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16-02-2018 | Straßenbau | Im Fokus | Article

Straßenbau 4.0 oder die autonome Straßenfertigung

Author:
Christoph Berger

Im Projekt "Robot-Straßenbau 4.0 – Autonom arbeitende Maschinen im Straßenbau 4.0" wird erforscht, welche Verbesserungen durch Digitalisierung und Vernetzung beim Straßenbau möglich sind.

In den kommenden drei Jahren wird in dem vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) und der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) geförderten Projekt unter anderem der Einsatz von modernen Sensor- und IT-Systemen erforscht, die die Qualität von der Herstellung des Mischguts bis hin zum Einbau des Asphalts während laufender Arbeiten permanent überwachen.

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2017 | OriginalPaper | Chapter

Konventioneller und modellgestützter Planungsprozess im Infrastrukturbau

Straßen, Wege und Schienen sind aus unserem alltäglichen Lebensraum nicht mehr wegzudenken. Wir benutzen sie, um andere Orte zu erreichen, um Güter zu transportieren, aber auch, um soziale Treffpunkte erreichen zu können. 


Angestrebt wird dabei eine vollständige Neuausrichtung des Straßenbaus, wie Projektleiter Prof. Dr. Alfred Ulrich vom Kölner Labor für Baumaschinen der TH Köln erklärt: "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."

Zusammenführung in einem Informationssystem

Ein 3-D-Modell soll dabei den Ausgangspunkt für den automatisierten Straßenbau der später dann zu bauenden Straße bilden. In dem Modell wird der Soll-Wert dargestellt. Während des eigentlichen Baus erfassen Sensoren an den Baumaschinen dann zum einen den aktuellen Zustand des Belags, ermitteln darüber hinaus aber auch die Positionen von Fräsen oder Walzen. In einem Informationssystem laufen die Daten zusammen, sodass dieses die arbeitenden Antriebe so regelt, dass keine Abweichungen mehr zwischen dem 3-D-Sollwertmodell der Straße und der Ist-Position der Fräswalze, der Einbaubohle oder der Walzbandage bestehen. Garantiert sei durch Einsatz der technischen Systeme zudem, dass bereits während des Einbaus eine Qualitätskontrolle möglich sei – immerhin würde die Sensoren an den Arbeitsmaschinen ohne Unterbrechung Daten in das System übertragen.

In das System sind außerdem auch die Mischanlage sowie die LKWs zur Mischgutanlieferung eingebunden. Welche Vorteile das bietet, wird unter anderem im Kapitel "Digitalisierung im Baugewerbe" des Springer-Fachbuchs "Bits and Bricks: Digitalisierung von Geschäftsmodellen in der Immobilienbranche" erklärt: "Für das Baugewerbe spielt vor dem Hintergrund der begrenzten Lagerkapazitäten und der Notwendigkeit, die richtigen Ressourcen zur richtigen Zeit verfügbar zu haben, insbesondere die exakte Touren- und Routenplanung eine große Rolle, bei der Einzelfahrten zu Gesamttouren gebündelt werden." Ziel sei es dabei, eine möglichst pünktliche Lieferung, eine maximale Auslastung der Lkws sowie kurze Wege zu erreichen. Hierzu greife eine entsprechende Software beispielsweise auf den Fahrerstamm, die Auftragsliste und das digitale Straßennetz zu. Zudem müssten die hinter der Software liegenden Algorithmen weitere Variablen wie die Lenk- und Ruhezeiten oder Mautkosten für eine optimale Routenberechnung berücksichtigen.

Mehr Arbeitssicherheit

Als ein weiteres Ziel des im November 2017 gestarteten Projekts "Robot-Straßenbau 4.0" werden außerdem bessere Arbeitsbedingungen für die Mitarbeiter auf den Baustellen genannt – immerhin seien 2013 mehr als 15.000 Arbeitsunfälle im Straßenbau zu verzeichnen gewesen. "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", sagt Ulrich von der TH Köln. Stattdessen gebe es mehr qualifizierte Tätigkeiten – denn die Maschinenführer würden auch weiterhin benötigt. "Allerdings sind sie von Routineaufgaben entlastet und können sich im Wesentlichen der Prozesskontrolle widmen und im Notfall manuell eingreifen", so der Wissenschaftler.

Mit dem allgemeinen Einsatz von 3-D-Technologien im Straßenbau, zum Beispiel BIM, befasst sich Mathias Obergrießer im Kapitel "Konventioneller und modellgestützter Planungsprozess im Infrastrukturbau" des Springer-Fachbuchs "Digitale Werkzeuge zur integrierten Infrastrukturbauwerksplanung". Darin schreibt er unter anderem, dass "in den verschiedenen Planungsprozessen zur Abwicklung einer Infrastrukturmaßnahme ein enormes Optimierungspotenzial besteht, was sich vor allem durch eine Intensivierung der digitalen Vernetzung und durch den Einsatz neuer Planungsmethoden ausschöpfen lässt." Er weist aber auch darauf hin, warum die Umsetzung noch anhand von 2-D-gestützten Verfahren erfolgt, obwohl bereits erste Ansätze zur 3-D-basierten Modellierung einer Infrastrukturmaßnahme entwickelt wurden.

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