Automatisierte Kostenoptimierung des Innengewölbes der zweiten Röhre des Lötschberg-Basistunnels

Credit/Quelle: BLS Netz AG

Übersichtsdarstellung des Lötschberg-Basistunnels

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Credit/Quelle: BLS Netz AG, Gruner AG

Foto aus dem Tunnelinneren (links) und Visualisierung der Dreiecksvernetzung des 3D-Scans (rechts)

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Schemaschnitt mit zwei Extremwerten für die Breite der Einlage

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Visualisierung des Konzepts der Zerlegung der Hüllfläche in Scheiben (a) und dem nachfolgenden Clustering (b)

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Blick in die mit Dreiecken vernetzte Tunnelkontur mit Markierung der unteren Schnittkante (rote Linie)

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Automatisch erzeugtes Felsvolumen einer Tunnelscheibe

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Berechnungsvorschrift der Zielfunktion ƒ₁

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Berechnungsvorschrift für die Zielfunktion ƒ₂

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Symbolbild eines Partikel Schwarm Optimierers auf einer zwei-parametrischen Kostenfunktion

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Für die Realisierung des Halbstundentakts im Fernverkehr und die Kapazitätserhöhung im Güterverkehr zwischen Brig und Bern ist der durchgängige zweispurige Ausbau des Lötschberg-Basistunnels (LBT) erforderlich. Hierfür ist in der aktuell mit Spritzbeton gesicherten zweiten Röhre auf 14 km Länge ein Innengewölbe einzubauen. Durch die geschickte Wahl der Abfolge von Schalwagengeometrien soll eine Optimierung sowohl in Bezug auf das einzubauende Betonvolumen als auch auf die Baubarkeit bzw. die Bauabläufe erfolgen. Im Sinne eines Proof-of-Concepts wurden für einen abgegrenzten Tunnelabschnitt mathematische Optimierungsalgorithmen für die Ermittlung einer kostenoptimalen Abfolge von Schalwagen-Geometrien eingesetzt. Der Fachbeitrag in tunnel 5/2021 beschreibt die gewählte Vorgehensweise und die Resultate der Kostenoptimierung.

1 Projektüberblick

Die Lötschberg-Basisstrecke (LBS) – bestehend aus dem insgesamt 34.6 km langen Lötschberg-Basistunnel (LBT) und dem im Norden vorgelagerten 2.6 km langen Tunnel Engstlige – ist seit 2007 in Betrieb. Aufgrund begrenzter finanzieller Mittel während der Bauzeit konnte die LBS nicht über die gesamte Länge mit zwei voneinander getrennten Einspurröhren fertiggestellt werden.

Derzeit sind jeweils nur die Oströhren durchgehend unter Betrieb (Bild 1). Die Weströhre des LBT ist im Süden über knapp 14 km zwischen dem Südportal Raron und dem Fußpunkt Ferden bahntechnisch ausgebaut. Ab...