Explorando, com segurança, túneis de 148 anos com mapeamento LiDAR

LiDAR

Utilizando o mapeamento LiDAR, a Wingfield Scale and Measure explorou e escaneou o interior de túneis ferroviários abandonados há mais de 60 anos para prepará-los para uma nova função. 

Em 1956, a última locomotiva a vapor passou pelos túneis Wray e Sidling em Rockhill Furnace, parte da linha ferroviária de carvão de 51,5 km. Mais de 60 anos depois, os túneis estão sendo acessados novamente, desta vez para levar turistas a Rockhill Furnace e às cidades vizinhas. 

Escavados em 1874, os túneis faziam parte da Ferrovia East Broad Top, uma das primeiras ferrovias da América a usar a linha de bitola estreita, permitindo a construção de curvas mais acentuadas e pontes mais leves devido ao trilho menor. Agora, a mais antiga ferrovia de bitola estreita a leste das Montanhas Rochosas, fazem parte do programa de reabilitação em constante expansão da linha de 43,5 km, incluindo os túneis Wray e Sidling. 

A Fundação Ferroviária East Broad Top (EBT) é uma fundação sem fins lucrativos dedicada a restaurar e preservar as linhas ferroviárias, seis locomotivas a vapor, oficinas de fabricação de trens e motores, e outros vagões de passageiros e carga. O foco agora é reabilitar os túneis Wray e Sidling. 

O primeiro passo para compreender a condição e a melhor abordagem para a reabilitação dos túneis, é obter dados em vídeo e LiDAR do interior de cada túnel. Isso é um desafio, uma vez que túneis antigos e fora de uso representam um risco de segurança com a possibilidade de colapso ou assentamento do solo. Antes iniciar as coletas dentro do túnel, é necessária uma inspeção e, se necessário, um escoramento da estrutura de suporte. Isso pode causar longos atrasos e aumentar os custos do projeto de reabilitação. 

A equipe da Wingfield Scale and Measure, uma empresa de soluções de medição, estava bem ciente dessas preocupações quando foi contratada para fornecer ao EBT os dados para iniciar o planejamento de reabilitação dos túneis. Sabendo que os robôs terrestres eram inadequados devido às condições desconhecidas do terreno, a Wingfield optou por usar o Hovermap, montado em um DJI Matrice 300 RTK para captura de dados. 

À esquerda, Austin Brooks e à direita, James Kenney da Wingfield Scale & Measure. Conhecendo os possíveis perigos no túnel desativado, a equipe de Wingfield enviou um drone com o Hovermap instalado para investigar sua condição.

Na primavera de 2022, a equipe da Wingfield passou um dia realizando levantamentos com receptores GNSS, além de dados LiDAR aéreos e terrestres dos túneis Wray e Sliding. 

Com a câmera do Matrice 300 RTK e o Hovermap instalado na aeronave, eles usaram o modo Pilot Assist do Hovermap para navegar pelos túneis, com a câmera do Drone fornecendo o vídeo para visualização em primeira pessoa para inspeção visual. A prevenção de colisão omnidirecional do Hovermap e a capacidade de voo negado por GPS, disponíveis no modo Pilot Assist, atuam como uma bolha de segurança ao redor do Drone, mantendo o equipamento e o túnel seguros. Em determinado momento durante a exploração do túnel, o drone perdeu a ligação com os controles do operador e o Hovermap ativou o seu protocolo de perda de comunicação e começou a planar e executar um retorno seguro ao ponto de decolagem – outra medida para garantir a segurança do equipamento e do túnel. 

O escaneamento LiDAR de dentro do túnel de 148 anos mostrou conjuntos de madeira de apoio desabados, justificando a decisão de enviar um drone em vez de pessoas. 

O envio de um Drone foi confirmado como a melhor opção de ação quando a equipe da Wingfield descobriu, por meio da varredura, que os conjuntos de madeira de apoio haviam desabado dentro do túnel, o que de outra forma exigiria escoramento antes da entrada de pessoal e limitaria os veículos autônomos terrestres. 

De volta ao escritório, a equipe da Wingfield aproveitou a integração do Maptek Point Studio e do Hovermap, bem como de seus próprios fluxos de trabalho de importação personalizados para facilitar a importação e pós-processamento dos dados do Hovermap. O Maptek Point Studio também foi usado para combinar todas as varreduras LiDAR, bem como dados de fotogrametria usando fluxos de trabalho proprietários da Wingfield para produzir um único conjunto de dados. Usando o Point Studio, o conjunto de dados combinado foi georreferenciado com coordenadas do plano local, filtrado e verificações de controle de qualidade realizadas antes da exportação dos resultados finais. 

Juntamente com os resultados finais do conjunto de dados, vídeos e capturas de tela foram fornecidos ao EBT. Isso será utilizado pelas empresas de reabilitação para melhor planejar e definir o escopo do projeto de reabilitação dos túneis. A partir do planejamento dos requisitos de segurança, esses dados também serão utilizados para medir o material a ser removido, bem como a quantidade de entrada de água e as condições gerais dos túneis. Os dados precisos permitirão que os empreiteiros forneçam orçamentos mais precisos para garantir que estejam dentro do prazo e do orçamento. 

A capacidade de mapear rapidamente o interior dos túneis com um Hovermap instalado no Drone reduziu o tempo da Wingfield em campo, uma economia que eles repassaram ao EBT. 

“Sem o uso do Hovermap, não teria sido possível atingir o nível de coleta de dados neste projeto”, diz James. 

O resultado final também fornece ao EBT um registro histórico da condição dos túneis em um momento conhecido – algo que não foi concluído desde que os túneis foram construídos pela primeira vez em 1874. 

A equipe Wingfield combinou todas as varreduras LiDAR e dados de fotogrametria usando seus fluxos de trabalho proprietários para produzir um único conjunto de dados, fornecendo ao EBT um relato atualizado e preciso do estado do túnel. 

A Wingfield Scale and Measure  é uma das poucas empresas no mundo especializada em balanças de laboratório a balanças ferroviárias, ao mesmo tempo que trabalha com sistemas de mapeamento e medição de última geração. Os sistemas de medição variam de estações totais, scanners LiDAR terrestres, UAVs LiDAR autônomos, transportadores automatizados, sistemas volumétricos de caminhões e trilhos.