[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen eines Straßenbelages
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Beim Herstellen eines Straßenbelages handelt es sich um einen äußerst komplexen Arbeitsprozess.
An diesem Arbeitsprozess sind üblicherweise nicht nur viele unterschiedliche Arbeitsmaschinen
beteiligt, wie beispielsweise ein Mischwerk, LKWs, Beschicker, Straßenfertiger und
Walzen, sondern auch viele verschiedene Personen mit zum Teil unterschiedlichen Graden
von Erfahrung. Darüber hinaus wird die Herstellung eines Straßenbelages von sehr vielen
Faktoren beeinflusst, beispielsweise von der Temperatur und der Zusammensetzung des
Einbaumaterials, der Dauer des Transports des Einbaumaterials zur Baustelle, der Einbaugeschwindigkeit,
der Einstellung der Verdichtungsaggregate am Straßenfertiger oder gegebenenfalls an
der nachfolgenden Walze, sowie Umwelteinflüssen wie Wind, Temperatur und Feuchtigkeit.
Alle diese Einflüsse können einzeln oder im Zusammenspiel die Qualität des hergestellten
Straßenbelages beeinflussen. Ziel ist es jedoch immer, einen Straßenbelag mit möglichst
hoher Qualität herzustellen, insbesondere mit einem definierten Verdichtungsgrad des
Einbaumaterials beziehungsweise mit einer hohen Stabilität.
[0003] In der Vergangenheit wurden bereits viele Vorschläge gemacht, wie Verfahren und Systeme
zum Aufbringen von Straßenbelag im Hinblick auf einheitlichere Arbeitsergebnisse besser
überwacht, gesteuert oder dokumentiert werden könnten. Beispielsweise offenbart die
DE 101 51 942 B4 ein Arbeitsmaschinen-Managementsystem, bei dem Baufahrzeuge untereinander und mit
einem Baustellenbüro kommunizieren können. Die ausgetauschten Daten können sich beispielsweise
auf Diebstahlinformationen, Bauprojektkosten, Teilebedarfsvorhersagen, Servicebedarfsvorhersagen,
Wetterdaten oder Kraftstoffverbrauch beziehen. Die
DE 60 2004 011 968 T2 beschreibt ein weiteres System zum Informationsaustausch auf Baustellen. Ein Datenaustausch
zwischen mobilen Baufahrzeugen und einem Baustellenbüro erfolgt dort mittels eines
Internet-Protokolls. Die
DE 10 2008 054 481 A1 beschreibt ein Asphaltierungssystem, bei dem die Navigation von Baufahrzeugen auf
einem sogenannten Positionstemperaturmodell beruht. Aufgrund der zunächst abgeschätzten
und dann gemessenen Asphalttemperatur bestimmt das System, wo Verdichtungsfahrzeuge
am Günstigsten eingesetzt werden.
[0004] Gemäß der
US 2004/0260504 A1 können asphaltbezogene Messdaten in einem drahtlosen Kommunikationssystem übertragen
werden. Die
DE 101 51 942 B4 beschreibt, dass jedem Baufahrzeug eine bestimmte Identifikation zugeteilt wird.
Ein weiteres Flottenmanagementsystem für Baufahrzeuge geht aus der
US 6,862,521 B1 hervor. Die
WO 00/70150 A1 beschreibt eine Messung der Asphalttemperatur an einem Straßenfertiger. Die gemessenen
Temperaturdaten werden an einen Verdichter weitergegeben, der dem Straßenfertiger
folgt.
[0005] Die
DE 197 44 772 A1 beschreibt die Bestimmung eines lokalen Verdichtungsniveaus, um einem Verdichter
mitzuteilen, wie oft er über das angegebenen Gebiet fahren muss. Die
DE 694 16 006 T2 beschreibt eine weitere Variante zur Steuerung eines Verdichters, beispielsweise
einer Walze. Die Navigation einer Verdichtungswalze in Abhängigkeit vom Verdichtungsgrad
beim Straßenbau wird auch in der
EP 1 897 997 A2 behandelt.
[0007] Ein Flottenmanagementsystem, das Daten von mobilen Arbeitsmaschinen und deren Position
auf einer Internet-Website anzeigt, ist in der
EP 1 314 101 A1 beschrieben. Die
EP 1 550 096 offenbart ein System, das die Qualität der Asphaltierung oder die Qualität des Asphalts
misst. Ein System zur Bestimmung der Verdichtung eines Asphalts wird in der
EP 0 698 152 B2 angesprochen. Dieses Dokument offenbart Vorgaben für eine Geschwindigkeit beziehungsweise
eines Vorsprungs eines Straßenfertigers vor den nachfolgenden Walzen oder anderen
Verdichtungsmaschinen.
[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und System zum Aufbringen
eines Straßenbelages dahingehend zu verbessern, dass sich Straßenbeläge mit noch höherer
Qualität herstellen lassen.
[0009] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise
durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0010] Herkömmliche Flottenmanagementsysteme für den Baustellenbetrieb können zwar gelegentlich
die Position einzelner LKW erfassen, die das Einbaumaterial an die Baustelle liefern.
Dies verhindert jedoch nicht, dass sich beispielsweise bei Verzögerungen im Einbauprozess
mehrere LKW vor dem Straßenfertiger stauen, so dass das Einbaumaterial auf dem LKW
unerwünscht stark abkühlt. Bei einer zu starken Abkühlung kann das Einbaumaterial
sogar unbrauchbar werden, so dass es aufwändig entsorgt werden muss. Sofern herkömmlich
überhaupt der Logistikprozess der Zulieferkette (die mehrere LKW umfassen kann) gesteuert
wird, geschieht dies herkömmlich nach dem sogenannten "Push-Prinzip", bei dem ein
Mischwerk eine bestimmte Menge von Einbaumaterial (beispielsweise Asphalt) produziert
und diesen Asphalt-Massenstrom über die Zulieferkette beispielsweise im LKW-Pendelverkehr
auf die Baustelle transportiert. Der Straßenfertiger muss sich dann nach dem angelieferten
Massenstrom des Einbaumaterials richten.
[0011] Die Erfindung beruht auf der Idee, dass es weitaus günstiger für die Qualität des
hergestellten Straßenbelages ist, wenn die Baustellenlogistik nach dem sogenannten
"Pull-Prinzip" gesteuert wird. Bei diesem "Pull-Prinzip" steht der Straßenfertiger
im Mittelpunkt. Er gibt die Einbaugeschwindigkeit des Straßenbelages vor und bestimmt
die dazu benötigten Eigenschaften und die Menge an Einbaumaterial. Zu diesem Zweck
erzeugt der Straßenfertiger Anforderungsbefehle und übermittelt sie an das Mischwerk
und/oder an die Zulieferkette. Diese sind dann dazu eingerichtet, in Abhängigkeit
von den jeweiligen Anforderungsbefehlen die Rate der Herstellung des Einbaumaterials
im Mischwerk, die Temperatur des im Mischwerk hergestellten Einbaumaterials und/oder
den mittels der Zulieferkette pro Zeiteinheit an den Straßenfertiger gelieferten Massenstrom
an Einbaumaterial einzustellen.
[0012] Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass direkt am Straßenfertiger
Einflüsse wie Wetter, Defekte, Staus, Pausen oder arbeitsbedingte Änderungen in der
Geschwindigkeit des Straßenfertigers unmittelbar erkannt werden und nun zur Steuerung
des Mischwerks und/oder der Zulieferkette herangezogen werden können. Wenn sich beispielsweise
durch Staus oder Defekte Verzögerungen im Einbauprozess ergeben, kann die Rate der
Herstellung des Einbaumaterials im Mischwerk verlangsamt werden, oder der an den Straßenfertiger
gelieferte Massenstrom kann verringert werden. Damit wird verhindert, dass zu viel
Einbaumaterial produziert oder an die Baustelle transportiert wird, das nicht eingebaut
werden kann oder sich an der Baustelle staut und zu stark abkühlt. Umgekehrt wird
verhindert, dass der Einbauzug zum Stillstand kommt. Eine deutliche Qualitätsverbesserung
wird durch einen möglichst gleichmäßigen Einbauprozess erreicht. Qualitativ ebenso
gravierend wie das Abkühlen des Asphalts auf dem LKW sind Versorgungslücken, bei denen
kein LKW auf der Baustelle ist. Dadurch kühlt der bereits aufgebrachte Asphalt direkt
hinter dem Fertiger ab, ohne dass er nachverdichtet werden kann. Beim Wiederanfahren
besteht zudem die Gefahr, dass quer zur Fahrtrichtung Unebenheiten erzeugt werden.
Damit können Qualitätseinbußen oder Retouren sowie die aufwändige Entsorgung von überschüssig
produziertem Einbaumaterial vermieden werden. Außerdem kann das Einplanen einer im
Endeffekt nicht für den Einbau verwendeten Reserve entfallen. Dadurch werden Ressourcen,
Kosten und Energie eingespart. Der Einsatz erscheint daher sowohl ökologisch als auch
ökonomisch sinnvoll. Wenn am Straßenfertiger erkannt wird, dass ein zügiger Einbau
des angelieferten Einbaumaterials erfolgen kann, kann die Temperatur des im Mischwerk
hergestellten Einbaumaterials verringert werden, da dieses Material wegen des zügigen
Einbaus weniger stark abkühlt. Dadurch lässt sich wiederum Energie einsparen.
[0013] Im erfindungsgemäßen Verfahren kann ein einziges Mischwerk verwendet werden, oder
es können alternativ eine Mehrzahl von Mischwerken verwendet werden, die das von ihnen
hergestellte Einbaumaterial an eine oder an mehrere Baustellen liefern. Im Sinne der
Erfindung umfasst eine Zulieferkette mindestens eines, vorzugsweise mehrere Transportfahrzeuge,
die das Einbaumaterial vom Mischwerk oder den Mischwerken zum Straßenfertiger transportieren.
Ein weiterer Fall kann eine Transportkette zu mehreren Straßenfertigern umfassen,
wobei die Straßenfertiger unterschiedliches Asphaltmischgut einbauen, das in der richtigen
Reihenfolge zugeliefert werden muss (Just-in-Sequence).
[0014] Vorzugsweise wird am Straßenfertiger eine Bedarfsvorschau erstellt, und die Anforderungsbefehle
werden in Abhängigkeit von dieser Bedarfsvorschau erstellt. Die Bedarfsvorschau kann
entweder manuell oder mittels eines geeigneten Computerprogramms erstellt werden.
Sie schätzt ab, welche Menge von Einbaumaterial in einem bestimmten Zeitabschnitt
in der Zukunft verarbeitet werden kann.
[0015] Diese Bedarfsvorschau kann insbesondere einen Arbeitsplan, Störungen des Einbauvorgangs
oder der Zulieferkette, Defekte, Staus und/oder Wetterdaten berücksichtigen. Der Arbeitsplan
legt das beabsichtigte Arbeitsergebnis fest, d.h. den Ort, die Abmessungen und die
Qualität des herzustellenden Straßenbelages. Dabei kann berücksichtigt werden, dass
kompliziertere Geometrien, wie Gullydeckel, enge Kurven oder Kreisel zu einer Verringerung
der Einbaugeschwindigkeit des Straßenfertigers führen werden. Diese erwartete, verringerte
Einbaugeschwindigkeit kann in der Bedarfsvorschau berücksichtigt werden und mittels
der Anforderungsbefehle zu Änderungen am Mischwerk und/oder in der Zulieferkette führen.
[0016] Wenn mehrere Mischwerke vorgesehen sind, wird vorzugsweise eine Änderung der vom
Straßenfertiger angeforderten Menge an Einbaumaterial nach einem Schlüssel proportional
zur Maximalkapazität der einzelnen Mischwerke oder proportional zu der von den einzelnen
Mischwerken bestellten Tagesmenge an Einbaumaterial auf die einzelnen Mischwerke aufgeteilt.
Damit wird ein gleichmäßiger Betrieb des Bauprozesses begünstigt.
[0017] In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in bestimmten Situationen
oder in regelmäßigen Intervallen eine Rückmeldung über den Zustand des Mischwerks
und/oder der Lieferkette an den Straßenfertiger. Auf diese Weise kann dem Straßenfertiger
sowohl ein reibungsloser Betrieb des Mischwerks oder der Zulieferkette signalisiert
werden, als auch Störungen im Betrieb des Mischwerks und/oder der Zulieferkette.
[0018] Besonders günstig ist es dabei, wenn am Straßenfertiger der momentan in der Zulieferkette
befindliche Massenstrom an Einbaumaterial angezeigt wird. Ein Bediener des Straßenfertigers
kann dann die Einbaugeschwindigkeit des Straßenfertigers an diesen zukünftig eintreffenden
Massenstrom anpassen. Auf diese Weise kann beispielsweise bei einer drohenden Unterversorgung
mit Einbaumaterial die Einbaugeschwindigkeit gedrosselt werden, um einen Stillstand
des Straßenfertigers und dadurch bedingte Qualitätseinbußen zu verhindern.
[0019] Zweckmäßig ist es, wenn wenigstens ein Betriebsparameter des Straßenfertigers in
Abhängigkeit von einer Rückmeldung des Mischwerks oder der Zulieferkette bezüglich
der Temperatur oder der Menge des im Zulauf an den Straßenfertiger befindlichen Einbaumaterials
eingestellt wird. Bei den Betriebsparametern kann es sich um eine Einbaugeschwindigkeit
des Straßenfertigers und/oder um einen Betriebsparameter eines Verdichtungsaggregats
des Straßenfertigers handeln, beispielsweise um die Drehzahl von Tampern oder um die
Betriebsparameter von Pressleisten. Auf diese Weise führt das erfindungsgemäße Verfahren
zu einem primär nach dem "Pull-Prinzip" arbeitenden System, das jedoch eine Rückkopplung
und eine dadurch bedingte Optimierung des Betriebs des Straßenfertigers erlaubt.
[0020] In einer weiteren Variante des Verfahrens können Transportmittel der Zulieferkette
am Mischwerk und/oder auf einer Baustelle durch eine Markierung erkannt werden. Bei
dieser Markierung kann es sich um eine optisch oder mit elektromagnetischer Strahlung
auslesbare Markierung handeln, die insbesondere automatisch erfasst wird. Dadurch
kann der Einbauprozess weiter optimiert werden, da genauere Informationen über die
Position der einzelnen Transportmittel sowie über die Dauer des Transports vom Mischwerk
zum Straßenfertiger gewonnen werden können.
[0021] Die Erfindung bezieht sich auch auf ein System zum Aufbringen eines Straßenbelages.
In diesem System umfasst der Straßenfertiger eine Steuerung mit einem Kommunikationsmodul,
das dazu eingerichtet ist, Anforderungsbefehle zu erzeugen und über einen (vorzugsweise
drahtlosen) - Kommunikationskanal an das Mischwerk und/oder an die Zulieferkette zu
übermitteln. Das Mischwerk und/oder die Zulieferkette sind dazu eingerichtet, in Abhängigkeit
von den empfangenen Anforderungsbefehlen die Temperatur des im Mischwerk hergestellten
Einbaumaterials und/oder den mittels der Zulieferkette pro Zeiteinheit an den Straßenfertiger
gelieferten Massenstrom an Einbaumaterial einzustellen. Damit ergeben sich die oben
bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteile.
[0022] Zweckmäßig ist es, wenn die Steuerung des Straßenfertigers ein Bedarfsvorschauermittlungsmodul
aufweist, mittels dessen ein zukünftiger Bedarf der Menge und/oder der Temperatur
von Einbaumaterial abschätzbar ist. Dieses Bedarfsvorschauermittlungsmodul kann beispielsweise
einen in der Steuerung gespeicherten Arbeitsplan berücksichtigen. Je nach dem ermittelten
Bedarf der Menge und/oder der Temperatur von Einbaumaterial können geeignete Anforderungsbefehle
erzeugt und über den Kommunikationskanal an das Mischwerk und/oder an die Zulieferkette
übermittelt werden.
[0023] Vorzugsweise ist am Straßenfertiger oder anderswo auf der Baustelle eine Anzeige
vorgesehen, beispielsweise ein Bildschirm, mittels derer der momentan in der Zulieferkette
befindliche Massenstrom an Einbaumaterial anzeigbar ist. Damit kann dem Bediener des
Straßenfertigers angezeigt werden, wie viel Einbaumaterial in zukünftigen Zeitabschnitten
zur Verfügung steht.
[0024] Besonders günstig ist es, wenn die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Einbaugeschwindigkeit
und/oder mindestens einen anderen Betriebsparameter des Straßenfertigers automatisch
einzustellen in Abhängigkeit von einer über den Kommunikationskanal empfangenen Rückmeldung
über den Zustand des Mischwerks oder der Zulieferkette. Auf diese Weise kann der Betrieb
des Straßenfertigers und dadurch letztendlich die Qualität des Straßenbelages optimiert
werden.
[0025] In der Steuerung können eine Vielzahl von Datensätzen gespeichert sein, die jeweils
eine Gruppe von aufeinander abgestimmten Betriebsparametern repräsentieren. Diese
Datensätze können die meisten der üblicherweise beim Betrieb des Straßenfertigers
auftretenden Situationen abdecken und für jede diese Situationen einen optimierten
Satz von Betriebsparametern zur Verfügung stellen. Auf diese Weise wird der Betrieb
des Straßenfertigers weiter optimiert.
[0026] Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
- Figur 1
- eine vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Systems,
- Figur 2
- eine Darstellung des Straßenfertigers im erfindungsgemäßen System,
- Figur 3
- ein Flussdiagramm bezüglich der Erfassung von Temperaturwerten,
- Figur 4
- das Ergebnis einer Asphalttemperaturmessung und Mittlung am Straßenfertiger,
- Figur 5
- die zeitliche Entwicklung der Verladetemperatur am Mischwerk, und
- Figur 6
- die gemessene Auslieferungstemperatur des Einbaumaterials an der Baustelle.
[0027] Gleiche Komponenten sind in den Zeichnungen jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[0028] Figur 1 zeigt in schematischer Ansicht ein erfindungsgemäßes System 1 zum Aufbringen
eines Straßenbelages 2. Das System 1 umfasst ein Mischwerk 3, in dem Einbaumaterial
4 (beispielsweise Asphalt) hergestellt wird. Dieses Einbaumaterial 4 hat eine bestimmte
Temperatur, wenn es am Mischwerk 3 produziert worden ist. Bei Asphalt kann diese Temperatur
beispielsweise zwischen 130° und 170° Celsius liegen.
[0029] Am Mischwerk 3 wird das Einbaumaterial 4 an eine Zulieferkette 5 übergeben. Diese
Zulieferkette 5 umfasst mehrere Transportfahrzeuge 6, beispielsweise LKW. Die Zulieferkette
5 transportiert das Einbaumaterial 4 vom Mischwerk 3 zu einem Straßenfertiger 7. Der
Straßenfertiger 7 verarbeitet das Einbaumaterial 4 zu einem Straßenbelag 2, der anschließend
optional durch Verdichtungsfahrzeuge wie beispielsweise Walzen (nicht dargestellt)
weiter verdichtet werden kann.
[0030] Das erfindungsgemäße System 1 umfasst ferner einen Kommunikationskanal 8, über den
der Straßenfertiger 7 drahtlos - beispielsweise über ein Internet-Protokoll, Bluetooth,
Infrarotschnittstellen oder den Austausch von SMS-Nachrichten - mit dem Mischwerk
3 und der Zulieferkette 5 kommunizieren kann. Teil dieses Kommunikationskanals 8 ist
ein zentraler Server 9 mit geeigneten Kommunikationsschnittstellen. Dieser Server
9 kann sich beispielsweise in einem Baustellenbüro befinden. Er nimmt vom Straßenfertiger
7 ausgesandte Anforderungsbefehle entgegen, verwaltet diese Anforderungsbefehle und
leitet sie an das Mischwerk 3 beziehungsweise an die Transportfahrzeuge 6 der Zulieferkette
5 weiter. Das Mischwerk ist dazu ausgebildet, die Rate der Herstellung des Einbaumaterials
4 sowie die Temperatur des im Mischwerk 3 hergestellten Einbaumaterials 4 in Abhängigkeit
von den über den Kommunikationskanal 8 empfangenen Anforderungsbefehlen einzustellen,
d.h. gegebenenfalls zu verändern. Die Zulieferkette 5 ist hingegen dazu eingerichtet,
in Abhängigkeit von den erhaltenen Anforderungsbefehlen den pro Zeiteinheit an den
Straßenfertiger 7 gelieferten Massenstrom an Einbaumaterial 4 einzustellen.
[0031] Jedes Transportfahrzeug 6 der Zulieferkette 5 ist mit einer Markierung 10 versehen,
die eine Identifizierung (ID) des jeweiligen Transportfahrzeuges 6 darstellt. Bei
der Markierung 10 kann es sich beispielsweise um einen RFID-Tag handeln, alternativ
um eine optisch erkennbare Markierung, beispielsweise einen ein- oder zweidimensionalen
Barcode oder um das amtliche Kennzeichen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der momentan am Straßenfertiger 7 befindliche LKW 6 mit der Markierung "17" versehen.
[0032] Zum Auslesen der Markierung 10 des jeweiligen Transportfahrzeugs 10 sind sowohl am
Mischwerk 3, als auch an der Baustelle geeignete Erfassungsmittel bzw. Lesegeräte
11 vorgesehen. Diese Erfassungsmittel 11 erfassen automatisch die Markierung 10 eines
an ihnen vorbeifahrenden Transportfahrzeugs 6. Die Identifizierung des erfassten Transportfahrzeugs
6 sowie der Zeitpunkt, zu dem dieses Transportfahrzeug 6 das Erfassungsmittel 11 passiert
hat, werden vom Erfassungsmittel 11 drahtlos an den zentralen Server 9 übermittelt,
um dort verwaltet zu werden. Die Identifizierung des Fahrzeugs kann zusätzlich auch
an anderen für den Prozess interessanten Punkten erfasst werden, z.B. an Baustellenzufahrten.
[0033] Figur 2 zeigt schematisch einen im erfindungsgemäßen System eingesetzten Straßenfertiger
7. Dieser Straßenfertiger umfasst in üblicher Weise ein Fahrwerk 12, einen Gutbunker
13 zur Aufnahme des Einbaumaterials 4, einen Bedienstand 14, eine zum Verdichten des
Straßenbelages 2 vorgesehene Einbaubohle 15 sowie eine Querverteilerschnecke 16, die
vor der Einbaubohle 15 angeordnet ist. Eine zentrale Steuerung 17 des Straßenfertigers
steuert den Betriebsablauf des Straßenfertigers 7. Diese Steuerung 17 umfasst unter
anderem einen Speicher 18, ein Bedarfsvorschauermittlungsmodul 19 sowie ein Kommunikationsmodul
20. An dem Bedienstand 14 ist eine Anzeige 21 vorgesehen, beispielsweise in Form eines
Bildschirms. In der Nähe der Querverteilerschnecke 16, beispielsweise an der Einbaubohle
15, sind ein oder mehrere Temperatursensoren 22 vorgesehen, die die Temperatur des
Einbaumaterials 4 an der Querverteilerschnecke 16 erfassen und an die Steuerung 17
übermitteln. Alternativ lässt sich die Verteilung der Asphalttemperatur von mehreren
Sensoren aufnehmen, die hinter der Einbaubohle montiert sind, oder von einem rückwärtig
zum Dach des Fertigers montierten Scanner, der die Fahrbahnbreite abscannt.
[0034] Im Folgenden werden der Betrieb des erfindungsgemäßen Systems 1 beziehungsweise der
Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Beispiels erläutert.
[0035] Vor Beginn der Baumaßnahme wird ein Arbeitsplan erstellt und in einem Computer gespeichert.
Dieser Arbeitsplan legt die Geometrie, die Dicke, den Verdichtungsgrad und alle anderen
relevanten Parameter zum Beschreiben des herzustellenden Straßenbelages 2 fest. Der
Arbeitsplan wird an den Straßenfertiger 7 übermittelt, um dort im Speicher 18 der
Steuerung 17 gespeichert zu werden.
[0036] Das Mischwerk 3 produziert Einbaumaterial 4, beispielsweise Asphalt. Die Transportfahrzeuge
6 der Zulieferkette 5 werden am Mischwerk mit dem Einbaumaterial 4 beladen, um anschließend
das Einbaumaterial 4 an die Baustelle und insbesondere zum Straßenfertiger 7 zu transportieren.
Die Steuerung 17 regelt den Straßenfertiger 7 so, dass dieser mit möglichst konstanter
Einbaugeschwindigkeit den Straßenbelag herstellen kann. Die Temperatursensoren 22
überwachen während des Einbaus die Temperatur des Einbaumaterials 4 an der Querverteilerschnecke
16 (oder an irgendeiner anderen Stelle am Straßenfertiger 7, wenn dies zweckmäßig
erscheinen sollte). Aus der momentanen Einbaugeschwindigkeit und der an den Temperatursensoren
22 gemessenen Asphalttemperatur sowie unter Berücksichtigung des gespeicherten Arbeitsplans
und gegebenenfalls äußerer Einflüsse wie Wetterdaten berechnet das Bedarfsvorschauermittlungsmodul
19 der Steuerung 17 eine Bedarfsvorschau. Diese gibt an, wie viel Einbaumaterial 4
mit welcher Temperatur in welchen zukünftigen Zeitabschnitten erforderlich ist, um
den Einbauprozess möglichst gleichmäßig ablaufen zu lassen. Beispielsweise könnte
das Bedarfsvorschauermittlungsmodul 19 berechnen, wie viel Einbaumaterial 4 mit welcher
Temperatur innerhalb der nächsten 30 Minuten, innerhalb der sich daran anschließenden
30 Minuten usw. jeweils benötigt wird.
[0037] Aus der Bedarfsvorschau werden in der Steuerung 17 Anforderungsbefehle generiert,
die über den Kommunikationskanal 8 an den zentralen Server 9 übermittelt werden. Von
dort werden die Anforderungsbefehle über den Kommunikationskanal 8 weiter an das Mischwerk
3 und/oder an die Zulieferkette 5 übermittelt. In Reaktion auf die Anforderungsbefehle
kann das Mischwerk 3 die Temperatur des hergestellten Einbaumaterials 4 erhöhen oder
verringern. Beispielsweise kann die Temperatur des Einbaumaterials 4 erhöht werden,
wenn sich zeigt, dass die Transportfahrzeuge 6 für den Transport zur Baustelle länger
brauchen oder vermutet. Bei dieser Temperaturanforderung kann berücksichtigt werden,
dass sich Asphalt auf einem LKW beispielsweise mit zirka 8° Celsius pro Stunde abkühlt.
Wenn die Bedarfsvorschau zeigt, dass in zukünftigen Zeitabschnitten ein langsamerer
Einbau des Straßenbelages 2 zu erwarten ist, beispielsweise an engen Kurven oder komplizierten
Straßengeometrien, kann für diesen zukünftigen Zeitabschnitt ein geringerer Massenstrom
an Einbaumaterial 4 angefordert werden, um unnötige Wartezeiten des Einbaumaterials
4 an der Baustelle zu vermeiden. In diesen zukünftigen Zeiträumen würde die Zulieferkette
5 also weniger Einbaumaterial 4 an den Straßenfertiger 7 liefern.
[0038] Zur Temperaturmessung am Straßenfertiger wird vorzugsweise eine Mittelwertbildung
herangezogen, die anhand von Figur 3 erläutert wird. Diese Mittelwertbildung hat den
Zweck, eine Anforderungsänderung durch Ausreißer zu unterbinden. Im Schritt 30 beginnt
das Verfahren mit einer ersten Temperaturmessung an dem Temperatursensor 22. Der Zähler
n erhält den Wert n = 1.
[0039] Im Schritt 31 wird aus allen n bisher erfassten Temperaturmesswerten ein Mittelwert
T
mittel (n) gebildet. Im Schritt 32 erfolgt eine Abfrage, ob die Zahl n der bisher erfassten
Temperaturmesswerte bereits 10 beträgt (oder einen anderen Wert, sofern über mehr
oder weniger Messwerte gemittelt werden soll). Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt
eine neue Temperaturmessung, die Zahl n der Messungen wird um 1 erhöht, und im Schritt
31 erfolgt abermals eine Mittelwertbildung.
[0040] Nachdem die vorgegebene Zahl von Temperaturmessungen (im Beispiel zehn) erfolgte,
schreitet das Verfahren weiter zum Schritt 33. Dort wird überprüft, ob der Temperaturmittelwert
T
mittel (n) einem Sollwert T
soll entspricht, zumindest innerhalb vorgegebener Toleranzbereiche. Wenn dies der Fall
ist, beginnt das Verfahren wieder mit einer neuen Temperaturmessung im Schritt 30.
Wenn die gemittelte Temperatur hingegen von dem vorgegebenen Sollwert T
soll abweicht, wird im nachfolgenden Schritt 34 ein Temperaturkorrekturwert T
korr berechnet. Dieser besteht aus der Differenz zwischen dem Temperaturwert T
soll und dem Mittelwert T
mittel, zu dem zusätzlich eine Temperaturreserve T
res addiert werden kann. Diese Temperaturreserve T
res berücksichtigt eine Reserve für mögliche Verzögerungen bei der Anlieferung des Einbaumaterials
4 an den Straßenfertiger. Der Korrekturwert T
korr wird anschließend im Schritt 35 vom Kommunikationsmodul 20 der Steuerung 17 über
den Kommunikationskanal 8 dem Verantwortlichen auf der Baustelle und an das Mischwerk
3 übermittelt, woraufhin das Mischwerk 3 die Temperatur des hergestellten Einbaumaterials
4 ändert. Über die identifizierbaren LKW und ihre zugehörigen Mischwerke lassen sich
die Produktionstemperaturen mehrerer Mischwerke parallel überwachen und die Einbautemperatur
homogenisieren.
[0041] In einem Beispiel produziert das Mischwerk 3 Asphalt 4 mit einer Temperatur von 142°
Celsius. Ein LKW 6 transportiert dieses Asphaltmaterial 4 mit einer Fahrtzeit von
45 Minuten an die Baustelle. Bei einer Abkühlungsrate von 8° Celsius pro Stunde kühlt
sich das Einbaumaterial 4 während des Transports um 6° ab, so dass es beim Eintreffen
am Straßenfertiger noch eine Temperatur von 136° Celsius hat. Die Solltemperatur am
Straßenfertiger 7 beim Einbau beträgt jedoch T
soll = 120° Celsius. Das Einbaumaterial 4 könnte also mit einer um 16° Celsius niedrigeren
Temperatur am Mischwerk 3 hergestellt werden. Allerdings wird nun eine Temperaturreserve
T
res von 2° für mögliche Verzögerungen in der Fahrtzeit des LKWs 6 um 15 Minuten berücksichtigt.
Der ans Mischwerk 3 übermittelte Korrekturwert T
korr beträgt daher (120 - 136 + 2) Grad Celsius = -14° Celsius. In Reaktion auf den Erhalt
dieses Anforderungsbefehls stellt das Mischwerk 3 den Asphalt 4 also nun mit einer
neuen Temperatur von 128° Celsius her.
[0042] Insbesondere bei sogenanntem Niedrigtemperaturasphalt spielt das Einhalten der richtigen
Temperatur sowohl in qualitativer, als auch in ökologischer Hinsicht eine bedeutende
Rolle.
[0043] Figur 4 zeigt in einem Temperatur-Zeit-Diagramm sowohl die Temperaturmesskurve 40
an den Temperatursensoren 22, als auch die zeitliche Entwicklung des durch die Mittelwertbildung
gemäß Figur 3 erhaltenen Mittelwerts 41. Die Temperaturmesskurve 40 zeigt drei "Einbrüche",
an denen die gemessene Temperatur stark absinkt. Diese Temperatureinbrüche kennzeichnen
jeweils das Ende des Abkippvorgangs eines Transportfahrzeuges 6. Die Bildung eines
Mittelwerts 41 gleicht diese Temperatureinbrüche aus. Das Absinken der mittleren Temperatur
T
mittel mit der Zeit ist bedingt durch die Speicherung des hergestellten Einbaumaterials
4 am Mischwerk 3 und die sich dadurch ergebene Abkühlung des Einbaumaterials 4.
[0044] Die aktuelle Temperatur des Einbaumaterials 4 am Mischwerk 3 kann entweder am Mischwerk
3 selbst beim Verladen erfasst und über eine Schnittstelle dem System 1 zugeführt
werden, oder sie kann nachträglich über die Angaben auf dem Lieferschein manuell eingegeben
werden.
[0045] Figur 5 zeigt die Entwicklung der mittleren Temperatur 50 mit der Zeit, wobei nun
die Zeitpunkte des Eintreffens der einzelnen Transportfahrzeuge 6 am Straßenfertiger
7 durch Punkte angegeben sind.
[0046] Figur 6 zeigt wiederum die zeitliche Entwicklung des Mittelwerts 41 der gemessenen
Temperatur. Auf der X-Achse ist in Figur 6 nicht nur die Uhrzeit angegeben, sondern
auch eine Ortsangabe. Sie bezeichnet die Länge (Fachbegriff: Stationierung)a, um die
der Einbauprozess seit einem bestimmten Nullpunkt bereits vorangeschritten ist. Ein
vertikaler Balken bei der Uhrzeit 13.00 Uhr beziehungsweise bei der Ortsangabe "30
m" bezeichnet den aktuellen Zeitpunkt. Aus dem bisherigen Verlauf der Temperaturmittelwertkurve
41 wird nun in die Zukunft extrapoliert, um so jenseits des aktuellen Zeitpunkts die
weitere Entwicklung der Temperaturmittelwertkurve 41' abzuschätzen. Gleichzeitig zeigt
Figur 6 eine Minimaltemperatur 51. Das Einbaumaterial 4 kann nur verarbeitet werden,
wenn es mindestens die Minimaltemperatur 51 hat. Der Schnittpunkt der extrapolierten
Temperaturmittelwertkurve 41' und der Minimaltemperatur 51 bezeichnet den Zeitpunkt
in der Zukunft, bis zu dem der Einbauprozess fortgesetzt werden kann.
[0047] Diagramme wie die in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Diagramme können dem Bediener
des Straßenfertigers 7 auf der Anzeigevorrichtung 21 angezeigt werden, damit der Bediener
eine Übersicht über die Entwicklung der Temperatur des Einbaumaterials 4 erhält. Zusätzlich
kann die Zulieferkette 5 dem Straßenfertiger 7 über den Kommunikationskanal 8 Informationen
darüber zukommen lassen, welche Menge an Einbaumaterial 4 derzeit unterwegs ist zum
Straßenfertiger 7 und wann das Eintreffen der einzelnen Transportfahrzeuge 6 an der
Baustelle erwartet wird. Das Mischwerk 3 kann ebenfalls Daten bezüglich der Temperatur
und Menge des hergestellten Einbaumaterials 4 sowie über die Zeitpunkte der Abgabe
bestimmter Liefermengen an die Transportfahrzeuge 6 mittels des Kommunikationskanal
8 an den Straßenfertiger 7 übermitteln. Die Steuerung 17 des Straßenfertigers 7 verarbeitet
diese Informationen und informiert den Bediener des Straßenfertigers 7 mittels der
Anzeigevorrichtung 21 über die in zukünftigen Zeitintervallen erwartete Menge an Einbaumaterial
4. Unter Berücksichtigung dieser Informationen können entweder die Steuerung 17 automatisch
oder der Bediener manuell die Betriebsparameter des Straßenfertigers 7, insbesondere
dessen Einbaugeschwindigkeit, anpassen. Falls Störungen auftreten, beispielsweise
Verkehrsstaus oder ein Ausfall von LKWs 6 entlang der Zulieferkette 5, oder ein Ausfall
oder Produktionsengpässe bei Mischwerken 3, kann der Einbauprozess des Straßenfertigers
7 verlangsamt werden, um qualitätsverschlechternde Unterbrechungen des Einbauprozesses
zu verhindern.
[0048] Wenn mehrere Mischwerke 3 vorgesehen sind, kann eine Änderung des vom Straßenfertiger
7 angeforderten Massenstroms an Einbaumaterial 4 nach einem Schlüssel proportional
zur Maximalkapazität der einzelnen Mischwerke 3 oder proportional zu der von den einzelnen
Mischwerken 3 bestellten Tagesmenge an Einbaumaterial 4 auf die einzelnen Mischwerke
3 aufgeteilt werden.
1. Verfahren zum Aufbringen eines Straßenbelages (2) unter Verwendung mindestens eines
Mischwerks (3) zur Herstellung eines Einbaumaterials (4), eines das Einbaumaterial
(4) zu einem Straßenbelag (2) verarbeitenden Straßenfertigers (7) und einer Zulieferkette
(5), die das Einbaumaterial (4) vom Mischwerk (3) zum Straßenfertiger (7) transportiert,
dadurch gekennzeichnet, dass vom Straßenfertiger (7) an das Mischwerk (4) und/oder an die Zulieferkette (5) Anforderungsbefehle
übermittelt werden, und dass in Abhängigkeit von diesen Anforderungsbefehlen die Rate
der Herstellung des Einbaumaterials (4) im Mischwerk (3), die Temperatur des im Mischwerk
(3) hergestellten Einbaumaterials (4) und/oder der mittels der Zulieferkette (5) pro
Zeiteinheit an den Straßenfertiger (7) gelieferte Massenstrom an Einbaumaterial (4)
eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedarfsvorschau erstellt wird und die Anforderungsbefehle in Abhängigkeit von
der Bedarfsvorschau erstellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedarfsvorschau einen Arbeitsplan, Störungen des Einbauvorgangs oder der Zulieferkette,
Defekte, Staus und/oder Wetterdaten berücksichtigt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn mehrere Mischwerke (3) vorgesehen sind, eine Änderung des vom Straßenfertiger
(7) angeforderten Massenstrom (5) an Einbaumaterial (4) nach einem Schlüssel proportional
zur Maximalkapazität der einzelnen Mischwerke (3) oder proportional zu der von den
einzelnen Mischwerken (3) bestellten Tagesmenge an Einbaumaterial auf die einzelnen
Mischwerke (3) aufgeteilt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückmeldung über den Zustand des Mischwerks (3) und/oder der Zulieferkette (5)
an den Straßenfertiger (7) erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Straßenfertiger (7) der momentan in der Zulieferkette (5) befindliche Massenstrom
an Einbaumaterial (4) angezeigt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betriebsparameter des Straßenfertigers (7) in Abhängigkeit von einer
Rückmeldung des Mischwerks (3) oder der Zulieferkette (5) über die Temperatur oder
die Menge des im Zulauf an den Straßenfertiger (7) befindlichen Einbaumaterials (4)
eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter eine Einbaugeschwindigkeit des Straßenfertigers (7) und/oder
ein Betriebsparameter eines Verdichtungsaggregats (15) des Straßenfertigers (7) ist.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Transportmittel (6) der Zulieferkette (5) am Mischwerk (3) und/oder auf einer Baustelle
durch eine Markierung (10) erkannt werden.
10. System (1) zum Aufbringen eines Straßenbelages (2) mit einem Straßenfertiger (7) zum
Aufbringen eines Straßenbelages (2) aus Einbaumaterial (4), einem Mischwerk (3) zur
Herstellung des Einbaumaterials (4) und einer Zulieferkette (5) zum Transport des
Einbaumaterials (4) vom Mischwerk (3) an den Straßenfertiger (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Straßenfertiger (7) eine Steuerung (17) mit einem Kommunikationsmodul (20) aufweist,
das dazu eingerichtet ist, Anforderungsbefehle zu erzeugen und über einen Kommunikationskanal
(8) an das Mischwerk (3) und/oder an die Zulieferkette (5) zu übermitteln, und dass
das Mischwerk (3) und/oder die Zulieferkette (5) dazu eingerichtet sind, in Abhängigkeit
von diesen Anforderungsbefehlen die Temperatur des im Mischwerk (3) hergestellten
Einbaumaterials (4) und/oder den mittels der Zulieferkette (5) pro Zeiteinheit an
den Straßenfertiger (7) gelieferten Massenstrom an Einbaumaterial (4) einzustellen.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (17) ein Bedarfsvorschauermittlungsmodul (19) aufweist, mittels dessen
ein zukünftiger Bedarf der Menge und/oder der Temperatur von Einbaumaterial (4) abschätzbar
ist.
12. System nach einem der Anspruche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Straßenfertiger (7) eine Anzeige (21) vorgesehen ist, mittels derer am Straßenfertiger
(7) der momentan in der Zulieferkette (5) befindliche Massenstrom an Einbaumaterial
(4) anzeigbar ist.
13. System nach einem der Anspruche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (17) dazu eingerichtet ist, die Einbaugeschwindigkeit und/oder mindestens
einen anderen Betriebsparameter des Straßenfertigers (7) automatisch einzustellen
in Abhängigkeit von einer über den Kommunikationskanal (8) empfangenen Rückmeldung
über einen Zustand des Mischwerks (3) oder der Zulieferkette (5).
14. System nach einem der Anspruche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerung (17) eine Vielzahl von Datensätzen gespeichert sind, die jeweils
eine Gruppe von aufeinander abgestimmten Betriebsparametern repräsentieren.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Verfahren zum Aufbringen eines Straßenbelages (2) unter Verwendung mindestens eines
Mischwerks (3) zur Herstellung eines Einbaumaterials (4), eines das Einbaumaterial
(4) zu einem Straßenbelag (2) verarbeitenden Straßenfertigers (7) und einer Zulieferkette
(5), die das Einbaumaterial (4) vom Mischwerk (3) zum Straßenfertiger (7) transportiert,
dadurch gekennzeichnet, dass vom Straßenfertiger (7) an das Mischwerk (4) Anforderungsbefehle übermittelt werden,
und dass in Abhängigkeit von diesen Anforderungsbefehlen die Rate der Herstellung
des Einbaumaterials (4) im Mischwerk (3) und/oder die Temperatur des im Mischwerk
(3) hergestellten Einbaumaterials (4) eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedarfsvorschau erstellt wird und die Anforderungsbefehle in Abhängigkeit von
der Bedarfsvorschau erstellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedarfsvorschau einen Arbeitsplan, Störungen des Einbauvorgangs oder der Zulieferkette,
Defekte, Staus und/oder Wetterdaten berücksichtigt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn mehrere Mischwerke (3) vorgesehen sind, eine Änderung des vom Straßenfertiger
(7) angeforderten Massenstroms (5) an Einbaumaterial (4) nach einem Schlüssel proportional
zur Maximalkapazität der einzelnen Mischwerke (3) oder proportional zu der von den
einzelnen Mischwerken (3) bestellten Tagesmenge an Einbaumaterial auf die einzelnen
Mischwerke (3) aufgeteilt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückmeldung über den Zustand des Mischwerks (3) und/oder der Zulieferkette (5)
an den Straßenfertiger (7) erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Straßenfertiger (7) der momentan in der Zulieferkette (5) befindliche Massenstrom
an Einbaumaterial (4) angezeigt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betriebsparameter des Straßenfertigers (7) in Abhängigkeit von einer
Rückmeldung des Mischwerks (3) oder der Zulieferkette (5) über die Temperatur oder
die Menge des im Zulauf an den Straßenfertiger (7) befindlichen Einbaumaterials (4)
eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter eine Einbaugeschwindigkeit des Straßenfertigers (7) und/oder
ein Betriebsparameter eines Verdichtungsaggregats (15) des Straßenfertigers (7) ist.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Transportmittel (6) der Zulieferkette (5) am Mischwerk (3) und/oder auf einer Baustelle
durch eine Markierung (10) erkannt werden.
10. System (1) zum Aufbringen eines Straßenbelages (2) mit einem Straßenfertiger (7)
zum Aufbringen eines Straßenbelages (2) aus Einbaumaterial (4), einem Mischwerk (3)
zur Herstellung des Einbaumaterials (4) und einer Zulieferkette (5) zum Transport
des Einbaumaterials (4) vom Mischwerk (3) an den Straßenfertiger (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Straßenfertiger (7) eine Steuerung (17) mit einem Kommunikationsmodul (20) aufweist,
das dazu eingerichtet ist, Anforderungsbefehle zu erzeugen und über einen Kommunikationskanal
(8) an das Mischwerk (3) zu übermitteln, und dass das Mischwerk (3) dazu eingerichtet
ist, in Abhängigkeit von diesen Anforderungsbefehlen die Temperatur des im Mischwerk
(3) hergestellten Einbaumaterials (4) und/oder die Rate der Herstellung des Einbaumaterials
(4) im Mischwerk (3) einzustellen.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (17) ein Bedarfsvorschauermittlungsmodul (19) aufweist, das dazu eingerichtet
ist, einen zukünftigen Bedarf der Menge und/oder der Temperatur von Einbaumaterial
(4) abzuschätzen.
12. System nach einem der Anspruche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Straßenfertiger (7) eine Anzeige (21) vorgesehen ist, mittels derer am Straßenfertiger
(7) der momentan in der Zulieferkette (5) befindliche Massenstrom an Einbaumaterial
(4) anzeigbar ist.
13. System nach einem der Anspruche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (17) dazu eingerichtet ist, die Einbaugeschwindigkeit und/oder mindestens
einen anderen Betriebsparameter des Straßenfertigers (7) automatisch einzustellen
in Abhängigkeit von einer über den Kommunikationskanal (8) empfangenen Rückmeldung
über einen Zustand des Mischwerks (3) oder der Zulieferkette (5).
14. System nach einem der Anspruche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerung (17) eine Vielzahl von Datensätzen gespeichert sind, die jeweils
eine Gruppe von aufeinander abgestimmten Betriebsparametern repräsentieren.