Intelligente Steinschlagüberwachung im Mittelrheintal
Sensorbasiertes
Monitoring für Auffangzäune und Felswände
Steilhänge im UNESCO-Welterbe Mittelrheintal
Projektstandort
Das Mittelrheintal zwischen Bingen und Koblenz ist weltweit bekannt für seine einmalige Kulturlandschaft. Neben Burgen, Weinbergen und historischen Ortschaften ist die Region auch durch geologische Herausforderungen geprägt: extrem steile Hänge, enge Täler und eine geologisch hochaktive Zone aus schieferartigem Gestein. Dieses Gestein ist anfällig für Verwitterung, insbesondere durch Frost-Tau-Wechsel und Wasserinfiltration. Im Laufe der Zeit kommt es vermehrt zu Felsablösungen, Rissbildungen und Hangrutschungen – eine ernstzunehmende Gefahr für Straße, Schiene und Bevölkerung.
Ausgangslage: Akute Gefährdung durch Felsvorsprung mit Sprödbruchverhalten
Im Rahmen eines geologischen Gutachtens wurde an einem besonders exponierten Abschnitt oberhalb einer Bundesstraße und Bahnstrecke ein instabiler Felsvorsprung identifiziert. Die dort vorhandenen Felsschichten weisen ein sprödes Bruchverhalten und eine nur geringe interne Bindung auf. Aufgrund dieser Kombination wurde die Stelle als akut absturzgefährdet klassifiziert. Ein sicherer Rückbau der instabilen Felspartie ist aus logistischen Gründen erst für Ende 2026 vorgesehen. Bis dahin bestand dringender Handlungsbedarf zur temporären Hangsicherung und zum Schutz der darunterliegenden Verkehrsinfrastruktur.
Sicherungsmaßnahme: Installation von zwei Steinschlagschutz-Zäunen mit integrierter Sensorik
Zur passiven Steinschlagabwehr wurden auf einer Länge von 45 Metern zwei Zaunebenen mit unterschiedlichen Höhenlagen errichtet. Diese Auffangzäune dienen der Aufnahme von Steinschlägen und schützen sowohl die darunterliegende Bundesstraße als auch die Bahnstrecke der Deutschen Bahn vor herabfallendem Gestein. Es handelt sich um robuste Drahtseilbarrieren, die im Ernstfall große kinetische Energien aufnehmen können.
Zur Erhöhung der Systemsicherheit und zur Möglichkeit einer Ereigniserkennung in Echtzeit wurden beide Zaunebenen mit einem sensorbasierten Überwachungssystem von Infrasolute ausgestattet. Dieses System umfasst unterschiedliche Sensortypen, redundante Gateway-Technologie, eigenständige Energieversorgung und eine direkte Anbindung an sicherheitsrelevante Infrastrukturen wie das GSM-R-Netz der Deutschen Bahn.
Technisches Monitoring-Konzept: Umfassende Ereigniserkennung und Zustandsüberwachung
1. Geotechnisches Rissmonitoring an der Felswand
Direkt oberhalb der Sicherungszäune wurden an relevanten Felsspalten hochauflösende
Wegaufnehmer (Risssensoren) installiert, die kontinuierlich kleinste Bewegungen entlang der
Schwächezonen messen.
- Messbereich: 0 – 10 mm
- Auflösung: 0,003 mm
- Ziel: Früherkennung von Rissverbreiterungen, Plattenlösungen oder Felsversagen
Die Sensoren dienen der Frühwarnung vor Hangrutschungen oder Steinschlag und sind integraler Bestandteil des geotechnischen Monitoringsystems.
2. Seilzugsensoren an Zaunebenen
Zur strukturellen Überwachung der Auffangzäune wurden Seilzugsensoren verwendet. Diese sind direkt mit der Zaunkonstruktion verbunden und erkennen Bewegungen oder Deformationen infolge eines Steinschlags:
- Robustes, wetterbeständiges Gehäuse (IP65)
- Mechanische Auslenkung des Drahtseils → Umwandlung in elektrische Signale
- Auslösung eines Echtzeit-Alarms bei Überschreiten definierter Schwellenwerte
Durch die lineare Messung können sowohl plötzliche als auch schleichende Bewegungen erkannt und analysiert werden.
3. Sensorleitungen in vier Höhenlagen pro Zaunebene
Jede Zaunebene wurde zusätzlich mit vier vertikal verlaufenden Sensorleitungen ausgestattet. Diese bestehen aus modularen, UV- und temperaturbeständigen Kabelsystemen mit integrierten Sollbruchstellen:
- Redundante Ausführung: vier Leitungsebenen pro Zaunabschnitt
- Schutzklasse: IP68 – geeignet für langfristigen Outdoor-Einsatz
- Mechanische Trennung löst sofortigen Alarm aus
- Einfaches Stecksystem ermöglicht schnellen Austausch beschädigter Segmente
Die Sensorleitungen sind speziell für Monitoring von Drahtseilzäunen und Barrieren gegen Naturgefahren konzipiert und liefern zuverlässige Signale bei realen Steinschlägen, ohne Fehlalarme durch Wind oder Witterungseinflüsse.
4. Gateways mit Dual-Redundanz und LTE/GSM-R Kommunikation
Zur Datenerfassung und Kommunikation wurden zwei redundante Gateways pro Zaunebene installiert. Die Gateways übernehmen die permanente Zustandsabfrage aller angeschlossenen Sensoren:
- Datenerfassung: 1 Hz (sekündlich)
- Kommunikation: LTE (primär) + GSM-R (sicherheitsrelevante Übertragung an Bahn)
- Energieversorgung: 12V Li-Ion-Akku mit zusätzlichem Solarpanel
- Eigenüberwachung: Statusmeldung für Akku, Datenübertragung und Kommunikationskanäl
- Remote-Update-Funktion zur Fernwartung und Nachjustierung
Im Falle eines Steinschlags oder einer kritischen Bewegung erfolgt eine automatische Weiterleitung des Alarms an die Betriebszentrale – einschließlich eines Notfall-Stopp-Befehls für Züge im betroffenen Streckenabschnitt.
Zentrale Plattform für Echtzeit-Analyse und Systemüberwachung
Alle Messdaten laufen in das Infrasolute Online-Datenportal, das speziell für Anwendungen im Bereich Infrastrukturmonitoring und Naturgefahrenmanagement entwickelt wurde:
- Sekundengenaue Visualisierung der Sensorzustände
- Ereignisprotokolle mit Zeitstempel, Auslöser und Ort
- Grafische Darstellung der Rissbewegungen und Zaunbelastung
- Interaktive Karten zur Lokalisierung betroffener Segmente
- Statusanzeigen aller Gateways inkl. Akkustand, Empfang, Kommunikationsstatu
- Vollständige Rückverfolgbarkeit aller Ereignisse und Systemmeldungen
Redundanz und Sicherheit: Monitoring auf höchstem Niveau
- Rechenzentren mit Doppel-Redundanz (Zwei unabhängige Serverstandorte)
- Autarke Energieversorgung vor Ort (Solar/Li-Ion)
- Fernüberwachung & automatisierte Störungseskalation
- Keine permanente Funkstrahlung – Datenübertragung nur bei Ereignis oder Abfrage
Fazit: Modernes Steinschlagschutz-Monitoring als digitale Hangsicherung
Dieses Projekt im Mittelrheintal zeigt exemplarisch, wie intelligente Monitoringlösungen für Hangsicherungen und Auffangzäune im Zusammenspiel mit geotechnischer Frühwarnung den Schutz kritischer Infrastruktur deutlich verbessern können. Die Kombination aus Risssensorik, seilzugsensitiven Auffangzäunen, modularen Sensorleitungen und vernetztem Datenmanagement bildet ein ganzheitliches System zur digitalen Überwachung von Naturgefahrenzonen. Die Lösung von Infrasolute ist dabei skalierbar, wartungsfreundlich und auf zukünftige Anforderungen anpassbar – ein wegweisendes Beispiel für modernes Rockfall Barrier Monitoring, Geotechnisches Monitoring und Strukturelle Sicherheit in alpinen Risikogebieten.
