Straße der Zukunft

Forschungsprojekt SmartSite erfolgreich beendet

Im Vordergrund die Lkw mit dem fertigen Mischgut, dahinter Beschicker und Fertiger: Wenn der Takt stimmt, ist immer die richtige Menge Material vorhanden.

Filderstadt (ABZ). –  Topcon und Ammann haben beim SmartSite Straßenbau Projekt in Filderstadt dem Fachpublikum aus Bauwirtschaft und Politik bewiesen, dass heute schon über cloudbasierte Prozesssteuerung die digital vernetzte Baustelle möglich ist. Alle Beteiligten sind davon überzeugt, dass dies in wenigen Jahren der Standard auf großen Baustellen sein wird. Großer Bahnhof anlässlich der finalen Informationsveranstaltung zum Projekt SmartSite in Filderstadt: Gäste aus Kommunal-, Landes- und Bundespolitik, Repräsentanten der Konsortialpartner und zahlreiche Fachbesucher aus den Bereichen Straßenbau und Baumaschinen besichtigten die "intelligente" Baustelle, die als Ergebnis des dreijährigen Forschungsprojekts vom Bundeswirtschaftsministerium präsentiert wurde. Unter realen Bedingungen demonstrierten die Teams der Konsortialpartner den Straßenbau der Landesstraße L1205 zwischen Sielmingen und Wolfschlugen, der komplett mithilfe einer cloudbasierten Lösung zur Bauprozesssteuerung durchgeführt wurde.

Topcon Deutschland Positioning hat als Technologiepartner die umfassende Vermessung der Baustelle sowie die individuelle Bereitstellung aller notwendigen Daten für jeden Baustellenmitarbeiter übernommen. Ammann brachte sich mit intelligent gesteuerten Walzen und einer intelligenten Anlagensteuerung des Asphaltmischwerks ein.

Die Gärtnerei Schweizer Baum & Garten: Ein idyllischer Schauplatz, hoch über Stuttgart auf den Fildern gelegen, bildete bei idealem Baustellenwetter den Ausgangspunkt für ein visionäres Projekt: Die abschließende Informationsveranstaltung für das SmartSite-Projekt. Ideal in unmittelbarer Nähe zur Landstraße L 1205 wurde hier in Echtzeit und unter realen Bedingungen der Straßenbau der Zukunft demonstriert. Weit mehr als 100 interessierte Besucher konnten sich live und vor Ort vom perfekten Baustellentakt auf der "Straße der Zukunft" überzeugen. Zum Abschluss des insgesamt dreijährigen Forschungsprojekts, das durch Mittel des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) in Höhe von 2,96 Mio. Euro gefördert wurde, präsentierten die Konsortialpartner die Umsetzung ihrer Forschungsergebnisse auf einer "echten" Straße. Dadurch entwickelt sich das Forschungsprojekt zu einer realen Baumaßnahme, die ihre Qualität künftig im Alltag beweisen wird.

Darauf freut sich auch der baden-württembergische Verkehrsminister Winfried Hermann: "Das Projekt SmartSite zeigt den zukunftsweisenden nächsten Schritt, nämlich die Vernetzung aller Elemente im Asphaltstraßenbau. SmartSite ist also ein Projekt, bei dem die Bauwirtschaft und die Straßenbauverwaltung gemeinsam profitieren. Ich gratuliere allen Beteiligten zur gelungenen Umsetzung."

Dieses 3D-Datenerfassungssystem von Topcon ist flexibel auf nahezu jedem Fahrzeug installierbar und liefert wertvolle Daten bei der Überfahrt.

Diese 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: Das Mischwerk produziert zum definierten Zeitpunkt die exakte Menge Mischgut und verlädt dies auf die ebenfalls getakteten Lkw. Die Lkw machen sich auf die Reise zum Beschicker und versorgen diesen pünktlich mit der genau festgelegten Menge, die der Beschicker dann bei optimalen Temperaturen an den Fertiger übergibt. Dadurch ist das Fertiger-Team in der Lage, das Mischgut bei optimalen Temperaturen einzubringen. Anschließend folgt gleich die Walze mit intelligenter Verdichtungsmessung und verdichtet die Asphaltschicht genau im richtigen Maß. Hochgenaue Sensoren messen die Materialsteifigkeit, die Temperatur, die von der Walze entwickelte Verdichtungsenergie sowie die Zahl der Überfahrten. Auch Wetterdaten fließen dabei in die Planung mit ein: kommen etwa Regen oder starker Wind auf, meldet das System dies und die Maschinenführer können entsprechend reagieren.

Was an der Baustelle erstmals in dieser Komplexität demonstriert wurde – die komplette Vernetzung aller am Prozess beteiligten Maschinen- und Anlagenführer sowie ihrer Maschinen und Anlagen bis hin zum autonomen Fahren der Walze – wird, so sind sich alle Beteiligten sicher, schon in wenigen Jahren der Standard auf großen Baustellen sein. "Smart" eingebaute Straßen bieten ein Plus an Haltbarkeit, verbrauchen weniger Ressourcen, lassen die Prozesse transparent gestalten und verringern Verkehrsbehinderungen durch Sperrungen oder enge Baustellen.

Ziel ist, den Einbau schnell, hochgenau, ressourceneffizient und nachhaltig abzuwickeln. Bisher findet dieser Datenaustausch auf Baustellen fast immer noch in Papierform statt und ist daher für Anpassungen und Veränderungen nicht geeignet.

Das Mischgut wird auf den Beschicker verladen. Dieser füllt dann das Mischgut in den Kübel des Fertigers. Dahinter rollt bereits die Walze zur Verdichtung an.

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 gesteuerte und vernetzte Baustelle großes Potenzial. Wie Dr. Burkhard Seizer, Projektleiter bei Drees & Sommer, in seiner Begrüßung betonte, haben Untersuchungen ergeben, dass eine Straße bis zu 30 % länger hält, wenn das verarbeitete Mischgut eine konstante Temperatur hat.

Ulrich Hermanski, Vice President Construction Business EMEA bei Topcon Positioning, betont, wie wichtig die Teilnahme von Topcon an SmartSite ist: "Wir arbeiten bereits seit Jahren an dieser Thematik und hatten mit AutoBauLog zur Logistiksteuerung ein erstes Projekt in dieser Richtung. Durch die Zusammenarbeit mit der Universität Hohenheim hatten wir schon Kontakte geknüpft, so dass unsere Teilnahme am Konsortium letztlich für Topcon eine logische Folge war. Wir freuen uns sehr, mit unseren Datenerhebungssystemen wesentlich zum Gelingen des SmartSite-Projekts beigetragen zu haben."

Die Expertise von Topcon hat wesentlich dazu beigetragen, dass das SmartSite-Projekt so erfolgreich umgesetzt werden konnte. Dank der hochpräzisen Erfassung des kompletten Geländes mittels UAS-Systemen, wie dem Oktokopter Falcon 8 und dem Sirius Pro oder dem am Auto montierten 3D-Datenerfassungssystem IP-S3, sind exakte Daten für eine reibungslose Planung vorhanden und im System hinterlegt. Anschließend erhält jeder Maschinenführer, ob an der Mischanlage, auf dem Lkw, auf dem Beschicker und dem Fertiger und schließlich auf der Walze genau die für seine Tätigkeit notwendigen Daten auf dem Display. Dank dieser Daten lassen sich entsprechend auch die benötigten Mengen an Mischgut am Fertiger berechnen. Idealerweise kommt der Fertiger nie zum Stillstand, wird immer passend mit der richtigen Menge Material in der richtigen Temperatur beschickt und arbeitet sich langsam vor, direkt gefolgt von der ebenfalls vernetzten Walze, die den Belag im richtigen Maß verdichtet. Weil der Datenabgleich in der Cloud ständig aktualisiert wird, steht jederzeit ein Soll-Ist-Abgleich zur Verfügung.

Die Materialkette von der anderen Seite: Hier wartet die frisch aufgebrachte Schicht auf ihre fachgerechte Verdichtung.

Das von Ammann-Walzen bekannte Verfahren der Verdichtungsmessung in Echtzeit (ACE) ist mit der Topcon-Displaylösung kombiniert, so dass dem Walzenfahrer immer der eigene Fahrweg, noch zu verdichtende Flächen und auch die gesamten Überfahrten auf einen Blick angezeigt werden. Thilo Ohlraun, Vertriebsleiter bei Ammann, betont: "Unsere Walzenfahrer haben durch das Display ständig alle relevanten Werte im Blick. In Kombination mit unserer Verdichtungsmessung wissen unsere Fahrer und das System jederzeit, welche Flächen bereits optimal verdichtet sind oder eine erneute Überfahrt benötigen."

Beteiligt an diesem auf drei Jahre angelegten Forschungsprojekt waren mehrere renommierte Konsortialpartner: Für die übergeordnete Steuerung zeichnete Drees & Sommer verantwortlich. Auf Seiten der Industrie hat neben anderen Partnern Topcon Deutschland Positioning mit verschiedenen Mess-Systemen die gesamte Baustelle hochgenau vermessen und überwachte auch während des Einbaus alle wesentlichen Parameter. Topcon sorgte mit der entwickelten Baustellen-Cloud dafür, dass jeder Beteiligte auf diese Daten Zugriff in Echtzeit hat. Die wissenschaftliche Begleitung des Projekts haben Wirtschaftsinformatiker der Universität Hohenheim übernommen, verantwortlich für die Umsetzung der Dokumentations-Cloud war das Unternehmen ceapoint. Als Konsortialpartner im Bereich Verdichtung hatte das Unternehmen Ammann Verdichtung die Straßenwalzen bereitgestellt sowie die Anlagensteuerung des Mischwerkes den Erfordernissen angepasst. Mit der Firma Ed. Züblin war ein Partner aus dem Bereich Hoch- und Ingenieurbau sowie das Unternehmen Strabag an Bord. Bei der Abschlussveranstaltung lobte auch Verkehrsminister Hermann die Punktlandung aller beteiligter Unternehmen und die Signalwirkung des SmartSite-Projekts für den Straßenbau in Deutschland.

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Dieser Artikel erschien in der Ausgabe Allgemeine Bauzeitung 46/2016.

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