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Straßenbau 4.0: Mehr Arbeitssicherheit, bessere Qualität

Maschinenführer bekommen qualifiziertere Aufgaben

Die Digitalisierung soll den Straßenbau sicherer machen und die Einbauqualität von Straßenbelägen verbessern. Wie das gelingen kann, daran forschen Wissenschaftler der TH Köln im Forschungsprojekt "Autonom arbeitende Maschinen im Straßenbau 4.0".

Viele aktuelle und zukünftige Straßenbauprojekte in Deutschland werden sich der Instandhaltung und Erweiterung bestehender Straßen widmen müssen. Solche Arbeiten werden in der Regel bei Teilsperrungen durchgeführt, wobei das Bedienpersonal neben den Straßenfertigern oft in direkter Nähe des fließenden Verkehrs arbeiten muss. Das ist eine Ursache für die große Zahl von Arbeitsunfällen im Straßenbau: 15.000 gab es allein im Jahr 2013. Neben dem hohen Arbeitsunfall-Risiko sind Straßenbauer zudem oft Dämpfen, Lärm und Vibrationen ausgesetzt. Wie praktisch wäre es da doch, wenn möglichst viele Arbeitsfunktionen automatisiert durch vernetzte Straßenbaumaschinen ausgeführt würden! Das möglichst weit zu treiben, ist Ziel des Forschungsprojekts, das das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) und die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) über drei Jahre mit 1,7 Millionen Euro fördern.

"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.


3D-Modell gibt Sollwerte vor – autonome, vernetzte Maschinen machen dies zum Ist-Zustand

Ausgangspunkt für den automatisierten Straßenbau soll jeweils ein 3D-Modell der zu bauenden Straße sein. Sensoren an den Baumaschinen erfassen den aktuellen Zustand des Belags und ermitteln die Position der Fräse oder der Walzen. Ein Informationssystem gleicht das Ganze mit dem Sollwert aus dem 3D-Modell ab 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.

Schon während des Einbaus kann dank der Daten in Echtzeit eine Qualitätskontrolle stattfinden. Notwendige Korrekturen soll das System selbständig erledigen. In den Arbeitsprozess sind neben Beschicker, Fertiger und Walze auch die Mischanlage und die Lkws zur Mischgutanlieferung eingebunden, sodass alle Arbeitsfunktionen verknüpft werden.

"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.

Das Kölner Labor für Baumaschinen der TH Köln untersucht bereits seit mehr als zehn Jahren die Automatisierung von Arbeitsfunktionen sowie die Wechselwirkung von Arbeitswerkzeug und Baustoff. In "Straßenbau 4.0" fließen die Ergebnisse aus mehr als einem halben Dutzend bereits abgeschlossener Forschungsprojekte ein.

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