Sicherheit und Qualität im Straßenbau 4.0. Forschungsprojekt -
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Forschungsprojekt

Sicher­heit und Quali­tät im Stra­ßen­bau 4.0

Prof. Dr. Ulf Zander, Leiter der Abteilung Straßenbautechnik der BASt, Prof. Dr. Alfred Ulrich und Dr. Tobias Miethaner, Leiter der Abteilung „Digitale Gesellschaft“ im BMVI. Foto: BMVI
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Beschäf­tigte im Stra­ßen­bau sind weit­rei­chen­den Gefah­ren ausge­setzt: Neben dem erhöh­ten Risiko für Arbeits­un­fälle sind Dämpfe, Lärm und Vibra­tio­nen belas­tende Fakto­ren. Das Forschungs­pro­jekt „Auto­nom arbei­tende Maschi­nen im Stra­ßen­bau 4.0“ unter Leitung der TH Köln hat das Ziel, die Arbeits­si­cher­heit auf Baustel­len sowie die Einbau­qua­li­tät der Stra­ßen­be­läge zu verbes­sern.

Dafür wollen die Projekt­part­ner die Arbeits­funk­tio­nen auto­ma­ti­sie­ren und die Stra­ßen­bau­ma­schi­nen vernet­zen. Das Bundes­mi­nis­te­rium für Verkehr und digi­tale Infra­struk­tur (BMVI) und die Bundes­an­stalt für Stra­ßen­we­sen (BASt) fördern das Projekt über drei Jahre mit 1,7 Millio­nen Euro.

Stra­ßen­bau 4.0

Mit unse­rem Forschungs­pro­jekt stre­ben wir eine voll­stän­dige Neuaus­rich­tung des Stra­ßen­baus an. Bislang arbei­ten die Bauma­schi­nen weit­ge­hend unab­hän­gig vonein­an­der. Wir ermög­li­chen den Infor­ma­ti­ons­aus­tausch zwischen den Maschi­nen­ele­men­ten und verbin­den sie zu einem Gesamt­sys­tem, das den Arbei­tern mehr Sicher­heit bietet und ein quali­ta­tiv besse­res Ergeb­nis liefert“, sagt Projekt­lei­ter Prof. Dr. Alfred Ulrich vom Kölner Labor für Bauma­schi­nen der TH Köln. Projekt­part­ner sind die TU Darm­stadt, die 3D Mapping GmbH, die MOBA Mobile Auto­ma­tion AG sowie die TPA GmbH.

Als Ausgangs­punkt für den auto­ma­ti­sier­ten Stra­ßen­bau dient ein 3D-Modell der zu bauen­den Straße. Dieses stellt den Soll­wert, also das Ziel des Prozes­ses, dar. Senso­ren an den Bauma­schi­nen erfas­sen den aktu­el­len Zustand des Belags und ermit­teln die Posi­tion der Fräse oder der Walzen. Ein Infor­ma­ti­ons­sys­tem bringt die Infor­ma­tio­nen zusam­men und regelt die arbei­ten­den Antriebe so, dass keine Abwei­chung mehr zwischen dem 3D-Sollwertmodell der Straße und der Ist-Position der Fräs­walze, der Einbau­bohle oder der Walz­ban­dage besteht.

Da die Senso­ren an allen Arbeits­ma­schi­nen laufend Daten liefern, ist eine Quali­täts­kon­trolle schon während des Einbaus möglich. Notwen­dige Korrek­tu­ren nimmt das System auto­nom vor. Neben Beschi­cker, Ferti­ger und Walze sind auch die Misch­an­lage sowie die LKWs zur Misch­gut­an­lie­fe­rung einge­bun­den, so dass alle Arbeits­funk­tio­nen verknüpft werden.

Projekt­ziel: Bessere Arbeits­be­din­gun­gen und Quali­tät

Ein Groß­teil der aktu­el­len und künf­ti­gen Stra­ßen­bau­pro­jekte in Deutsch­land wird die Instand­hal­tung und Erwei­te­rung bestehen­der Stra­ßen betref­fen und in der Regel bei Teil­sper­run­gen durch­ge­führt. Das Bedien­per­so­nal neben den Stra­ßen­fer­ti­gern muss daher oft in direk­ter Nähe des flie­ßen­den Verkehrs arbei­ten; eine Ursa­che für die große Zahl von Arbeits­un­fäl­len im Stra­ßen­bau. Alleine im Jahr 2013 waren es mehr als 15.000, so das Ergeb­nis einer Erhe­bung der BG Bau. Hinzu kommen Belas­tun­gen wie Dämpfe, Staub, hohe Tempe­ra­tu­ren, Lärm und Schwin­gun­gen durch die Maschi­nen.

In der auto­no­men Stra­ßen­fer­ti­gung sind die Arbeits­plätze, die am stärks­ten unter diesen Belas­tun­gen leiden, künf­tig nicht mehr nötig. Kein Arbei­ter muss mehr neben den Maschi­nen mitlau­fen, die Quali­tät über­prü­fen und Einstel­lun­gen vorneh­men. Statt­des­sen gibt es mehr quali­fi­zierte Tätig­kei­ten. Denn die Maschi­nen­füh­rer werden weiter­hin benö­tigt. Aller­dings sind sie von Routi­ne­auf­ga­ben entlas­tet und können sich im Wesent­li­chen der Prozess­kon­trolle widmen und im Notfall manu­ell eingrei­fen“, erläu­tert Prof. Ulrich.

 

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