Pilotprojekt „Qualitätsstraßenbau 4.0“

Bauprozesse straffen und Qualität erhöhen

Bad Boll, Juli 2018 - Zwei Jahre lang wurde bei Bad Boll nahe Stuttgart die Qualitäts-Baustelle der Zukunft erprobt. In vier Abschnitten auf zwei Teststrecken wurde gelernt, wie man Bauprozesse straffen und die Qualität der Straßen erhöhen kann. Die Erkenntnisse sind nun der Ausgangspunkt für eine neue Praxis – bei manchen Ausschreibungen bereits verpflichtend.


Bauforum24 Artikel (13.07.2018): Topcon Baulaser RL-H5 vorgestellt


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Alle Maschinen wurden mit Topcon-Technologie miteinander vernetzt und in Einklang gebracht

Für das Pilotprojekt „Qualitätsstraßenbau 4.0“ hatte ein Team aus vier Unternehmen unter Leitung der Experten von Drees & Sommer untersucht, wie Prozesse im Straßenbau und die Straßenqualität verbessert werden können. Neben Topcon engagierten sich Baumaschinenhersteller Ammann, Softwarehersteller ceapoint und Bauunternehmen Strabag. Im Frühjahr wurde der Tragschichteinbau des letzten Teilstücks live vor 25 Vertretern der Straßenbauverwaltungen durchgeführt.

Dr. Burkhard Seizer, Infrastrukturberater bei Drees & Sommer, ist sicher, dass „ein unterbrechungsfreier, digital kontrollierter und gleichmäßiger Straßenbauprozess – von der Asphaltanlage über die Anlieferungen zum Beschicker und Fertiger, und zu den Walzen – zu einer flächendeckend guten Qualität und zu Straßen führt, die weitaus länger halten als bisher.“ Topcon bietet dafür Hardware- und Software-Lösungen, von der Datenerfassung, Maschinensteuerung, Online-Monitoring bis zur zentralen, digitalen Qualitätssteuerung.

Faktor 1: Bestandsdatenerfassung und Planung

Mit dem 3D-Straßenscan von Topcon wurde die Topografie der Strecke erfasst
Mit dem 3D-Straßenscan von Topcon wurde die Topografie der Strecke erfasst

Der 3D-Scanner RD-M1 von Topcon ermittelte vom PKW aus, bei bis zu 100 km/h die Fahrbahnoberfläche – ohne Fahrspursperrung. Aus den Daten entstanden über die von Topcon entwickelte Magnet-Software Punktwolken und das Fahrbahnmodell. Der Fahrbahnaufbau wurde zudem für eine Analyse der Schichtdicken über Georadar, Bohrkerne und Rammsondierungen analysiert.

Faktor 2: Dynamische Logistiksteuerung

Ziele der dynamischen Logistiksteuerung waren temperaturabhängige Verladung und kontinuierliche Anlieferung des Mischguts. Temperaturen einzelner Ausbringungen aus der Asphaltanlage und LKW-Fahrzeiten wurden verfolgt. Über eine individuelle Steuerung der LKW-Belade- und Ankunftszeiten bei der Asphaltanlage und Geschwindigkeitsempfehlungen für die Fertiger konnte Mischgut mit einer kontinuierlichen Temperatur ausgebracht wurde.

Von zentraler Bedeutung war dabei die Vernetzung aller Maschinen und eine Digitalisierung der Logistikkette: „Gerade stehen die LKW Schlange vor dem Beschicker“, erläuterte Dr. Marcus Müller, Universität Hohenheim, die Situation vor Ort. „Die beiden Fertiger würden auf einer normalen Baustelle nun Gas geben. Aber das System sagt ihnen, die Geschwindigkeit von 2,5 m/min beizubehalten. Was sie aus ihrer Position heraus nicht erkennen, das System aber schon: Die Asphaltanlage kommt mit der Verladung nicht nach – bei schnellerem Einbau würde es in 40 Minuten zum Stillstand kommen.“

Faktor 3: Technisch stabile Maschinensteuerung

Die Topcon Maschinensteuerung und die Kontrolle über das visualisierende Display in der Asphaltwalze.
Die Topcon Maschinensteuerung und die Kontrolle über das visualisierende Display in der Asphaltwalze

Nur eine plane Basis beim Aufbauhorizont ermöglicht auch eine solide Tragschicht. Um technische Alternativen zu demonstrieren, wurden Teilbereiche mit der Topcon RD-MC-Fertigersteuerung verbaut. Sie ist, neben RD-M1-Roadscanner und der Magnet Software, Teil des Topcon SmoothRide-Systems. Die Schichtstärke wurde begleitend per elektromagnetischer Messung kontrolliert. Bei Verfügbarkeit von Satelliten bietet Topcon außerdem ein Positionierungssystem mittels Tachymeter, das Fräse, Schild oder Bohle mittels Robotik-Totalstation präzise ausrichtet.

Faktor 4: Online-Controlling beim Verdichtungsprozess

Für eine gleichmäßige Verdichtung ist die unmittelbare Kontrolle unabdingbar. Die eingesetzten Ammann-Walzen besaßen ein zusätzliches System zur flächendeckende Verdichtungskontrolle von Topcon, das Überfahrten, Steifigkeit und Temperatur gemessen hat. Die C-63 Maschinensteuerung übernahm die Daten und ermittelte die GNSS-Position der Walzen. In Echtzeit wurden folgenden Walzenführern die Überfahrten vorausfahrender Maschinen angezeigt.

Faktor 5: Mobile Vernetzung des Gesamtprozesses

Eine Echtzeit-Vernetzung führte zum Erfolg der Qualitätsbaustelle 4.0. Jede  Maschine agierte entsprechend den Aktionen anderer Maschinen. Tragende Funktion hatten dabei die Systeme von Topcon, ergänzt durch ceapoint-Apps. Alle Maschinen wurden per GNSS verbunden. Die Anzahl der noch erforderlichen Walzüberfahrten wurde für jede Einbauschicht durch Kontrollen einer Troxler-Sonde bestimmt.

Zuversichtlich in die digitale Zukunft

Dr. Seizer von Drees und Sommer ist überzeugt davon, dass die Qualitätsbaustelle 4.0 sich durchsetzen wird
Dr. Seizer von Drees und Sommer ist überzeugt davon, dass die Qualitätsbaustelle 4.0 sich durchsetzen wird

„Die Ergebnisse sprechen für sich“, so Raimo Vollstädt von Topcon. „Wir konnten sieben Kilometer Straße mit digital vernetzten Maschinen in höchster Qualität einbauen, die viele Jahre Bestand haben wird.“ Die Erkenntnisse dieser Forschungsreihe sind immens. Noch ist der Aufwand einer digitalen Baustelle hoch, die Rentabilität wird sich schrittweise zeigen. Bis 2020 sollen alle Baustellen in Baden-Württemberg digitalisiert sein.

„Der Ball liegt bei den Straßenbauverwaltungen“, so Dr. Burkhard Seizer. Das nötige Handwerkszeug für die Verwaltungen werde aufbereitet und stehe demnächst bereit, zusammengefasst in einem Handbuch. Die Baustelle 4.0 ist abflugbereit.

Weitere Informationen: Topcon, Drees & Sommer | © Fotos: Topcon Deutschland Positioning GmbH


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