Technology That Tracks

^{Die 42 elektrischen X'trapolis-Züge des Maya Train von Alstom wurden am Standort Ciudad Sahagún im Bundesstaat Hidalgo gebaut.}

Artikel von Mary Jo Wagner

Mexikos Tren Maya (Maya-Zug) wurde vom ehemaligen Präsidenten Andrés Manuel López Obrador als "wichtigstes öffentliches Bauwerk der Welt" gelobt. Die 1'500 km lange Bahnlinie soll die wirtschaftliche und soziale Entwicklung im Südosten des Landes - einer jahrzehntelang unterentwickelten Region - ankurbeln und Städte und Gemeinden in den fünf Bundesstaaten Chiapas, Tabasco, Campeche, Yucatán und Quintana Roo miteinander verbinden, wobei eine noch nie dagewesene Schleife um die Halbinsel Yucatán entsteht.

Der Fortschritt des 20-Milliarden-Dollar-Projekts, das sowohl vom Umfang als auch vom Zeitplan her ein ehrgeiziges Unterfangen ist, wurde in den internationalen Nachrichten verfolgt, in den nationalen Nachrichten wurde regelmässig darüber berichtet, und - was am wichtigsten ist - sowohl López Obrador als auch seine Nachfolgerin, die Präsidentin Claudia Sheinbaum, haben den Fortgang der Arbeiten aufmerksam verfolgt. Dieses rege Interesse und die Erwartungen haben die unzähligen Bauunternehmen, die fieberhaft an der Fertigstellung ihrer jeweiligen Abschnitte arbeiten, unter Druck gesetzt. Von entscheidender Bedeutung war die Fertigstellung eines bestimmten Abschnitts des Maya-Zugs für die erste Abfahrt am 15. Dezember 2023, einem von López Obrador gesetzten Termin.

"In Anbetracht des vom Präsidenten festgelegten Zeitplans für die Fertigstellung hatten wir etwa 18 Monate Zeit, um unseren 228 Kilometer langen Abschnitt zu bauen", sagt Juan Suarez, leitender Vermesser bei Mota Engil, einem Bauunternehmen mit Sitz in Porto, Portugal. "Das allein ist schon eine unglaubliche Herausforderung, aber wir mussten auch eine komplexe Logistik bewältigen und die Unversehrtheit ökologisch sensibler Gebiete entlang der Bahnstrecke sicherstellen, und das alles bei termingerechter Qualitätsarbeit. Aber kein Druck, oder?"

Suarez wusste, dass er zuverlässige Unterstützung brauchte, um die anspruchsvollen Planungsanforderungen und knappen Fristen einzuhalten und das hohe Arbeitstempo aufrechtzuerhalten, und machte sich mit Technologien auf den Weg, die den Vermessungsteams Effizienz und Präzision bieten und die Effizienz im Büro durch automatisierte Analyse- und Berichtstools maximieren würden.

Die Bahnvermessungslösung GRP System FX von Amberg Technologies, ein modulares System für die Erfassung präziser Gleisgeometrien und Lichtraumanalysen zwischen Feld und Büro, erwies sich als ebenso wichtig wie Schotter, Schwellen und Schienen und ermöglichte es Suarez und seinen Teams, den ersten Abschnitt der Bahnlinie in Rekordzeit fertig zu stellen.

^{Die Kathedrale San Ildefonso, die älteste Mexikos und des amerikanischen Kontinents, ist eine der vielen Sehenswürdigkeiten, die in Merida zusehen sind.}

Eine Verkehrsvision

Die vom Nationalen Fonds zur Förderung des Tourismus (FONATUR) finanzierte konventionelle Personen- und Güterzugstrecke Maya Train verbindet die wichtigsten Produktions- und Tourismuszentren des Südostens. Die ein- und zweigleisige Strecke wird fast vollständig auf Schotter mit einer internationalen Spurweite von 1,435 mm gebaut und ist für eine Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h im Personenverkehr und 100 km/h im Güterverkehr ausgelegt. Mit 34 Bahnhöfen und 42 Zügen wird das neue Netz nach Schätzungen der Regierung die Fahrzeiten im Personenverkehr um 46 Prozent verkürzen und die Geschwindigkeit des Güterverkehrs um bis zu 72 Prozent erhöhen.

Aufgrund des enormen Umfangs des Projekts wurde es in sieben Abschnitte unterteilt, für deren Entwicklung FONATUR und das Verteidigungsministerium (SEDENA) gemeinsam verantwortlich sind. Die erste Phase des Projekts (Abschnitte eins bis vier) verläuft zwischen Palenque und Cancún; die zweite Phase (Abschnitte fünf bis sieben) verläuft von Cancún bis Escárcega, das im Südsüdosten an die Halbinsel Yucatán grenzt. Insgesamt sind rund 4%- 680 km - der gesamten Bahnstrecke elektrifiziert.

Obwohl López Obrador den Bau der Bahnlinie im Juni 2020 mit einem Fertigstellungstermin im Oktober 2022 begonnen hatte, wurden die Arbeiten aufgrund rechtlicher Anfechtungen und Umweltbedenken für fast zwei Jahre unterbrochen und verzögert.

Angesichts des verkürzten Zeitplans erkannten die mit dem Bau der Vision des Präsidenten beauftragten Baufirmen, dass auch ihr Ansatz ein elektrifizierter sein musste.

^{Im Einsatz mit dem Bahnvermessungssystem Amberg GRP 1000.}

Technik, die funktioniert

"Abhängig von den Umständen dauert der Bau von vier Kilometern Eisenbahnstrecke normalerweise etwa neun Monate", sagt Suarez. "Wir hatten etwas mehr als ein Jahr Zeit, um fast 230 km fertigzustellen. Wir wussten also, dass wir mit den herkömmlichen Methoden des manuellen Nivellierens, mit Prismen, Messlatten und Messschnüren nicht in der Lage sein würden, die Bahnstrecke rechtzeitig fertigzustellen. Wir brauchten eine zuverlässige und flexible Technologie, mit der wir reaktionsschnell, hochproduktiv und präzise arbeiten konnten."

Suarez war bereits mit einem IMS 1000 Bahnvermessungssystem von Amberg Technologies, einem führenden Anbieter von Lösungen für die zivile Infrastruktur in der Schweiz, ausgestattet und erwarb zwei weitere IMS 1000 und eine GRP 1000 Bahnvermessungslösung von ACRE Surveying Solutions, einem lokalen Anbieter von Vermessungsausrüstung und Vertriebspartner von Amberg. Die beiden modularen, automatisierten Systeme liefern zuverlässige und hochpräzise Geometrieinformationen beim Bau, Unterhalt und der Inspektion von Bahnstrecken. Und mit der Amberg Rail Software für den Einsatz im Feld und im Büro können die Mitarbeiter die Datenerfassung, die Berechnungen und die Berichterstattung automatisieren.

"Da dies das erste Eisenbahnprojekt in Mexiko für mich war, gab es viele Unwägbarkeiten", sagt Suarez. "Jede Quelle für vorhersehbare Konsistenz ist daher ein Vorteil. Auf einer Skala von eins bis zehn wusste ich, dass die zuverlässige Leistung von Amberg eine Zehn sein würde."

Die Herausforderung bestand in der Umstellung von manuellen, traditionellen Methoden auf automatisierte Messgeräte und -techniken - eine Aufgabe, die grösstenteils von ACRE übernommen wurde. Obwohl viele der Teams der internationalen Unternehmen mit der Ausrüstung von Amberg Rail vertraut waren, waren das GRP 1000, das IMS 1000 und das IMS Track Pro, eine neuere Entwicklung für Bestandsvermessungen, für die mexikanischen Vermessungsteams eine neue Technologie.

"Die Umstellung von manuellen Methoden auf diese fortschrittlichen Trolley-Systeme erfordert eine gewisse Anpassungsfähigkeit", sagt Roberto Chinarro, Leiter der Bahnvermessung bei ACRE. "Diese unglaublich benutzerfreundlichen und bewährten Instrumente sind jedoch leicht zu erlernen, und die Benutzer erkennen schnell die Effizienz-, Qualitäts- und Produktivitätsvorteile, die sie im Feld bieten. Und dann wächst das Interesse an den Geräten schnell."

Obwohl Suarez der erste war, der das Amberg IMS-System in Mexiko einführte, dauerte es nicht lange, bis sich der rasche Fortschritt seiner Abteilung auch auf den anderen Baustellen herumgesprochen hatte. Die Nachfrage nach denselben Geräten führte schnell dazu, dass etwa 40 Amberg Rail Systeme an die Baustelle geliefert wurden, so dass sie genauso verbreitet waren wie Stopfmaschinen.

"Das GRP 1000 und das IMS 1000 liefern nicht nur hochpräzise Geometrieinformationen beim Bau und bei der Inspektion von Gleisanlagen, sie lassen sich auch optimal an die individuellen Bedürfnisse anpassen", sagt Suarez. "Ausserdem haben sie mit den IMS-Lösungen ein Gerät, das sowohl für den Bau als auch für die Instandhaltung der Gleise nach deren Fertigstellung eingesetzt werden kann."

^{Ein ACRE-Vertreter führt das Maya Train-Personal durch das Amberg IMS Track Pro Gleismesssystem.}

Verlegung von Gleisen

Mota Engil erhielt den Zuschlag für zwei Teile des Maya-Zug-Projekts: Abschnitt eins und einen Teil von Abschnitt fünf. Der südlichste der sieben Abschnitte, Abschnitt eins, verläuft nördlich von Palenque nach Escárcega und umfasst Stationen und Haltestellen in den Bundesstaaten Chiapas, Tabasco und Campeche. Die Route des fünften Abschnitts ist eine 110 km lange Strecke, die Cancún und Tulum verbindet und aufgrund des fragilen Karstgebiets und der verschlungenen Höhlen- und Cenoten-Systeme zu den anspruchsvollsten Topografien gehört.

Suarez war für die Koordinierung und Leitung der Vermessungsarbeiten auf dem ersten Abschnitt verantwortlich und beaufsichtigte ein Boden- und Büroteam von etwa 70 Mitarbeitern. Neben der Verlegung von 228 km Schottergleis mussten auch vier Bahnhöfe, zwei Haltestellen und drei Viadukte sowie Unterführungen, Überführungen, Oberwassersammler und eine lange Brücke bei Boca del Cerro gebaut werden. Um die umfangreiche Baustelle auf eine überschaubare Grösse zu reduzieren und mehr Fläche abzudecken, teilte Suarez den Gesamtabschnitt in drei relativ gleich weit entfernte Teile auf und zentralisierte die Büroarbeiten in Palenque.

Um sicherzustellen, dass die Arbeiten nicht aus dem Ruder liefen, bildete er drei Amberg-Teams mit je vier Mitarbeitern, einschliesslich eines Vermessungsingenieurs und eines Vermessungsassistenten, von denen keiner zuvor ein GRP 1000 oder IMS 1000 benutzt hatte. Mit Hilfe von ACRE waren die Mitarbeiter nach einer zweitägigen Schulung in der Lage, die Wagen und die Software vor Ort zu benutzen.

"Der verlässliche technische und schulungstechnische Support von ACRE war entscheidend für unseren Non-Stop-Betrieb", sagt Suarez. "Es war besonders wichtig, eine zuverlässige Technologie und einen Bereitschaftssupport zu haben, weil wir so weit entfernt waren."

Mit einem Ansatz, der die unerschütterliche Präzision und Effizienz des Amberg IMS 1000 und des GRP 1000 mit der massgeschneiderten Rail-Softwareplattform kombinierte, konnten Suarez' verstreute Vermessungsteams die täglichen Routinen der Schienenverlegung, Inspektion und Berichterstattung erfolgreich unterstützen und validieren.

^{Das Amberg IMS Track Pro ist ein Schienenmess- und Inspektionssystem für Bau und Unterhalt.}

Ergebnisse in Echtzeit

Nach der Positionierung eines Schienensegments inspizierten und verifizierten die Amberg Vermessungsteams das verlegte Gleis vor allem mit der IMS 1000-Lösung, einem Messwagen mit Präzisionssensoren für Spurweite, Überhöhung, Krümmung und Abstand sowie einem robusten Tablet, auf dem die Rail-Software läuft.

Der Vermessungsingenieur stellte das Gerät auf das Gleis, griff auf den theoretischen Eisenbahnplan zu, der auf dem Feldtablett geladen war, und nutzte die eingebaute Totalstation, um einen georeferenzierten Passpunkt aus dem zuvor eingerichteten Netz von über 3'000 Passpunkten zu erfassen. Beim Schieben des Wagens entlang der 1'435 mm breiten Schienen erfassten und vermassen die Sensoren der Maschine kontinuierlich die relative Gleisgeometrie in 3D und protokollierten sofort alle Mängel oder Abweichungen gemäss EN-13848 oder benutzerdefinierten Standards. Mit dem Bewegungs- und Orientierungsvorteil der Inertialmesseinheit (IMU) des Wagens konnten die Teams bis zu 60 m Daten sammeln, bevor sie den nächsten Kontrollpunkt erfassen mussten. Durch die konsequente Messung mit maximaler Genauigkeit kontrollierten und verifizierten die Amberg-Teams in jeder Acht-Stunden-Schicht an sieben Tagen in der Woche zwischen 5 und 10 km Gleis.

"Bei der Messung von Spurweite, Überhöhung und Krümmung mit herkömmlichen, manuellen Methoden hätten wir jedes Segment drei- bis viermal überprüfen müssen, um die relative Genauigkeit sicherzustellen, und die Daten wären nicht in 3D gewesen", sagt Suarez. "Mit dem IMS 1000 kann ein einziges Amberg-Team die Arbeit von drei Mannschaften erledigen. Wir haben das theoretische Layout auf dem Feldtablett, wir erhalten die Messdaten in Echtzeit in einem einzigen Durchgang und wir können sie in Echtzeit mit den theoretischen Daten vergleichen. Es geht um Sekunden im Vergleich zu mehreren Minuten, was den Arbeitsablauf erheblich vereinfacht und Fehler eliminiert."

Die Amberg-Technologie ermöglichte es ihnen auch, die Arbeit während der Nacht fortzusetzen, wobei das einzige Risiko darin bestand, dass unerwünschte Schlangen oder andere Tiere die Arbeit vorübergehend unterbrachen.

"Das IMS 1000 verfügt über eine eigene LED-Beleuchtung, so dass unsere Mitarbeiter genauso effektiv arbeiten konnten wie bei Tageslicht", sagt Suarez. "Wir konnten damit nicht nur acht Stunden nonstop auf der Schiene arbeiten, sondern auch rund um die Uhr Schichten einlegen, was für die pünktliche Lieferung entscheidend war."

^{Amberg Track Pro Field Software}

Datenschleifen

Am Ende jeder Schicht wurden die Felddaten elektronisch an die Zentrale in Palenque zur Verarbeitung geschickt.

Mit Ambergs kundenspezifischer Bahnsoftwareplattform wurden die Feldmessdaten heruntergeladen, um Analysen und Berechnungen für die Erstellung massgeschneiderter Berichte durchzuführen. Die Software analysierte automatisch die Daten der Spurweite, der Überhöhung, der Krümmung, der horizontalen Lage und der Höhe und berechnete automatisch alle Abweichungen vom Entwurf. Alle diese Daten wurden in einer vorgefertigten Berichtsvorlage zusammengestellt und dem Leiter der Gleisproduktion zur Verfügung gestellt, der mögliche Gleisabweichungen prüfte und gegebenenfalls korrigierte. Sobald die Korrekturen vorgenommen wurden, führte das Amberg-Team eine weitere Inspektion durch, um die Richtigkeit der Daten zu bestätigen.

Tägliche Berichte über den Fortschritt und die verifizierten Gleiskilometer wurden auch der mexikanischen Regierung zur Genehmigung vorgelegt.

"Das Tolle an der Software ist, dass wir sofort genaue Daten und Antworten erhalten", sagt Suarez. "Ohne sie würden wir viele Stunden mit Berechnungen und Neuberechnungen verbringen. Durch die automatisierten Berechnungen werden menschliche Fehler vermieden, und wir können schneller Entscheidungen treffen, notfalls auch vor Ort. Ausserdem können wir die Daten in das von den Stopfmaschinen benötigte Format exportieren, um einen rationellen Betrieb zu gewährleisten."

Nach einem Jahr voller Messungen, Inspektionen und Überprüfungen rund um die Uhr haben Suarez und seine Mitarbeiter die Verbindung zwischen Palenque und Escárcega erfolgreich hergestellt, gerade rechtzeitig für die erste Fahrt von López Obrador im Dezember 2023. Obwohl Suarez nicht an Bord war, brauchte er die Fahrt nicht, um zu erkennen, was sie erreicht haben.

"Wir haben bei diesem Projekt viele gute Entscheidungen getroffen", sagt er. "Aber eine der besten war die Wahl der Amberg Ausrüstung. Wir haben eine neue Herangehensweise an die Bestandsvermessung von Gleisen eingeführt - kein einziger Vermesser ist zu manuellen Methoden zurückgekehrt. Und ohne sie hätten wir unseren Zeitplan nicht einhalten können, und wir hätten um ein Vielfaches mehr Personal, mehr Ausrüstung und mehr Zeit benötigt."

Während die letzten verbleibenden Arbeiten an den Abschnitten fünf, sechs und sieben fortgesetzt werden, profitieren die Teams, die für die Instandhaltung der fertiggestellten Bahnabschnitte verantwortlich sind, nun von der Kontinuität der Amberg IMS 1000 und IMS Track Pro Messgeräte, die einen rationalisierten Arbeitsablauf schaffen, der so reibungslos ist wie die Fahrt des Tren Maya selbst.