Vermessungsarbeiten an der Furka-Bergstrecke
Dietmar Bönning
Klaus Habermehl
Hochschule Darmstadt
- University of Applied Sciences
Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwesen
Haardtring 100
64295 Darmstadt
Stephan Rühl
Staatliche Technikakademie Alsfeld
In der Krebsbach 6
36304 Alsfeld
Schematischer Höhenplan der Furka-Bergstrecke (DFB AG)
1 GEODÄTISCHE ARBEITEN ZUR UNTERSTÜTZUNG
DES WIEDERAUFBAUS DER FURKA-BERGSTRECKE
Bald nach dem Beginn des Wiederaufbaus war ersichtlich, dass für die Arbeiten umfangreiche geodätische Arbeiten zur Unterstützung des Wiederaufbaus erforderlich waren. Der Kontakt zur Darmstädter Hochschule entstand durch ein Praktikum des damaligen Studenten Dietmar Litterscheid und Gesprächen mit dem Verwaltungsrat der DFB AG, Wolfgang Schmidt in 1990.
1.1 Das Vermessungsgebiet
Im Gebiet westlich und östlich des Furka-Passes befinden sich die Anlagen der Furka-Bergstrecke. Der Furka-Pass ist Bestandteil einer schon lange bedeutenden Handelsroute in Ost-West-Richtung, vom Engadin bis zum Genfer See. Diese Route nutzt eine geologische Längsfurche aus, verschiedene Gebirgsmassive grenzen hier aneinander. So folgt die Linie der Furka-Oberalp-Bahn der Grenze von Aarmassiv im Norden und Gotthard-Massiv im Süden.
Das Vermessungsgebiet wird begrenzt durch die Ortschaften Oberwald im Westen und Realp im Osten. Beide Orte bilden die Ausgangspunkte für die Passstraße, die Bergstrecke und den Basistunnel. Die Topografie wird bestimmt durch alpine Verhältnisse. Die Höhen der Bahnlinie im Messgebiet liegen zwischen 1350 m (Oberwald) und 2100 m ü.NN (Station Furka) Sommerzeit entspricht das Wetter nicht immer, in den Zentralalpen geht oft ein Kampf zwischen Nord- und Südwetterlage vor sich. Temperaturstürze von 10-20°C sind keine Seltenheit, das Wetter kann sich innerhalb kurzer Zeit stark ändern. So ließ zum Beispiel Schneefall im Juli 1993 die frisch angereisten Studenten erst einmal zur Schaufel greifen, da das Westportal des Scheiteltunnels noch zugeschneit war.
1.2 Grundlagen der Vermessung
Die Vermessungen fanden im Topografischen System der Landesvermessung der Schweiz statt, also musste auch das dortige System beachtet werden. Für die ersten Landeskarten der Schweiz wurde als Abbildungsverfahren die flächentreue unechte Kegelprojektion gewählt. Diese Projektionsart ist dadurch gekennzeichnet, dass trotz der auftretenden Verzerrungen die Flächenverhältnisse erhalten bleiben. Dafür werden jedoch die Winkel stark verzerrt.
Die heutige Landeskarte der Schweiz wird nach dem Verfahren der winkeltreuen schiefachsigen Zylinderprojektion erstellt. Bei diesem Projektionsverfahren berührt der bezogen auf die Erdachse schiefstehende Zylinder die Erdkugel längs dem Großkreis (Breitenkreis), der durch den Kartenmittelpunkt Bern geht und senkrecht zum Meridian von Bern steht. Der Kartenmittelpunkt ist die alte Sternwarte von Bern mit den Koordinaten 600 km / 200 km. Mit dieser Festlegung sind alle Koordinaten positiv und eine Verwechslung von x- und y-Koordinaten ist nicht möglich, da bis 300 km nur x-Werte und ab 450 km nur y-Werte auftreten. Die maximalen Flächenverzerrungen der winkeltreuen schiefachsigen Zylinder-projektion treten in Chiasso (Kanton Tessin) auf und betragen +/- 0,38 Promille. Sie sind somit klein und haben keinen Einfluss auf die Genauigkeit der praktischen Vermessung. Dieses Projektionsverfahren ist in der Schweiz seit 1903 Grundlage des amtlichen Kartenwerks.
Bild 1: Schiefachsige Zylinderprojektion der Landeskarte der Schweiz (Kuonen,Viktor )
Die Beschaffung vorhandener Kartenunterlagen bzw. Vermessungsdaten war nicht immer einfach, hier waren teilweise Vorbehalte in dem militärisch sensiblen Furka-Gebiet gegenüber Ausländern, zudem in Begleitung von Personen aus dem ehemaligen Ostblock, spürbar.
Neben den Karten standen als Grundlage für die Vermessung mehrere Festpunkte zur Verfügung.
- Angaben zu dem Festpunktnetz der Schweiz (Bundesamt für Landestopografie),
- Festpunkte für die Sanierung der Passstraße (Baudepartement des Kantons Wallis),
- Festpunkte der Bergstrecke (Vermessungsbüro Winkler im Auftrag der Bergstrecke).
Diese Punkte aus verschiedenen Mess-Kampagnen waren jedoch nur zum Teil kompatibel. Deshalb mussten die Punkte überprüft und die Unterlagen korrigiert werden.
Bild 2: Abbildung der Meridiane und Großkreise, Koordinatenursprung und –system auf der Landeskarte der Schweiz (Kuonen,Viktor)
1.3 Vermessungsaufgaben
Nach dem Beginn der Arbeiten stellte sich heraus, dass die DFB nur in geringem Umfang über Planunterlagen verfügte. Diese zum Teil rekonstruierten Pläne im Maßstab 1:1000 stammten zu einem großen Teil noch aus dem Jahre 1925 und genügten nicht den Ansprüchen für Eingaben bei den Verwaltungs- und Genehmigungsbehörden.
Waren in den ersten Jahren im Wesentlichen Bestandsaufnahmen erforderlich, so verlagerten sich die Aufgaben mit den Jahren über Planungen und Absteckungen zur Dokumentation der Strecke. Das Gesamtpaket „FURKA-Vermessung“ bestand regelmäßig aus den Teilen
- Vorbereitung der Arbeiten in Darmstadt während des Sommersemesters,
- Vermessungsarbeiten vor Ort in einer vorlesungsfreien Woche im Juli,
- Häusliche Auswertung der Vermessung bis zum Beginn des Wintersemesters.
In den insgesamt 14 Vermessungspraktika ab 1991 standen folgende Arbeitsschwerpunkte zum Teil mehrfach an:
- Überprüfung und Korrekturen der vorhandenen Topografischen Netze,
- Ergänzung und Verdichtung des Festpunktnetzes nach Lage und Höhe,
- Tachymetrische Aufnahmen,
- Profilaufnahmen,
- Aufnahme von Tunnelprofilen und Tunnelausrüstung,
- Überprüfung eines Rutschhanges,
- Absteckung von Trassenverschiebungen,
- Auswertung der Messungen, incl. EDV-Einsatz
- Aufnahmen der Stationsgebäude, zum Teil verformungsgerecht
- Sonderaufgaben,
- Honorarermittlungen,
- Bautechnische Bewertungen von Bauwerken.
Wegen der alpinen Verhältnisse im Vermessungsgebiet waren die geodätischen Arbeiten sehr anspruchsvoll, so lag der höchste Messpunkt bei 2757 m ü. NN. Für die Vermessungsarbeiten wurde das Koordinatensystem der Schweiz zu Grunde gelegt.
Wegen der von üblichen Studienprojekten abweichenden Rahmenbedingungen und wegen der angestrebten Unterstützung des Aufbaus wurde die Aufgabenstellung jeweils mit der DFB AG abgestimmt. Regelmäßig wurden auch zusätzliche Arbeiten aufgenommen, da aktuelle Ereignisse und günstige Konstellationen technischer und personeller Art dies erforderten bzw. ermöglichten. Die Ergebnisse wurden für die Planungs- und Bauarbeiten zur Verfügung gestellt.
1.4 Besondere Aufgaben
Neben den in der Bauvermessung üblichen Aufgaben stellten einige Punkte eine besondere Schwierigkeit dar:
- Im Scheiteltunnel (Länge 1874 m, Höhe ca. 2100 m ü.NN) waren die Ausrüstungen, bauliche Nischen und Steigungen zu bestimmen und zu kartieren. Die Verziehung in der Linienführung (Fehler im Bau 1924) wurde ermittelt.
- Der Kehrtunnel (Länge 578 m, Radius in Gleisachse 80 m, Kehre im Berg um fast 300 gon / 270 Grad) hat durch den Gebirgsdruck erhebliche Verformungen erfahren. Für die Sanierung und für die Genehmigungsverfahren waren die Einschränkungen des Lichtraums zu ermitteln.
- Zwischen den Stationen Gletsch und Muttbach verläuft die Trasse durch einen Rutschhang. Der Versuch, das Maß der Rutschung durch Beobachtungen in mehreren Jahren zu bestimmen, wurde abgebrochen, da die Messungenauigkeiten in der Größenordnung der vermuteten Rutschungen lagen und nicht separiert werden konnten.
- Die Kreuzung Passstraße / Bergstrecke unterhalb von Muttbach stellte einen erheblichen Aufwand dar, sie wurde mehrfach umgeplant. Ging man anfänglich noch von einer planfreien Unterführung der Bergstrecke aus, so änderte sich nach einem Votum der Bürger der Schweiz gegen den Ausbau der Alpenquerungen einiges: Durch das Verbot war die ursprüngliche Finanzierung hinfällig geworden, neue Planungsvorgaben ermöglichten eine plangleiche Kreuzung mit geringeren Anforderungen an die technischen Sicherungsmaßnahmen. Hier wurde die Absteckung der neuen Bahntrasse (auf ca. 1000 m Länge) sowie deren Bestandsvermessung nach deren Bau vorgenommen.
- Auch wenn die deutsche HOAI (Honorarordnung für Architekten und Ingenieure) in der Schweiz nicht gilt, sollten in jeder Übung Honorarermittlungen durchgeführt werden. Ziel war die Einschätzung und der Wert der Vermessungsarbeiten selbst und die Erfahrung der Studierenden mit den Schwierigkeiten der Honorarermittlung.
Bild 3: Triangulation im Hochgebirge (Gemälde von Raphael Ritz, 1829-1894; Kunstmuseum Bern)
2 BEDEUTUNG FÜR DIE KOOPERATION UND FÜR DIE LEHRE
Fast zeitgleich mit der Überlegung, die Vermessungen im Rahmen der Lehrveranstaltungen durchzuführen, hatte bzw. entwickelte der Fachbereich Bauingenieurwesen der Hochschule Darmstadt mehrere Kontakte zu ausländischen Universitäten und so lag es nahe, diese Kontakte zu neuen Partnern in die Aktivitäten mit einzubeziehen.
Für die Teilnehmer an den Vermessungsübungen wurden an einem zusammenhängenden realen Projekt anspruchsvolle Aufgaben durchgeführt. Neben der Vermessung in einem fremden System wurden im Hochgebirge Arbeiten mit Studierenden anderer Hochschulen aus unterschiedlichen Ländern durchgeführt. Zum Einsatz kamen neben den üblichen Geräten auch hochmoderne Instrumente in Vermessung und Auswertung zum Einsatz. Wegen der großen Entfernung zur heimatlichen Hochschule mussten die Arbeitspakete bereits im Vorfeld gut organisiert werden. Der Personal- und Geräteeinsatz musste konkret vorgeplant werden, für Einflüsse von Schlechtwetter musste aber eine ausreichende Flexibilität vorhanden sein. Den Erfordernissen der Arbeitssicherheit musste Rechnung getragen werden, denn zum Teil fanden die Vermessungen im Betriebsfeld der Bahn statt.
Bild 4: Unerwarteter Besuch bei der Vermessungsübung
Die Vorbereitung und die Arbeit an dem realen Projekt des Wiederaufbaus erzeugte eine hohe Motivation der Beteiligten. Sehr motivierend für die Teilnehmer waren die oft einsehbaren Planungen , z. B. von Gebäudeausbauten, Signalplänen auf der Strecke und im Tunnel, die auf Bestandsaufnahmen aus vergangenen Übungen basierten. In der Regel waren in der Ablaufplanung Zeitlücken eingeplant, die häufig nicht für die Messarbeiten benötigt wurden und die Möglichkeit für kurze fachliche als auch touristische Beiprogramme schufen (Kraftwerksbesichtigung, Gletscherwanderung, Baustelle Gotthard-Basistunnel, Besichtigung von Talsperren, Dampfbahn-Fahrt, Hochschule Westschweiz, Fußballspiele, ...).
Bei der Bearbeitung in Gruppen wurden diese regelmäßig mit Teilnehmern aus verschiedenen Nationen gebildet. Dies und die gemeinsame Aufgabenstellung schuf eine gute Grundlage für das Kennenlernen der Teilnehmer. Das betraf Studierende und Betreuer in gleichem Umfang.
Ein wesentliches Anliegen der Organisatoren aber auch der DFB war die Arbeitssicherheit bei den Vermessungsübungen an der Strecke (teilweise bereits im Bahnbetrieb) und abseits davon. Zu den üblichen Randbedingungen kamen an der Furka-Bergstrecke noch das zum Teil sehr schwierige Gelände, die Höhenlage und damit verbunden die konditionellen Anforderungen an die Teilnehmer aber auch die bei studentischen Ereignissen üblichen geselligen Momente. Nach über 15 Jahren an der Furka fiel die Bilanz zur Arbeitssicherheit sehr positiv aus, es erfolgte keine einzige arbeitsbedingte Verletzung!
Die Gespräche mit den Verantwortlichen der DFB im Verlauf der Übungen führten zu Aufgabenstellungen für drei Diplomarbeiten (Diana Harnischfeger, Dietmar Litterscheid, Marco Lutz). Sie sind in den Quellenangaben aufgelistet.
Nach der zehnten Vermessungsübung wurde am 15. September 2000 im Haus der Geschichte in Darmstadt eine vielbeachtete Informationsveranstaltung zu Historie, Wiederaufbau, aktueller Situation und Zukunftsplanung der Furka-Bergstrecke angeboten. Als besonderer Gastredner erschien der Präsident der DFB AG, Peter Schwaller. Er stellte das damals neue Marketing-Konzept vor, mit dem die wirtschaftliche Zukunft der Bergstrecke gesichert werden soll.
Insgesamt wurde mit etwa 35.000 Arbeitsstunden zum Wiederaufbau der Bergstrecke beigetragen. Es soll hier jedoch nicht verschwiegen werden, dass diese Stunden manchmal nicht besonders effektiv (Lehrcharakter!) eingesetzt wurden. Die Zeiten für touristische und gesellige Komponenten sind jedoch nicht enthalten!
3 BETEILIGTE AN DEN VERMESSUNGSÜBUNGEN
Von 1991 bis zum Jahr 2006 fanden insgesamt 14 geodätische Übungen an der Bergstrecke statt. Die jährlichen Teilnehmerzahlen bewegten sich zwischen 25 und 72 Teilnehmern. Insgesamt 488 Teilnehmer wurden gezählt und zum größten Teil von dem logistischen Leiter Roland Müller versorgt. Sie kamen von folgenden Institutionen:
- Hochschule Darmstadt
- Staatliche Technische Universität Ulyanovsk (Russland)
- Staatliche Technikerschule Alsfeld (heute: Staatliche Technikakademie Alsfeld)
- Fachhochschule Wiesbaden (heute: Hochschule Rhein-Main)
- Fachhochschule Gießen-Friedberg (heute: Technische Hochschule Mittelhessen)
- Technische Universität Darmstadt
- Bergische Universität Wuppertal
- Universität VUT Brno (Tschechien)
- Deutsche Bahn AG
- Bolton Institute (Vereinigtes Königreich)
- Technische Universität Tampere TTKK (Finnland)
- Kuopio Polytechnic (Finnland)
- Universität Linköping (Schweden)
- Politechnika Wroclaw (Polen)
- Technische Universität Riga (Lettland)
- Straßenbauverwaltung Estland
In jedem Jahr war die Besetzung „international“, vermutlich auch ein Grund für das besondere Flair der FURKA-Übungen. Dies begründete sich auch durch die Unterbringung im Burgerhaus der Gemeinde Oberwald. Neben den Funktionen Übernachtung, Verpflegung stand es auch für das gesellige Beisammensein zur Verfügung. Die Auswertungen erfolgten dort ebenfalls, in manchen Jahren mit hohem Platzbedarf wurde auch das benachbarte Schulhaus mitgenutzt.
Neben den jeweiligen Mess-Kampagnen wurden die Arbeiten in Darmstadt vor- und nachbereitet und es wurde ein technisches Rahmenprogramm absolviert.
Bei mehreren Vorbereitungen wurde durch die VFB-Sektion Rhein/Main Unterstützung geleistet.
Stark war das Interesse der Medien, so hatten die Vermessungstrupps mehrfach Besuche von Kamerateams und Reportern.
4 SCHLUSS UND DANK
Viele der Teilnehmer an den Vermessungsübungen denken nicht nur an die Arbeit zurück, sondern wollen auch das Erreichte später einmal besichtigen.
Die Vermessungsübungen zur Unterstützung des Wiederaufbaus der Furka-Bergstrecke hatten neben der beabsichtigten Unterstützung auch sehr positive Auswirkungen auf den Studienablauf. Der Dank geht deshalb an viele Personen und Institutionen wegen ihrer Förderung der Übungen und des Kontaktes zu den Partnerhochschulen im Ausland. Besonders bedanken wir uns bei dem „gelernten Vermesser“ Dipl.-Ing. Lutz Deegener vom ASV Darmstadt (heute Hessen Mobil) für die langjährige Mitwirkung bei Vorbereitung, Durchführung und Auswertung der Vermessungsübungen und bei Dipl.-Ing. Hans-Werner Schmidt von der Technikakademie Alsfeld.
Ein besonderer Dank auch an die Dampfbahn-Furka-Bergstrecke (DFB) AG und den Verein Furka-Bergstrecke (VFB) für die finanzielle und ideelle Unterstützung im Lauf der Jahre!
5 LITERATUR / QUELLEN
1 Ralph Schorno: Furka-Bergstrecke, 1991
2 Johannes von Arx: Dampfbahn Furka-Bergstrecke, 2000
3 Beat Moser: Die Dampfbahn Furka-Bergstrecke,
in: Eisenbahn-Journal, 1994
4 Viktor Kuonen: Wald- und Güterstrassen
5 Berichte von DFB AG und VFB
6 Berichte der Übungen FURKA 1991 – 2006
7 Diplomarbeit Dietmar Litterscheid: Planung des Anschlusses der
Furka-Bergstrecke an das Netz der Furka-Oberalp-Bahn im
Bahnhof Oberwald/CH (Straßenplanung, Schienenverkehr)
8 Diplomarbeit Diana Harnischfeger: Stützmauersanierung im Bereich
der Tunnel Alt Senntumstafel I – III (Wasserbau, Geotechnik)
9 Diplomarbeit Marco Lutz: EDV-Bearbeitung von Vermessungsdaten
(Straßenplanung, Vermessung)
10 Internet: www.furka-bergstrecke.ch