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Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen
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unterirdischer Vortriebe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Vermessen von für Menschen zugänglichen und unzugänglichen unterirdischen Kanälen,
insbesondere zum baubegleitenden Vermessen unterirdischer Vortriebe.
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Unterirdische Vortriebe, insbesondere Rohrvorpressungen, bieten beim
Herstellen von Sielen und Sammlern, Verkehrswegeunterführungen, Dukern, Versorgungskanälen
und dergleichen bedeutsame Vorteile:
- Es ist keine offene Baugrube
entlang der Trasse erforderlich; das ist besonders im innerstädtischen Bereich sehr
bedeutsam.
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- Bei Baumaßnahmen unterhalb des Grundwasserspiegels wird eine Wasserhaltung
entlang der Trasse nicht benötigt.
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- Auch bei geringen Bodenüberdeckungen treten nur minimale Oberflächenstörungen
auf.
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- Speziell in nicht standfesten Böden ist der Aufwand für eine Rohrvorpressung
im Vergleich zu allen übrigen Verfahren erheblich niedriger.
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Unter "Vortrieb" werden im folgenden Schildvortriebe, Rohrvorpressungen,
Stollen- und DUkerbauten und ähnliches verstanden.
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Die Begriffe "Schild", "Schneidkopf", "Vortriebsmaschine", "Abbaumaschine
werden oft synonym verwendet. Bei der baubegleitenden Vermessung unterirdischer
Vortriebe muß festgestellt werden, wie sich Ist- und Soll-Lage des Schildes während
des Baufortschritts zueinander verhalten und verändern.
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Der Verlauf des hergestellten Kanals setzt sich zusammen aus der Trasse
(Projektion des Verlaufs in eine Horizontalebene) und der Gradiente (Projektion
in eine Vertikalebene) und kann Krümmungen mit Komponenten in beiden Projektionen
aufweisen.
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Die Abweichung der Ist- von der Soll-Lage umfaßt Hoch- und Querabweichung
sowie die zugehörigen Tendenzen der Schildfahrt.
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Ziel der baubegleitenden Vermessung ist es, den Vortrieb entlang einer
Solltrasse so zu steuern, daß die Vortriebsmaschine eine
bestimmte
Durchsehlagsöffnung in einem Zielbereich (zum Beispiel einem Bergeschacht) trifft.
Notwendige Richtungsänderungen können durch Maßnahmen an der Vortriebsmaschine,
beispielsweise Schrägstellen eines Schneidkopfes gegenüber der Vortriebsmaschine,
erreicht werden. Diese Steuermaßnahmen greifen aber erst mit einiger Verzögerung,
und ihre Wirkung ist stark abhängig von der Beschaffenheit des durchfahrenen Erdreichs,
so daß es schwierig ist, die Wirkung von Steuermaßnahmen im Vorhinein abzuschätzen.
Deshalb wird im Normalfall die Ist-Lage um die Soll-Lage schwanken, und zwar - als
Auswirkung von Steuermaßnahmen, - aufgrund anfänglicher Ungenauigkeiten beim Einrichten
der Vortriebsmaschine, - wegen des zeitweilig wegen der Verlaufsgeometrie erforderlichen
exzentrischen Kraftangriffs, sowie - durch das Verhalten des Erdreichs.
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Um die jeweils notwendigen Steuermaßnahmen ergreifen zu können, ist
während des Baufortschritts die Kenntnis von der Ist-Lage des bereits hergestellten
Kanal-Teils erforderlich.
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Die einfachsten Verhältnisse liegen vor, wenn der Soll-Kanalverlauf
eine Gerade zwischen einem Start- und einem Zielschacht ist. Dann ist die Steuerung
der Vortriebsmaschine sehr einfach ausschließlich vom Startschacht aus durch optische
Beobachtung möglich. FUr diesen Zweck werden Theodoliten, Richtlaser oder
Kombinationen
davon eingesetzt; dabei kann beispielsweise mit einen Laser eine direkte Ablesung
auf einer Zieltafel an der Vortriebsmaschine erfolgen.
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Bei Rohrvorpressungen entlang von Kurven, bei denen keine Sichtverbindung
mehr zwischen dem Startschacht und der Vortriebsmaschine besteht, bereitet die baubegleitende
Vermessung beträchtliche Probleme. Es ist bekannt, in gewissen Zeitabständen die
Ist-Lage der Vortriebsmaschine durch eine Grundvermessung in Lage und Höhe von Startschacht
aus zu ermitteln.
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Je weiter der Vortrieb voranschreitet, desto länger wird der Meßweg,
und um so zahlreicher werden die Meßvorgänge, da jeder Meßvorgang nur zwischen gegenseitig
sichtbaren Punkten ausgeführt werden kann. Somit werden mit Voranschreiten des Vortriebes
die für die Grundvermessungen erforderlichen Meßzeiten und die dafür erforderlichen
Stillstandszeiten der Baumaßnahme immer länger. Wegen dieser Schwierigkeiten konnten
die hohen Vortriebsgeschwindigkeiten, die an sich mit modernen Vortriebsmaschinen
erzielt werden können, zum Beispiel bei Schneidköpfen mit hydraulisch gestützter
Ortsbrust, bisher nicht voll ausgenutzt werden.
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Zur Bekämpfung der beschriebenen Schwierigkeiten ist ferner ein Verfahren
angewandt worden, bei welchem mit Hilfe üblicher Vermessungsgeräte wie Theodolit
, Laser, Markierungen (Zieltafeln und Zielzeichen) die Vermessung mit fortschreitendem
Vortrieb abschnittsweise weitergeführt wird. Dadurch wird eine
quasi-permanente
therwachung des Bauablaufs erreicht, die den Baufortschritt nur wenig beeinträchtigt.
Der Zeitbedarf für eine einzelne abschnittsweise Messung liegt bei etwa 10 Minuten;
diese Zeitspanne steht vielfach ohnehin zur Verfügung, zum Beispiel während des
Einbaus neuer Rohrabschnitte an den Hauptpressen oder beim Herunterklappen von Distanzstücken.
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Oft fallen jedoch diese betriebsnotwendigen Pausen nicht mit den Zeitpunkten
zusammen, an denen neue abschnittsweise Vermessungen auszuführen sind. Für das Arbeiten
mit den herkömmlichen Vermessungsgeräten wie Theodoliten, Laser und dergleichen
ist geschultes Personal erforderlich. Die Instrumente erfordern sorgfältige Wartung.
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Die beschriebenen bekannten Verfahren unter Verwendung von Theodoliten
und/oder Lasern sind gut geeignet für begehbare Vortriebe und geradlinige Kanal-Verläufe.
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Mit Theodoljten können auch gekrümmte Verläufe in Form eines Polygonzuges
durchgemessen werden; dafür muß der Kanal jedoch begehbar sein. Während der Vermessung
muß der Vortrieb unterbrochen werden. Das Ergebnis steht nicht sofort.zur Verfügung.
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Die Meßergebnisse müssen erst ausgewertet werdençbevor eine Richtungsinformation
an den Schildfahrer übermittelt werden kann.
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Ein Laser, bei welchem meist der Instrumentenstandpunkt und ein Fernziel
im Anfahrschacht vorgesehen werden, läßt sich auch bei nicht begehbaren Kanal-Querschnitten
einsetzen, benötigt aber lange, freie Sichten und kann deshalb bei gekrümmten Kanal-Verläufen
nicht eingesetzt werden. Ein Vorteil der Laser Vermessung liegt darin, daß die Beobachtung
einer Lasermarke direkt durch den Schildfahrer auf einer Zieltafel an der Vortriebsmaschine
erfolgen kann, so daß die Information unmittelbar vorliegt (ggf. unter Zuhilfenahme
von Tabellen). Man kann auch daran denken, das Zieltafelbild mit der Lasermarke
zum Beispiel durch eine Fernsehkamera aus dem Kanal heraus nach außen zu uebertragen
und damit zu einer Fernsteuerung des Vortriebes zu kommen. Eine Fernsteuerung eines
Theodoliten zum gleichen Zweck ließe sich dagegen nur mit sehr viel größerem Aufwand
und unter Inkaufnahme zahlreicher Störmöglichkeiten verwirklichen.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus,ein für gekrümmte wie ger;
Kanal-Verläufe geeignetes einfaches Verfahren zum Vermessen von Menschen zugänglichen
und unzugänglichen unterirdischen Kanalen, insbesondere zum baubegleitenden Vermessen
unterirdischer Vortriebe, zu schaffen, das keine störenden Unterbrechungen der Vortriebsarbeit
erfordert.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man einen
nicht starren Meßzug aus drei mit Abständen in Kanal-Längsrichtung aneinandergekoppelten
Meßelementen aus einer vermessenen Anfangslage durch den Kanal mit im wesentlichen
unverändertem Abstand zur Kanal-Mittellinie hindurchbewegt, den dabei in Kanal-Längsrichtung
zurückgelegten Weg und in Abhängigkeit davon die zwischen den drei Meßelementen
bestehende Winkelbeziehung selbsttätig erfaßt und aus den erfaßten Werten den Verlauf
des Kanals bestimmt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Anwesenheit von Bedienungspersonal
in dem Kanal nicht erforderlich, da sowohl die Messung der Weglänge als auch die
Messung der Winkelbeziehung ohne weiteres mit selbsttätigen Vorrichtungen ausgeführt
werden können. Die Meßwerte können sofort und gewünschtenfalls sogar kontinuierlich,
ausgewertet werden, beispielsweise in einem elektronischen Rechner, so daß Steuerbefehle
für die Vortriebsrichtung in äußerst kurzer Zeit erhalten werden können.
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Als Winkelbeziehung braucht man nur den Winkel zwischen den von einem
der Meßelemente zu den anderen beiden Meßelementen verlaufenden Geraden zu erfassen.
Zusammen mit der gegebenen bekannten Lage der Meßelemente innerhalb ihrer Kanal-Querschnitte
genügt dies für eine Vermessung eines im wesentlichen in einer Ebene verlaufenden
Kanals.
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Oft wird es möglich sein, als Winkelbeziehung den Winkel zwischen
den von den beiden äußeren Meßelementen zu dem dazwischenliegenden Meßelement verlaufenden
Geraden zu erfassen.
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Dieser Winkel wird oft nahe bei 1800 liegen. Da die Erfassung derartig
großer Winkel meßtechnisch nicht ganz einfach ist, ist es oft zweckmäßiger, als
Winkelbeziehung den Winkel zwischen den von einem der äußeren Meßelemente zu den
anderen Meßelementen verlaufenden Geraden zu erfassen. Dieser Winkel ist immer ein
spitzer Winkel; die verwendete Winkel-Meßeinrichtung muß dann aber in der Lage sein,
die verschieden entfernten anderen Meßelemente ausreichend scharf aufzufassen.
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Das ist technisch normalerweise ohne weiteres mUglih.
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Damit auch Kurvenverläufe, die nicht in einer Ebene liegen, erfaßt
werden können, ist es in Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, daß man mit wenigstens
einem der Meßelemente einen Längs-Neigungsmesser mitbewegt und aus der erfaßten
Winkel beziehung eine auf eine Ebene projizierte Winkelbeziehung bestimmt. Als Projektionsebene
kommen naturgemäß vor allem eine Horinzontalebene und/oder eine Vertikalebene in
Frage.
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Dadurch kann man direkt die Trasse und die Gradiente bestimmen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann man den Meßzug außerhalb
der Kanalmittellinie anordnen, mit wenigstens einem der Meßelemente einen Quer-Neigungsmesser
mitbewegen und aus der Anzeige des Quer-Neigungsmessers die Lage des Meßzuges innerhalb
des Kanalquerschnitts bestimmen. Dadurch können Verdrehungen (Rollungen) des Meßzuges
erfaßt und vermessungstechnisch berücksichtigt werden.
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Grundsätzlich besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Möglichkeit
einer kontinuierlichen Auswertung. Meist wird aber eine einfachere Arbeitsweise
genügen, bei welcher man in gewahlten Abständen, die höchstens gleich der Länge
des Meßzuges sind, die Werte der Winkelbeziehung und des Weges erfaßt und aus den
erfaßten Werten der Verlauf des Kanals nach vermessungstechnischen Regeln bestimmt.
Diese Arbeitsweise bietet vor allem den Vorteil, daß keine zusätzliche Ausbildung
des Vermessungspersonals erforderlich ist. Auch der apparative Aufwand für die Durchführung
des Verfahrens kann geringer sein als bei kontinuierlicher Auswertung.
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Eine besonders einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß man zwei der Meßelemente in Form von Markierungen
und als drittes Meßelement eine Fernsehkamera zum Erfassen der Markierungen verwendet.
Dabei
kann der Platzbedarf und der Bauaufwand besonders gering gehalten werden, wenn man
als Kamera eine Ladungskopplungs-Fernsehkamera verwendet. Bei einer derartigen Kamera
wird das Bild auf einem Raster von ca. 280.000 Halbleiter-Bildelementen gewonnen,
und die von den Halbleiter-Bildelementen abgefragten Informationen werden elektronisch
ausgewertet. Die Informationen (vorzugsweise nach Digitalisierung) können für die
elektronische Weiterverarbeitung gespeichert werden (zum Beispiel auf einer Diskette),
oder direkt einem Rechner zur Auswertung zugeführt werden. Eine besonders einfache
Ausfuhrungsmöglichkeif unter Verwendung der Fernsehkamera besteht darin, daß, nachdem
der Meßzug eine vorgegebene Länge des Kanals zurückgelegt hat, mit der Kamera eine
Aufnahme hergestellt wird. Dann brauchen also nur Einzelbilder verarbeitet zu werden,
und es stehen zwischen je zwei Aufnahmen Zeitabschnitte zur Auswertung zur Verfügung.
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Diese Ausführungsform ist ersichtlich besonders geeignet für die erwähnte
Durchführung des Verfahrens nach üblichen vermessungstechnischen Regeln. Zweckmäßigerweise
wird die von der Fernsehkamera als Aufnahme gelieferte Video-Information digitalisiert
und digital weiterverarbeitet. Das ermöglicht den Einsatz handelsüblicher Rechner.
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Für das Arbeiten mit einer Kamera ist naturgemäß eine Beleuchtung
erforderlich. Besonders zweckmäßig ist es, wenn von Leuchtelementen gebildete Markierungen
verwendet werden; die auf diese Weise erzeugten annähernd punktförmigen Leuchtsignale
sind von der Fernsehkamera besonders gut erfaßbar.
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Damit auch eine Aussage über eine etwaige Verdrehung des Meßzuges
um seine Mittellinie erzeugt werden kann, kann jede Markierung eine Mehrzahl von
Markierungselementen aufweisen, die in einer Querschnittsfläche mit gegenseitigem
Abstand verteilt sind. Auf diese Weise kann auch über die bekannte Lage der Markierungselemente
relativ zueinander eine Kontroll-und Ausgleichsmöglichkeit für die Meßergebnisse
geschaffen werden. Aus den schon erwähnten Gründen ist es zweckmäßig, Markierungselemente
zu verwenden, die von je einem Leuchtelement gebildet werden. Man kann dann das
Verfahren in besonders einfacher Weise derart durchführen, daß man mehrere Aufnahmen
mit verschiedenen gewählten Leuchtelementen herstellt und daraus eine Aussage über
eine etwaige Verdrehung des Meßzuges um seine Mittellinie bestimmt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit ganz besonderem Vorteil derart
angewandt, daß man bei einem unterirdischen Vortrieb den Meßzug mit dem Vortrieb
mitbewegt. Dadurch kann man, wie schon eingangs erwähnt wurde, sofort während des
Vortriebes Meßergebnisse gewinnen, die in Richtungsinformationen für die weitere
Durchführung des Vortriebs umgesetzt werden können.
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Bei einer Rohrvorpressung, bei der hinter einer Vortriebsmaschine
Rohrabschnitte nachgepreßt werden, kann man das erfindungsgemäDe Verfahren sehr
einfach dadurch bewerkstelligen, daß man die Meßelemente an verschiedenen Rohrabschnitten
befestigt, die in der Reihe der Rohrabschnitte solche Abstände voneinander haben,
daß der Meßzug für die maximal zu erwartenden Biegungen des Kanalverlaufs als nicht
starr angesehen werden kann und die Meßelemente untereinander sichtbar bleiben.
Bei dieser Ausführungsform dient der Rohrstrang selbst als Träger für den Meßzug.
Im allgemeinen wird es am zweckmäßigsten sein, das vorderste Meßelement an der Vortriebsmaschine
anzuordnen, damit die ermittelten Meßwerte möglichst genau für die Vortriebsmaschine
gelten.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum messenden Verfolgen
unterirdischer Vortriebe mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei der Kanal von
einer Rohrstrecke aus mehreren gegeneinander begrenzt beweglichen Rohrabschnitten
und einer am vorderen Ende der Rohrstrecke befindlichen Vortriebsmaschine gebildet
ist und eine Längenmeßeinrichtung zum Messen der von der Vortriebsmaschine erzeugten
Kanal-Länge vorgesehen ist.
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Nach der Erfindung ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß
ein Meßzug aus drei an verschiedenen Rohrabschnitten angeordneten Meßelementen nahe
der Vortriebsmaschine vorgesehen ist, und daß zwei der Meßelemente optisch auffaßbare
Markierungen aufweisen und das dritte Meßelement eine Fernsehkamera aufweist.
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Mit dieser sehr einfachen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren
zum baubegleitenden Vermessen unterirdischer Vortriebe verwendet werden. Diese Vorrichtung
ist für begehbare und für nicht mehr begehbare Durchmesser geeignet, für Soll-Verläufe
beliebiger Geometrie verwendbar, benötigt kein Bedienungspersonal im Kanal, kann
dauernd Informationen liefern und auswerten, beeinträchtigt den Bauablauf nicht
und ist weitestgehend wartungsfrei. Die Vorrichtung kann sinngemäß auch bei Vortrieben
anderer Art verwendet werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels
in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Schnitt-Darstellung einer Rohrvorpressung
unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 eine der Fig. 1
entsprechende Darstellung einer anderen Aus führung 5 form.
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Fig. 1 zeigt einen unterirdischen Vortrieb in Form einer Rohrvorpressung,
wobei von einem Anfahrschacht 1 aus mit Hilfe von hydraulischen Pressen 3, 5 Rohrabschnitte
nachgepreßt werden.
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Am vorderen Ende der aus den Rohrabschnitten gebildeten Rohrstrecke
befindet sich eine (nicht näher dargestellte) Vortriebsmaschine 7, die in der Vortriebsrichtung
9 arbeitet. In Fig. 1 sind die an die Vortriebsmaschine 7 nach hinten unmittelbar
anschließenden ersten drei Rohrabschnitte 11, 13 und 15 angedeutet, wobei die Länge
dieser Rohrabschnitte kürzer dargestellt ist als es in der Praxis allgemein üblich
ist. Ferner zeigt Fig. 1 einen Teil des letzten Rohrabschnitts 17, der als letzter
in die Rohrstrecke eingepreßt wurde. Die Rohrstrecke bildet einen Vortriebs-Kanal
19. Die einzelnen Rohrabschnitte sind durch zwischengelegte elastische Dichtungselemente,
zum Beispiel 21, 23, begrenzt gegeneinander beweglich. Eine Längenmeßeinrichtung
25 mißt die von der Vortriebsmaschine 7 insgesamt erzeugte Kanal-Länge.
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An drei verschiedenen Rohrabschnitten nahe der Vortriebsmaschine 7,
nämlich hier an den ersten drei Rohrabschnitten 11, 13 und 15, sind drei Meßelemente
angebracht. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist die Vortriebsmaschine 7
als Teil des ersten Rohrabschnitts 11 anzusehen. Zwei der Meßelemente, nämlich das
an dem ersten Rohrabschnitt 11 befindliche Meßelement 27 und das an dem zweiten
Rohrabschnitt 13 befindliche Meßelement 29, weisen optisch auffaßbare Markierungen
31 bzw. 33 auf. Das
dritte Meßelement 35 weist eine Fernsehkamera
37 auf, die so angeordnet ist, daß sie die beiden anderen Meßelemente 27 und 29
auffaßt.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist, wie schon gesagt, das
vorderste Meßelement 27 direkt an der Vortriebsmaschine 7 angebracht.
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Die Markierungen der Meßelemente 27 und 29 weisen jeweils einen Satz
von wahlweise aktivierbaren Leuchtelementen 39 bzw. 41 auf, die beispielsweise in
Form von Leuchtdioden ausgefuhrt sein können. Wenigstens eines der Meßelemente hat
eine Neigungs-Meßeinrichtung zum Liefern von Neigungsmeßsignalen bezüglich einer
Horizontal- und/oder einer Vertikalebene. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
haben alle drei Meßelemente jeweils eine Horizontal-Neigungs-Meßeinrichtung (Längs-Neigungs
messer) 43 bzw. 45 bzw. 47. Çernerhaben alle drei Meßelemente jeweils eine Vertikal-Neigungs-Meßeinrichtung
(einen Quer-Neigungsmesser) 49 bzw. 51 bzw. 53. Im einfachsten Fall können die Neigungs-Neßeinrichtungen
jeweils ein Pendel aufweisen.
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Damit die Neigung von der Fernsehkamera 37 erfaßt werden kann, sind
die Pendel zweckmäßigerweise mit Leuchtmarkierungen versehen, die auch wahlweise
einschaltbar sein können.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Fernsehkamera 37 als
hinterstes Meßelement 35 vorgesehen. Das erleichtert das
Einmossen.des
Meßzuges zu Beginn der Rohrvorpressung. Man kann insbesondere auch eine umgekehrte
Anordnung wählen, bei der die Fernsehkamera in dem vordersten Meßelement vorgesehen
ist; das erleichtert die Bergung der Fernsehkamera nach Beendigung der Vortriebsarbeiten.
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Um während der Vortriebsarbeiten die Meßelemente vor Verschmutzung
zu schützen, ist zweckmäßigerweise wenigstens eines der Meßelemente mit einer fernsteuerbaren
Schutz-Abdeckung versehen. Zweckmäßigerweise werden alle Meßelemente mit derartigen
fernsteuerbaren Abdeckungen versehen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist
eine solche Abdeckung 55 nur bei der Fernsehkamera 37 dargestellt. Diese Abdeckungen
können für die Herstellung der Aufnahmen kurzzeitig fernbetätigt geöffnet werden.
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Es ist zweckmäßig, von den Meßelementen wenigstens die Fernsehkamera
in einer fernbetätigbaren Halterung anzuordnen, so daß sie nach Beendigung der Vortriebsarbeiten
aus dem hergestellten Kanal 19 herausgezogen und geborgen werden kann.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine solche Halterung 57,
die mit einem Rastprofil 59 arbeitet, für die Fernsehkamera 37 vorgesehen. Die Fernsehkamera
kann mittels einer Leine 61 zum vorderen Ende des Rohrstranges abgezogen werden.
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Das die Fernsehkamera 37 enthaltende Meßelement 35 ist insgesamt von
einem stoßsicheren Gehäuse 63 umgeben, so daß beim
Bergen der Kamera
Beschädigungen vermieden werden.
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Die Meßeleaente sind über Leitungebündel 65 bzw. 69 bzw. 71 mit einer
Steuer- und Auswerteeinrichtung 73 außerhalb der Vortriebsstrecke verbunden. Die
von der Fernsehkamera 35 gelieferten Signale werden vor dem Eintritt in die Steuer-und
uswerteeinricht'nng 73 in einem Video-Digitizer 75 digitalisiert, so daß in der
Auswerteeinrichtung 73 handelsübliche Rechner verwendet werden können, beispielsweise
Mikrooomputer wie Typ HP87 der Firma Hewlett-Packard. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung
73 kann insbesondere so ausgebildet sein, daß sie in zeitlichen Abständen, die höchstens
einer Vortriebslänge gleich der Länge des Meßzuges entsprechen, die Fernsehkamera
35 auslöst und die so erhaltenen Einzelaufnahmen zur Bildung von Vermessungsergebnissen
verarbeitet.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist in dem ersten Meßelement
27 eine zweite Markierung 77 vorgesehen, die von der ersten Markierung 31 einen
Abstand in Kanal-Längsrichtung hat.
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Auch die zweite Markierung 77 besteht aus mehreren Markierungselementen
79 in Form von wahlweise einschaltbaren Leuchtelementen. Durch die Verwendung einer
solchen Doppelmarkierung 31, 77 läßt sich eine Aussage über die Tendenz (die Richtung)
der Arbeitsweise der Vortriebsmaschine 7 gewinnen. ziel in Fig. F dargestellte Vorrichtung
arbeitet wie folgt:
In vorgegebenen Abständen, gesteuert von der
Längen-Meßeinrichtung 25, werden in festgelegter Reihenfolge die Leuchtelemente
auf den Markierungen 31 und 33 eingeschaltet. Je Auslösung wird von der Fernsehkamera
35 eine Aufnahme hergestellt und zu der Steuer- und Auswerteeinrichtung 73 geliefert.
Die Kamera kann beispielsweise auf eine Bildfolge von bis zu zehn Auslösungen pro
Sekunde ausgelegt sein. Der Steuer- und Auswerteeinrichtung 73 werden gleichzeitig
alle anderen verfügbaren Meßwerte, beispielsweise Neigungs- und Rollungswerte, zugeführt.
Die punktuellen Helligkeitsinformationen ermöglichen es der Steuer- und Auswerteeinrichtung
73, genauer dem darin enthaltenen Rechner, aus der Lage der Leuchtpunkte in den
Aufnahmen die Ist-Lage des vorderen Endes des Rohrvortriebes zu bestimmen. Bei der
Ermittlung der Ist-Lage müssen naturgemäß die Rollungen (Verdrehungen) der Meßelemente
berücksichtigt werden. Die Entfernungen zwischen den Meßelementen wurden vor Beginn
des Vortriebes konventionell gemessen. Während des Vortriebes wird bei sich einstellenden
Biegungen im Kanal-Verlauf eine Korrektur für den Längenunterschied Sehne gegenüber
Bogen von der Steuer-und Auswerteeinrichtung 73 selbsttätig ermittelt und berücksichtigt.
Aus der Lage der Abbildungen der Leuchtelemente in der Aufnahme der Fernsehkamera
35 ermittelt der Rechner die relative Lage der Markierungen 31 und 33 in bezug auf
die Kamera 35. Bei dieser Auswertung können Gerätekonstanten berücksichtigt werden,
beispielsweise Verzeichnung des in der Kamera verwendeten Objektivs. Das Objektiv
der Kamera 35 ist im
übrigen ao ausgewählt (Brennweite, Blende
usw.), daß die MarkiQnngen 31 und 33 der beiden anderen Neßelemente 27 und 29 scharf
erfaßt werden und bei allen Bewegungen (Kurvenfahrt, Neigungsänderungen, Rollungen)
voll abgebildet bleiben; dabei ist natürlich auch der Rohrdurchmesser (Kanaldurchmesser)
zu berücksichtigen.
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Die beschriebene Vorrichtung weist (mit Ausnahme der Abdeckungen)
keine mechanisch bewegten Teile auf. Sie kann erforderlichenfalls unter Druckluft
oder mit hermetischer Abdichtung (zum Beispiel gegen feuchte Umgebungsluft) verwendet
werden.
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Bedienungsarbeiten sind während der Messung im Kanal nicht erforderlich.
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Jede durchgeführte Messung wird an die vorher ausgeführten Messungen
vermessungstechnisch angehängt. Dabei wird ausgenutzt, daß die Rohrschlange mit
einer für Zwecke der Praxis ausreichenden Genauigkeit dem Weg der Vortriebsmaschine
7 folgt.
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Abweichungen können sich allenfalls durch die abschleifende Wirkung
nachgeschobener Rohrabschnitte oder die abspülende Wirkung eingepreßter Schmierflüssigkeit
. (Bentonit-Lösung) ergeben; erfahrungsgemäß liegen die dadurch hervorgerufenen
Abflachungen eines kurvenförmigen Kanalverlaufs allenfalls im Bereich einiger Zentimeter.
Wegen dieser Invarianz des bereits hergestellten Kanalverlaufs können beim Fortschreiten
des Vortriebes die weiterhin vorgenommenen Messungen an die früheren
Messungen
vermessungstechnisch (rechnerisch) angehängt werden.
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Die dazu erforderlichen vermessungstechnischen Rechnungen werden hier
nicht im einzelnen erläutert, da sie in fachüblicher Weise auszuführen sind. Grundlage
der Berechnungen sind die mit der Längen-Meßeinrichtung gemessenen Längenwerte und
die ermittelten Winkel, zum Beispiel der Winkel 81 zwischen den Blickstrahlen 83
und 85 der Kamera zu den Meßelementen 27 und 29, und ein Winkel 87 zwischen einem
der Blickstrahlen, hier dem Blickstrahl 83, und der Richtung der Kanal-Längsachse
89.
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Fig. 2 erläutert eine mögliche Ausführungsform, bei der das mit der
Kamera 237 versehene Meßelement 235 als mittleres Meßelement vorgesehen ist. Es
müssen dann aber verhältnismäßig große stumpfe Winkel 91 gemessen werden, und dies
kann es erforderlich machen, die Kamera in Form von zwei Kameraeinheiten 93, 95
auszuführen, die Rücken an Rücken angeordnet sind. Die Auswertung der Meßergebnisse
ist dann geringfügig komplizierter.
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L e e r s e i t e