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Seillinienplanung effizient gestalten

Die Holzbringung mit Seilkränen hat im Alpenraum lange Tradition und eine große Bedeutung. Die Planung der Seillinie ist anspruchsvoll und zeitaufwändig. Die WSL hat nun ein Tool zur Optimierung entwickelt.

Im nun abgeschlossenen Projekt wurde evaluiert, wie wissenschaftliche Erkenntnisse der Seilmechanik, Entwicklungen in der Fernerkundung sowie mathematische Optimierungsalgorithmen zu einer effizienteren Seillinienplanung beitragen können. Hauptforschungsfragen sind vergleichende Durchhangberechnungen nach den Methoden von Pestal und Zweifel, ein Algorithmus zur Minimierung der Anzahl Stützen und der Stützenhöhen, eine genauere Berechnung der auftretenden Kräfte sowie die Analyse von Fernerkundungsdaten und Detektionsmethoden zur Stützenbaumidentifikation. Die neuen Methoden wurden zusammen mit ausgewählten Forstunternehmern und Forstbetrieben im Praxiseinsatz getestet und evaluiert.

Abbildung 1: Optimierungsproblem des Seillinienlayouts: Der Algorithmus sucht die Position der Stützen und deren Höhen, so dass die Anzahl der Stützen und die Höhen minimal sind. Geprüft wird dabei, ob (I) ein minimaler Abstand zwischen dem Boden und dem Tragseil gegeben ist, (II) die zulässigen Seilzugkräfte nicht überschritten sind und (III) bei einem Gravitationsbetrieb ein minimaler Gradient im Tragseil gegeben ist.

Das QGIS-Plugin Seilaplan ist ein GIS-basiertes Tool zur Unterstützung der Waldbewirtschaftung für das Designen und die Optimierung von Seillinen-Layouts. Die Abkürzung “Seilaplan” steht für Seilkran Layout Planer. Anhand von definierten Anfangs- und Endkoordinaten, Maschinendaten und weiteren technischen Seillinien-Parametern berechnet das Tool, basierend auf einem digitalen Höhenmodell, das optimale Seillinienlayout. Es werden Position und Höhe der Stützen, sowie die wichtigsten Kennwerte der Seillinie bestimmt. Die Lastwegkurve wird mit dem Algorithmus von Zweifel (1960), einer Kettenlinien-Methode, berechnet. Im 2020 abgeschlossenen Forschungsprojekt «Neue Grundlagen für eine effiziente Seillinienplanung» der Forschungsgruppe Nachhaltige Forstwirtschaft (WSL) unter der Leitung von Dr. Leo Bont erzielten Berechnungen der Lastwegkurven nach Zweifel (1960) deutlich genauere Ergebnisse als mit der weit verbreiteten Methode von Pestal (1961).

Die Seilkranbringung wird auch in Zukunft eine bedeutende Rolle in der Forstwirtschaft spielen, vermehrt auch im Flachland in Beständen mit sensiblen Böden.

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