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StartseiteForschung aktuellWächter in der Wand17.03.2010

Wächter in der Wand

Sendereihe "Schutz durch Technik": Energieautarke Messfühler prüfen die Stabilität von Tunnelröhren

Sicherheitsforschung. - Vielen Autofahrern wird es mulmig, wenn die Straße durch einen langen Tunnel führt. Am flauten Gefühl im Magen wird sich so schnell wohl nichts ändern, vielleicht aber an der realen Gefahr einer Katastrophe in einem Straßentunnel - sei es durch einen Unfall, ein Erdbeben oder einen Bombenanschlag.

Von Ralf Krauter

Nach einer Explosion in der Tunnelröhre verraten die Sensoren in der Wand, welche Sektionen noch stabil sind und welche einsturzgefährdet. (Fraunhofer EMI)
Nach einer Explosion in der Tunnelröhre verraten die Sensoren in der Wand, welche Sektionen noch stabil sind und welche einsturzgefährdet. (Fraunhofer EMI)
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Schutz durch Technik

Im BMBF-Projekt Aisis erproben Forscher und Ingenieure nämlich intelligente Tunnelwände, deren mit Sensoren gespickte Mauern Rettungskräften im Ernstfall verraten, wie tragfähig sie noch sind. Anders als heute würden die Helfer dann nicht mehr ratlos in die Röhre schauen.

"Also da ist beispielsweise das Fallgewicht. Da sehen Sie eine Probe eingebaut. Das ist jetzt so ein Sensor."

Dr. Christoph Mayrhofer vom Fraunhofer Ernst-Mach-Institut in Efringen-Kirchen steht in einer großen Versuchshalle und zeigt auf einen silbernen Druckmessfühler vom Format einer Filmdose. Der Sensor, der im Prinzip einem Mikrofon ähnelt, ist an einer Stahlbetonsäule festgeklebt, über der eine meterhohe Rammvorrichtung schwebt.

"Dort wird jetzt ein Fallgewicht fallen gelassen - und das Sensorsignal gemessen, um damit eine Kalibrierung vorzunehmen."

Die rüden Erschütterungen, mit denen der Bauingenieur das Betonbauteil malträtiert, imitieren die Wirkung von Detonationen, ausgelöst etwa durch einen Unfall oder eine Autobombe. Der silberne Drucksensor soll die Stoßwellen messen. Ein Netzwerk von Myriaden solcher Messfühler könnte Rettungskräften nach einem Anschlag in einem Tunnel verraten, wie stabil die Röhre noch ist, erklärt Christoph Mayrhofer.

"Man will die Wände mit Fühlern versehen, um über die Signalauswertung ein direktes Bild auf das Schadensausmaß liefern zu können. Und diese Informationen sollen direkt in die Leitzentralen eingespeist werden, um da einen umfassenden Schutz einleiten zu können."

Aisis, so heißt das millionenschwere Forschungsprojekt, an dem die Fraunhofer-Forscher mitarbeiten. Das Ziel dabei: Dem Koordinator der Rettungsarbeiten ein präzises Lagebild auf den Monitor zu spielen.

"Der würde idealerweise einfach durch unterschiedliche Farbgebungen erkennen können, welche Bereiche begehbar sind und welche er nicht mehr begehen sollte - beziehungsweise wo eine hohe Gefährdung anliegt und wo nicht."

Damit die Wächter in der Wand das leisten können, müssen sie im Abstand von wenigen Metern verteilt und über Funk vernetzt sein. In einem kilometerlangen Tunnel wären wohl über 1000 Sensoren nötig. Sie zu verkabeln wäre unbezahlbar. Deshalb müssen die Messfühler energieautark sein, ihren Strom also irgendwie aus der Umgebung zapfen.

"Und das Autarke kann auf unterschiedlichem Wege erfolgen. Im Extremfall sogar, indem man die Detonationsenergie nutzt, um den Sensor zu triggern und auch mit Energie zu speisen. Das können aber auch Erschütterungen sein, durch Eisenbahn. Oder auch einfach nur über Temperaturdifferenzen zwischen Außenseite und Innenseite des Tunnels."

Fühlende Wände, deren wartungsfreie Sensoren über Jahre hinweg im Schlafmodus verharren, bis sie eines Tages gebraucht werden und dann verraten, wo und wie stark es geknallt hat?

"So ist die Idealvorstellung. Sie ist noch nicht ganz umgesetzt. Aber wir arbeiten dran."

Energieautarke, über Funk vernetzte Sensoren in der Tunnelwand sollen die Stabilität der Röhre überwachen (Fraunhofer EMI)Energieautarke, über Funk vernetzte Sensoren in der Tunnelwand sollen die Stabilität der Röhre überwachen (Fraunhofer EMI) Computersimulationen von Bauwerkschäden nach Detonationsereignissen sind zentraler Bestandteil des Projektes. Denn nur mit ihrer Hilfe lassen sich aus den Daten der Messfühler präzise Schadensberichte ableiten. Wie gut das klappt, wird sich Anfang 2011 zeigen. Da soll ein abrissreifes Gebäude für Sprengversuche herhalten. Christoph Mayrhofer:

"Es wird demonstriert werden an einem Gebäude, an einem Hochhaus, was auch tatsächlich in unterschiedlichen Szenarien-Schritten so stark belastet wird, bis es zum Einsturz kommt. Über die dort auch implementierte Sensorik soll dann nachgewiesen werden, ob Rechenmethoden und Realität übereinstimmen."

Technisch machbar scheint das Konzept. Ob es die gefühlte Sicherheit steigern kann? Der Sicherheitsforscher Stefan Strohschneider von der Uni Jena hat Zweifel:

"Ich glaube nicht, dass der Autofahrer, der durch einen Tunnel fährt, sich dadurch wesentlich beeinflussen lässt, in seinem subjektiven Sicherheitsempfinden, ob da irgendwelche Sensoren drin sind oder nicht. Wenn der Tunnel über ihm zusammenbricht, nützt es ihm sowieso nichts."

Die Forschung an der neuen Sicherheitstechnik findet der Professor für interkulturelle Kommunikation gleichwohl legitim, gibt aber zu bedenken, dass

"es in vielen gesellschaftlichen Bereichen so ist, dass je sicherer wir objektiv sind, desto unsicherer wir uns eigentlich fühlen. Was dazu führt, dass noch mehr Sicherheitsbemühungen im Grunde genommen dazu führen, dass wir uns immer noch unsicherer fühlen, das heißt immer noch mehr Angst haben."


Weblinks

Wächter in der Wand

AISIS

BMBF: Verkehrssicherheit


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