Präzision und Schnelligkeit fürs Nadelöhr

Livermore (USA) – Straßenarbeiten auf einem Inseldamm sind eine besondere Herausforderung. Das Bauunternehmen Van Gelder war mit der Instandsetzung der N518 zur niederländischen Insel Marken beauftragt – mit der Auflage, die einzige Verbindungsstraße dabei tagsüber nicht zu sperren. Die Bauarbeiten auf diesem Teilstück mussten schnell, sicher und sehr präzise sein. Gemeinsam mit dem Unternehmen Infra-Techniek B.V. setzte Van Gelder hier auf das Smooth­Ride-Verfahren von Topcon.

Unweit von Amsterdam verbindet die N518 die Stadt Monnicken­dam über einen Damm mit der Insel Marken. Als einzige Verbindungsstraße ist die Straße somit Hauptverkehrsader und Nadelöhr für die Bewohner und für den Tourismus. Das Unternehmen Van Gelder musste für die Fahrbahnerneuerung auf dem zirka 7,0 km langen Teilstück eine nachvollziehbare Auflage einhalten: Aus Gründen der Erreichbarkeit waren durch die Provinzverwaltung Voll- und Teilsperrungen am Tag untersagt. Mit üblichen, zeitaufwendigen Mess- und Fräsverfahren konnte die Asphaltdecke also nicht erneuert werden.
Die Standardverfahren in der Vermessung stellten zudem durch wiederholte Fahrbahnsperrungen und dem Einsatz von Personen auf dem Damm ein Sicherheitsrisiko dar. Gefragt war daher eine schnelle, sichere und natürlich präzise Lösung. Diese fand sich in der Zusammenarbeit mit dem auf Fräsarbeiten spezialisierten Unternehmen Infra-Techniek. Die Beschleunigung und Vereinfachung der gesamten Bauarbeiten wurde durch Einsatz des SmoothRide-Verfahrens und den Technologielösungen von Topcon, wie wie etwa dem Fahrbahn-Scanner RD-M1, erreicht.

Scanner RD-M1 von Topcon
Ein Teil der Lösung für Van Gelder bestand in der Bestandsaufnahme mit dem Scanner RD-M1 von Topcon. Dieser wurde von Topcon in den Niederlanden erstmals im Rahmen des Smooth­Ride-Konzepts vorgestellt, einem geschlossenen Ablauf für die Fahrbahnerneuerung.
Der RD-M1 bildet den Kern des Systems und nutzt die LiDAR-Technologie („Light Detection and Ranging“ beziehungsweise „Laser Imaging Detection and Ranging“ –„Erkennung und Entfernungsmessung mithilfe von Licht beziehungsweise Laser“). Er wird auf der Anhängerkupplung eines Pkws befestigt. Im Anschluss kann das System kontinuierlich den Abstand zwischen Scanner und Fahrbahn­oberfläche bestimmen. So werden Höhenunterschiede in Länge und Breite bis zu 100-mal pro Sekunde ermittelt. Im RD-M1 sind zudem ein GNSS-Empfänger und eine inertiale Messeinheit (IMU) integriert. Die IMU übernimmt die Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Neigung und der Beschleunigung. Mit diesen Daten können die Bewegungen von Fahrzeug und Scanner korrigiert werden.

Scannen im Verkehrsfluss
Der Scanner RD-M1 nimmt bei Fahrtgeschwindigkeiten bis 80 Kilometer pro Stunde die Fahrbahnoberfläche auf. Das Trägerfahrzeug kann daher während der Vermessung einfach im normalen Verkehr mitschwimmen. So können Sperrungen von Fahrspuren und gefährliche Situa­tionen für Personen wie bei herkömmlichen Vermessungen vermieden werden.
Die Scannerdaten bilden eine Punktwolke, die alle GNSS-Koordinaten und Höhenunterschiede für die Bestandsaufnahme enthält. Die Straßenplaner legen Referenzpunkte fest, die zu Kontroll­zwecken nochmals mit einem GNSS-Rover aufgenommen werden. So lässt sich die Punktwolke in Breite, Länge und Höhe georeferenzieren. Anhand der erfassten Daten wird nun der neue Fahrbahnverlauf geplant, einschließlich exakter Frästiefen unter Berücksichtigung von Mindestschichtstärke, Längs- und Querneigung der neuen Deckschicht.

3D-Fräsmodell spart Ressourcen
Das 3D-Modell, enstanden aus der Punktwolke der beim Scan erhobenen Massendaten, wird für die GNSS-gesteuerten Fräsarbeiten auf die Steuereinheit der Asphaltfräse übertragen – vergleichbar mit dreidimensionalen Geländemodellen für Bagger oder Raupen. Direktsensoren an der Fräsmaschine und ein Referenzmodell steuern die Frästiefe. Nur so wird die automatische Steuerung der Frästrommel exakter als eine Handsteuerung. „Das System kann an die 3D-MC-Box von Topcon angeschlossen werden, was es uns ermöglicht, automatisch die erforderliche Höhe direkt zu fräsen“, erläutert Ton de Jong, Direktor bei Infra-Techniek. Er ergänzt: „Der Vorteil ist, dass wir präziser fräsen können im Vergleich zu früher, als der Fahrer die Zahlen noch eingeben musste.“ Mit dem SmoothRide-Verfahren muss der Maschinenführer keine auf die Straße gesprühten Markierungen mehr ablesen oder die Frästrommel justieren. Er kann sich auf die Maschine selbst und die Verladung des Fräsguts konzentrieren. „Wir hatten früher Abweichungen beim Fräsen von bis zu einem Zentimeter. Das haben wir auf vier Millimeter zurückgebracht“, erklärt Leendert Ripping, Regionaldirektor bei Van Gelder. Und ergänzt: „Dank dem kontrollierten Verfahren entfernen wir nicht zu viel. Das sind weniger Bewegungen, was nachhaltiger ist und zu weniger Behinderungen führt. Die neue Asphaltschicht hat eine konstante Dicke, was die Lebensdauer um Jahre verlängert.“
So kommt der direkten Steuerung von Topcon eine der zentralen Rollen im Gesamtprozess zu. Fräszähne verschleißen nicht so schnell und es wird messbar weniger neuer Asphalt benötigt. Eine gleich­mäßige Asphaltschicht und die höher erwartete Lebensdauer sind die positiven Endergebnisse.

Kontinuierlicher Lernprozess
Vor dem Einsatz von Smooth­Ride auf der N518 nach Marken führten Van Gelder und Infra-Techniek Anfang 2017 einen Probelauf bei einer größeren Maßnahme auf der N235 zwischen den niederländischen Gemeinden Purmerend und Ilpendam durch, der Hinweise für die Vorgehensweise brachte.
Zum einen betraf dies etwa Einstellungen der Sensoren zur Höhensteuerung, es wurden aber auch alternative Steuerungen für verwendete Drittprodukte entwickelt. Die durchgeführten Maßnahmen und Kalibrierungen nährten beim Bauunternehmen Van Gelder die Hoffnung, in Zukunft eventuell sogar weitere Schritte im Arbeitsprozess wegfallen zu lassen, wie den Kontrollscan nach den Fräsarbeiten.
Das Baupersonal fand sich schnell mit der neuen Technologie zurecht, auch wenn zunächst beim neuen Verfahren die gewohnten aufgesprühten Marken und Unterlagen in Papierform fehlten. Die Erfahrung war schließlich durchweg positiv, auch für die Provinzverwaltung und die betroffenen Verkehrsteilnehmer. So gab es keinerlei Beschwerden etwa über lose Asphaltreste.

20.08.2018 von Redaktion

Erschienen in Ausgabe: August 2018 | Seite 35