtsystems Tunnelbau durchgeführt. In der ersten Phase des Sonderforschungsbereichs wurden zunächst produktionsbezogene Kernprozesse und Abhängigkeiten des maschinellen Tunnelbaus ermittelt und klassifiziert. Störungen und deren Abhängigkeiten wurden systematisch klassifiziert und deren Einflüsse und Ausbreitungseffekte anhand von flexiblen Simulationskomponenten untersucht. In der zweiten Phase des Teilprojekts lag der Fokus auf neuen Konzepten zur optimierten Planung von Wartungsintervallen unter Berücksichtigung von Störungsszenarien und dem Verschleiß von Vortriebswerkzeugen. Durch die Entwicklung simulationsbasierter Modelle war es möglich, diese Einflüsse im ganzheitlichen Kontext von Tunnelbauprojekten bereits in der Planungsphase zu untersuchen. Das entwickelte Simulationsmodell wurde auf Basis eines realen Projektes verifiziert und validiert. Das im Rahmen der zweiten Phase geschaffene Optimierungsframework ermöglicht somit eine baubegleitende Bewertung der Robustheit von Instandhaltungsstrategien im maschinellen Tunnelbau unter Berücksichtigung schwankender Eingangsgrößen sowie unterschiedlicher Projektvarianten. In der dritten Phase werden auf Basis einer tunnelbauspezifischen rechnerischen Steuerung Konzepte zum Störfallmanagement im Vortrieb und zur Online-Optimierung von Produktions- und Logistikprozessen umgesetzt. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Echtzeitanalyse und -Prognose der Produktions- und Logistikprozesse. Hierfür werden die Methoden und Simulationskomponenten der ersten beiden Phasen genutzt und um Komponenten der Echtzeitsteuerung und des Risikomanagements erweitert.

Sfb 1zu1 De

Titel:
Interaction models for mechanized tunneling

Typ:
DFG collaborative Research Center

Koordinatoren:

Bearbeitende:

  • Yara Salloum
  • Annika Jodehl (Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb)

Kontakt:
Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen
Prof. Dr.-Ing. Markus König
Gebäude IC, Raum 6-59  
Universitätsstraße 150
44780 Bochum