IT am Bau

Von der Straße in die Cloud

Beim SmartSite-Forschungsprojekt wurden 2016 die Grundlagen für eine dynamische, reaktive Bauprozesssteuerung gelegt. Jetzt führten Topcon und Ammann mit ihren Partnern erstmals eine optimierte Fahrbahnsanierung unter realen Bedingungen durch. Auf gut zwei Kilometern Strecke wurde in der Region Stuttgart die Verbindungsstraße zwischen Bad Boll und Bezgenriet grundhaft saniert und eine komplett neue Oberfläche eingebaut. Federführend bei der ersten realen Umsetzung waren die Unternehmen Topcon mit dem SmoothRide-System und Ammann mit der fachgerechten Verdichtung durch Walzen mit intelligenter Verdichtungsregelung und Messung sowie der Topcon-Maschinensteuerung zur flächendeckenden Verdichtungskontrolle. Laut dem baden-württembergische Verkehrsminister Winfried Hermann soll ab 2018 der Einsatz von hochgenauen, mobilen Scannern zur Erstellung von Punktwolken und einem 3D-Modell im Straßenbau verbindlich werden.

Scannen, planen, bauen

Fotos: Ammann
Fotos: Ammann

Das SmoothRide-System besteht aus dem Dreischritt „Scannen-Planen-Bauen“. Das Besondere an diesem Prozess ist, dass zur Berechnung – etwa der exakten Frästiefe – kein absoluter Höhenbezug mehr notwendig ist. Das SmoothRide-System nutzt rein die vom Straßenscanner RD-M1 gescannten Daten der Bestandsoberfläche. Zudem gelingt es durch SmoothRide, den gesamten Bauprozess schneller, wirtschaftlicher und damit produktiver umzusetzen.

Walzenfahrer
Hier erkennt der Walzenfahrer die geplanten und erledigten Überfahrten.

Willi Reutter, Application Manager Heavy Equipment bei Ammann, kommentiert den Ablauf: „Wir hatten im Forschungsprojekt bereits wichtige Erfahrungen gesammelt, die wir hier in dieses Projekt einfließen lassen konnten. Das Zusammenspiel von Sensortechnik, Maschinensteuerung und der flächendeckenden Verdichtungskontrolle auf unseren drei ARP-95-Walzen mit ACEpro hat ausgezeichnet funktioniert und zu diesem guten Ergebnis wesentlich beigetragen. Die von der Planung vorgegebenen Soll-Daten konnten wir mit der in den Walzen verwendeten intelligenten Verdichtungsregelung ACEpro präzise umsetzen“.

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Er erläutert weiter: „Bei der Bedarfsplanung haben wir für dieses anspruchsvolle Projekt auf die ARP 95 mit flächendeckender Verdichtungskontrolle gesetzt. Die Tandemwalze mit einem Gewicht von 9,5 Tonnen ist gerade für mittlere und große Straßenbauprojekte die beste Wahl. Ihre Doppelschemel-Lenkung mit kleinem Wenderadius, der funktionale Hundegang und die optimal dimensionierten Bandagen wie auch die großen 800-Liter-Wassertanks ermöglichen eine hohe Flexibilität auch auf schmalen Straßen.“

Scan soll zur Pflicht werden

Walzen ARP 95
Die drei eingesetzten Walzen ARP 95 waren mit Topcon-Maschinensteuerung und der flächendeckenden Verdichtungskontrolle von Ammann ausgestattet.

Eine Delegation um Verkehrsminister Winfried Hermann zeigte sich begeistert von der Präzision des SmoothRide-Systems und der Minister bekräftigte seine Ankündigung, dass ab 2018 bei Straßensanierungen ein Verfahren mit vorherigem Scan der Straße und genau definierter Punktdichte sowie Genauigkeit verpflichtend eingesetzt werden muss – Topcon kann diese Anforderungen mit SmoothRide erfüllen.

Raimo Vollstädt, Support GeoPositioning & Machine Control bei Topcon und Projektleiter bei dieser Baumaßnahme: „Wir freuen uns sehr, dass unsere Technologie auch von der Politik so gut angenommen wird – und das Ergebnis spricht ja für sich. Trotz eines engen Zeitplans und Wetterkapriolen konnte das Bauunternehmen pünktlich eine optimal sanierte Straße übergeben“.

So funktioniert das SmoothRide-Verfahren

Zunächst wird per Überfahrt mit dem Scanner RD-M1 der Ist-Zustand erfasst. Diese Daten fließen dann in die Software MAGNET Office Resurfacing und werden zu großen Punktwolken und zum Modell der Fahrbahn. Die RDMC-Maschinensteuerung kann mit diesen Daten den Fräsvorgang exakt ausführen. Durch diese einzigartige Technologie können die eingesetzten Fräsen mit variabler Tiefe immer genau auf das richtige Sollmaß pro Durchlauf abtragen. Beim anschließenden Einbau der Tragschicht asphaltieren die Fertiger, ebenfalls mit SmoothRide-Technologie ausgestattet, auch immer nur in der notwendigen vorgegebenen Stärke. Dabei wird der prozentuale Verdichtungsfaktor berücksichtigt. So lässt sich nach dem Abwalzen eine gleichmäßige, ebene Asphaltoberfläche in der erforderlichen Schichtstärke erzielen. Binder und Decke können somit einfach nach Stärke eingebaut werden.

Alles vernetzt in der Cloud

Die Baustelle unterscheidet sich in wesentlichen Punkten von herkömmlichen Baustellen: Zwar sind auch hier Mischwerk, Lkw, Beschicker, Fertiger und Walze beteiligt. Allerdings sind hier alle Maschinen über eine sich ständig aktualisierende cloudbasierte Lösung zur Bauprozesssteuerung miteinander vernetzt. Das bedeutet in der Praxis, dass sämtliche Prozesse intelligent aufeinander abgestimmt sind: Ziel ist, den Einbau schnell, hochgenau, ressourceneffizient und nachhaltig abzuwickeln. Um prompt auf aktuelle Ereignisse zu reagieren, bietet das cloudbasierte System Rückmeldungen in Echtzeit und Möglichkeiten, um in den Arbeitsablauf einzugreifen. Viele kleine Details wie der exakte Geländeverlauf, die Menge und Temperatur des angelieferten Mischguts sowie Einbauhöhen haben starken Einfluss auf die Qualität der fertigen Straße – daher bietet eine intelligent digital gesteuerte und vernetzte Baustelle großes Potenzial. Auch Wetterdaten fließen in die Planung mit ein – etwa bei aufkommendem Regen oder starkem Wind meldet das System diese Veränderung den Prozessmanagern.

Kurze Wege für den Asphalt

Auch wie schon im vorhergegangenen Forschungsprojekt stammt der Heißasphalt aus der nahe gelegenen Asphaltmischanlage in Gruibingen – ein wesentlicher Faktor, denn Distanz und Zeit spielen eine große Rolle beim Transport des Materials hin zur Baustelle. So konnte durch kurze Wege zwischen den verschiedenen Schauplätzen des Gesamtprojekts garantiert werden, dass die Asphaltmischung die richtige Temperatur behält.

Das Mischwerk produziert zum definierten Zeitpunkt die exakte Menge Mischgut und verlädt dies auf die ebenfalls getakteten Lkw. Die Lkw fahren zum Beschicker. Sie versorgen diesen pünktlich mit der genau festgelegten Asphaltmenge, die auch die zum Einbringen richtige Temperatur aufweist. Dadurch ist das Fertiger-Team in der Lage, das Mischgut optimal einzubringen.

Übrigens: Untersuchungen haben ergeben, dass eine Straße bis zu 30 Prozent länger hält, wenn das verarbeitete Mischgut eine konstante Temperatur hat.

Anschließend folgt gleich die Walze mit intelligenter Verdichtungsmessung sowie Regelung und verdichtet die Asphaltschicht im genau richtigen Maß. Sensoren in den Ammann-Walzen messen die Temperatur und die entwickelte Verdichtungsenergie. Diese Daten werden in die Topcon Walzensteuerung übernommen. Die Zahl der Überfahrten kommt aus der GNSS-Position der Walze. Die Bestandshöhe wiederum wird über hochsensible Sensoren wie der Sonic Tracker ST-3 gemessen.

Thomas Reuter

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