Die Analyse des strukturellen Zustands von Straßen sorgt für optimales Weigh In Motion

Die Straßenverwaltung der Tschechischen Republik und ihr lokaler Systemintegrator SPEL waren unter den ersten Kunden, die den neuen Service Structural Road Analysis (SRA) von Kistler genutzt haben. Die Analyse des strukturellen Zustands einer Straße hilft dabei, die richtige Stelle und das beste Sensorlayout für optimales Weigh In Motion zu bestimmen – zwei Schlüsselfaktoren, um die nötige Genauigkeit für die direkte Gewichtskontrolle unter allen Bedingungen zu erreichen.

Automatische Systeme zur Gewichtserfassung von Fahrzeugen – kurz Weigh In Motion (WIM) – gewinnen in vielen Ländern weltweit an Popularität. Sie können für verschiedene Zwecke eingesetzt werden: Überwachung von Straßen, Schutz von Brücken, industrielles Wägen und nicht zuletzt direkte Gewichtskontrolle von überladenen Fahrzeugen. Für letztere Anwendung muss die Technologie strenge Anforderungen erfüllen: Das installierte WIM-System muss eine verlässliche Datenbasis für eine gesetzliche Verfolgung liefern, wofür bestimmte technische Standards zu erreichen sind. In vielen Ländern ist eine Genauigkeit von mindestens 95 Prozent GVW (gross vehicle weight – Fahrzeuggesamtgewicht) für die direkte Gewichtskontrolle erforderlich – zu jeder Zeit und unter allen Bedingungen, unabhängig von Umwelteinflüssen, Betriebsdauer und weiteren Faktoren.

Die Erfahrung der letzten Jahre hat gezeigt, dass die tatsächliche Leistung eines installierten WIM-Systems entscheidend vom strukturellen Zustand de Straße abhängt. Kistler bietet Kunden deshalb einen neuen Service zur Straßenanalyse, um die bestmögliche Leistung ihrer Weigh In Motion-Lösungen zu sichern. Er heißt Structural Road Analysis (SRA) und ist in drei Stufen verfügbar:

• SRA Standard: Standortbewertung anhand von Kundendokumenten (z.B. Zeichnungen, Pläne etc.)
• SRA Plus: Standortbewertung und -analyse anhand von IRI-Daten (International Roughness Index)
• SRA Komplett: Standortbewertung und -analyse anhand von IRI- und FWD-Daten (Falling Weight Deflectometer)

Beste Straßenkenntnis dank tiefer Analyse

Einer der ersten Kunden, die den neuen SRA-Service genutzt haben, war SPEL, der lokale Systemintegrator, der von der Straßen- und Autobahnverwaltung der Tschechischen Republik (ŘSD ČR) beauftragt wurde. Für die geplante Erweiterung einer bestehenden WIM-Station bei Kilometer 8,3 der Autobahn D2 von Břeclav nach Brno wurde eine komplette Straßenanalyse durchgeführt: über eine Länge von 150 Metern auf beiden Spuren in Richtung Brno. Ziel war es, die beste Stelle und das optimale Sensorlayout zu finden, um sowohl die Leistung des Weigh In Motion-Systems zu optimieren als auch seine Lebensdauer zu maximieren.

Eine frühere Untersuchung hatte die Herausforderungen bezüglich des strukturellen Zustands der Straße bereits offengelegt. Also wurde eine vollständige Analyse durchgeführt inklusive Vermessung der Straßenoberfläche, der Belastungskapazität des Asphalts (mittels FWD) sowie von IRI und Tiefe der Spurrillen, um die Unebenheit der Straße in Längs- und Querrichtung zu bestimmen. Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde die Struktur des Straßenbelags modelliert und der Elastizitätsmodul jeder Schicht errechnet. Der Abschlussbericht von Kistler an SPEL lieferte eine tiefgehende Straßenanalyse und -bewertung in Verbindung mit praktischen Hinweisen zu Systemkonfiguration und Sensorlayout.

„Kistler hat die Leitung des gesamten Projekts übernommen inklusive der IRI- und FWD-Services, die von Partnern vor Ort bereitgestellt wurden. Darüber hinaus haben sie uns einen kompletten Bericht über die Straßenqualität mit konkreten Empfehlungen zur Verbesserung der WIM-Station geliefert. Von den Ergebnissen ihrer Arbeit sind wir sehr beeindruckt.“

Miroslav Kolda, Technischer Direktor von SPEL

Datengetriebene Empfehlungen ermöglichen Optimierung von Weigh In Motion

Welche Resultate hat die Straßenanalyse geliefert? Zunächst wurde festgestellt, dass die Grundschicht beider Spuren ziemlich heterogen ist: Der Boden enthält größere Wassermengen, die einen saisonalen Effekt auf die Messgenauigkeit und haben und sogar die Straße beschädigen können. Die Spurrillen überschreiten an manchen Stellen die erlaubten Werte für die Überwachung der Straße, so dass die Stellen zur Installation der Sensoren sehr sorgfältig ausgewählt werden müssen. Spur 1 zeigt insgesamt bessere Qualität und eignet sich im gegebenen Zustand für die direkte Gewichtskontrolle; jedoch wurden hier statt drei Reihen von WIM-Sensoren (statt zwei) empfohlen. Des Weiteren zeigte die Analyse, dass das Weigh In Motion-System auf Spur 2 im bisherigen Zustand den Anforderungen an die direkte Gewichtskontrolle nicht genügt – hier müssen vier Reihen der Lineas Sensoren von Kistler eingesetzt werden, um die gewünschte Genauigkeit bezüglich GVW zu erreichen.

Anschließend wurde ein Simulationsmodell erstellt, um das beste Sensorlayout zu ermitteln, basierend auf den Daten der beiden Spuren. Im Modell werden acht Fahrzeuge sowohl in beladenem als auch unbeladenem Zustand simuliert. Auf dieser Basis wurde ein Bereich zwischen Meter 68 und 84 des betreffenden Autobahnabschnitts als bester Standort für die Sensorinstallation ermittelt. Kistler stellte zusätzlich eine grafische Layout-Empfehlung zur Verfügung: Sie enthält die verschiedenen Sensoranordnungen und Abstände für beide Spuren (siehe Bild).

SPEL hat mit der Analyse des strukturellen Zustands so gute Erfahrungen gemacht, dass man beschloss, sie für jede zukünftige WIM-Installation zu nutzen. „Die in den Tests gewonnenen Informationen sind sehr wertvoll für uns. Die richtige Anzahl der Sensoren zu kennen, den richtigen Standort sowie das ideale Layout und die Zwischenabstände – das alles spart uns viel Zeit und Geld im späteren Verlauf ein“, betont Kolda. Unterdessen hat SPEL einen zweiten SRA-Service bestellt. Das hat zu Gesprächen mit ŘSD ČR über die Einführung von Straßenanalysen als Pflichtanforderung geführt, so dass der neue Service von Kistler bei jeder kommenden WIM-Installation in der Tschechischen Republik vorgeschrieben werden könnte.

Michal Izak, Vertriebsingenieur Verkehrslösungen für Osteuropa bei Kistler, erklärt: „Das ist der beste Vertrauensbeweis, den wir für unseren SRA-Service hätten bekommen können. Wir sind froh, in der Praxis gezeigt zu haben, dass diese Analysen den Aufwand voll und ganz rechtfertigen. Es ist einfach der richtige Weg für die Anwendung der direkten Gewichtskontrolle – sowohl im großen Stil als auch bei einzelnen Installationen für Weigh In Motion. Wir haben bereits eine weitere Anfrage eines Systemintegrators in Tschechien erhalten – ich bin sicher, weitere Länder werden bald folgen.“