STRASSENFERTIGER MIT VERDICHTUNGSSTEUERUNG

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Straßenfertiger sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers.

[0002] Im Straßenbau findet man häufig ein Planum, also einen für den Auftrag eines Straßenbelags vorbereiteten Untergrund, vor, welcher noch Unebenheiten aufweist. Demzufolge müssen beim Einbau des Straßenbelags diese Unebenheiten ausgeglichen werden, um eine ebene Fahrbahnoberfläche zu erhalten. Dazu ist es bislang bekannt, die Nivellierzylinder eines Straßenfertigers anzusteuern, um mittels konventioneller Nivellierung die Schichtdicke des Straßenbelags zu variieren, so dass Vertiefungen mit einer dickeren und Erhebungen mit einer dünneren Schicht von Einbaumaterial ausgeglichen werden, so dass insgesamt ein vollständig ebener Fahrbahnbelag eingebaut wird. Dies hat sich jedoch als nachteilig erwiesen, da beim anschließenden Nachverdichten mittels einer Walze erneut Unebenheiten im eingebauten Fahrbahnbelag entstehen, da die dickeren Schichten ein höheres Walzmaß, d.h. eine absolute Abnahme der Schichtdicke durch die Verdichtungsleistung der Walze, aufweisen als dünnere Schichten.

[0003] Aus der US 2010/0129152 A1 ist bekannt, der Problematik eines höheren Walzmaßes bei dickeren Materialschichten zu begegnen, indem in Bereichen von Vertiefungen im Planum das Einbaumaterial stärker erhöht wird als im Bereich von Erhebungen des Planums, die Fahrbahnfläche also durch den Fertiger uneben eingebaut wird. Zur Steuerung werden dabei digitale Planumsdaten verwendet. Das beschriebene Verfahren weist jedoch Nachteile, wie beispielsweise die mitunter schwierig zu steuernde Änderung der Einbauhöhe auf, insbesondere bei Änderungen der Planumshöhe in kleinen Abständen.

[0004] Die EP 2 366 832 A1 beschreibt den Einbau eines Straßenbelags mittels eines Straßenfertigers, wobei dieser eine Einbaubohle mit Tampervorrichtung aufweist, welche quer zur Arbeitsfahrtrichtung mit variablem Hub und variabler Frequenz betreibbar ist.

[0005] Die EP 2 325 392 A2 beschreibt ebenso ein Verfahren zum Einbau eines Straßenbelages mittels eines Straßenfertigers, wobei der Hub des Verdichtungsaggregats in Abhängigkeit von einem Einbauparameter automatisch verstellt wird.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Straßenfertiger mit einem verbesserten Steuerungssystem sowie ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers bereitzustellen.

[0007] Gelöst wird die Aufgabe durch einen Straßenfertiger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0008] Ein erfindungsgemäßer Straßenfertiger umfasst eine Einbaubohle, wobei die Einbaubohle einen Tamper umfasst. Der Straßenfertiger umfasst des Weiteren einen GNSS-Empfänger (Globales Navigations-Satelliten-System Empfänger), einen Materialförderer und ein elektronisches Steuerungssystem, welches einen Speicher und einen Datenprozessor umfasst. In dem Speicher sind digitale Bauwerksdaten, insbesondere ein Soll-Höhenprofil eines zu fertigenden Straßenbelags, eine Soll-Schichtstärke des Einbaumaterials, ein jeweiliger von der Soll-Schichtstärke abhängiger Vorverdichtungsgrad und gegebenenfalls ein Höhenprofil eines Planums gespeichert. Das Steuerungssystem ist dazu konfiguriert, die Verdichtungsleistung der Einbaubohle in Abhängigkeit der Soll-Schichtstärke automatisch zu steuern, um das Einbaumaterial für den jeweiligen mit dem GNSS-Empfänger ermittelten Ortskoordinatenpunkt des Straßenfertigers mit dem jeweiligen Vorverdichtungsgrad einzubauen.

[0009] Bei einem unebenen Planum ist die Soll-Schichtstärke variabel, so dass eine ebene Oberfläche bzw. ein ebener Fahrbahnbelag erhalten wird. Die Verdichtungsleistung der Einbaubohle kann nun so gesteuert werden, dass dort, wo das Planum eine Vertiefung aufweist, also eine größere Schichtstärke eingebaut werden muss, das Material mit einem höherem Verdichtungsgrad eingebaut wird als in einem Bereich einer Erhöhung des Planums und somit geringerer Schichtstärke. Die Verdichtungsgrade werden dabei erfindungsgemäß so gewählt, dass beim anschließenden Nachverdichten durch eine Walze alle Bereiche um den gleichen Absolutwert komprimiert werden, das Walzmaß also überall gleich groß ist, also die Bereiche höherer Schichtstärke prozentual weniger durch die Walze komprimiert und nachverdichtet werden als die Bereiche niedrigerer Schichtstärke. Somit kann der Einbau des Materials mit einer ebenen Oberfläche erfolgen und diese Ebenheit wird auch beim Nachverdichten beibehalten, da sich der Fahrbahnbelag überall gleich stark absenkt.

[0010] Vorzugsweise ist in dem Speicher des Steuerungssystems ein Vorverdichtungsgrad für einen jeweiligen Ortskoordinatenpunkt gespeichert. Somit müssen die Werte nicht erst berechnet werden, sondern es können direkt die entsprechenden Steuerungssignale an die zur Einstellung des Verdichtungsgrads relevanten Komponenten des Straßenfertiges übermittelt werden.

[0011] In einer zweckmäßigen Variante weist der Straßenfertiger einen Sensor zur Messung einer Ist-Schichtstärke von Einbaumaterial auf, wobei das Steuerungssystem dazu konfiguriert ist, eine Abweichung der Ist-Schichtstärke von der Soll-Schichtstärke zu berechnen. So kann mit einem Rückkopplungsmechanismus das Einbaumaterial mit der gewünschten Soll-Schichtstärke, also bis die Abweichung von Ist- und Soll-Schichtstärke gleich Null ist, exakt eingebaut werden. Es sind dazu Ultraschallsensoren, mechanische Tastsensoren, Lasersensoren oder andere geeignete Sensoren, welche mit oder ohne externen Bezugspunkt arbeiten, verwendbar.

[0012] Bevorzugt ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, die Verdichtungsleistung der Einbaubohle durch Steuerung der Tamperfrequenz und/oder des Tamperhubs automatisch einzustellen. Der Tamper stampft das Mischgut unter die Einbaubohle und sorgt damit für eine ausreichende Menge an Einbaumaterial und verdichtet dieses.

[0013] In einer vorteilhaften Variante umfasst die Einbaubohle ein Glättblech und/oder eine Pressleiste und das Steuerungssystem ist dazu konfiguriert, die Verdichtungsleistung der Einbaubohle durch Steuerung der Vibrationsfrequenz und/oder -amplitude des Glättblechs und/oder des Pressleistendrucks automatisch einzustellen. Durch diese Vorrichtungen können Hochverdichtungsgrade erreicht werden.

[0014] In einer weiteren Variante ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert ist, die Verdichtungsleistung der Einbaubohle durch Steuerung der Einbaugeschwindigkeit automatisch einzustellen. Die Einbaugeschwindigkeit bestimmt die Einwirkdauer der Verdichtungsaggregate Tamper, Glättblech und Pressleiste und ist besonders geeignet zur Anpassung der Einstellungen an eine erforderliche Arbeitsbreite.

[0015] Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers, insbesondere eines Stra-ßenfertigers nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, umfasst folgende Verfahrensschritte:

• Vorhalten von digitalen Bauwerksdaten, insbesondere ein Höhenprofil eines Planums, in einem Speicher eines elektronischen Steuerungssystems,
• Vorhalten von digitalen Bauwerksdaten, insbesondere ein Soll-Höhenprofil eines zu fertigenden Straßenbelags, eine Soll-Schichtstärke eines Einbaumaterials für die Ortskoordinatenpunkte des Planums sowie ein jeweiliger von der Soll-Schichtstärke abhängiger Vorverdichtungsgrad,
• Einbau des Einbaumaterials, wobei die jeweilige aktuelle Position des Straßenfertigers mittels eines GNSS-Empfängers ermittelt wird und das elektronische Steuerungssystem die Verdichtungsleistung der Einbaubohle in Abhängigkeit der Soll-Schichtstärke automatisch steuert, um das Einbaumaterial mit dem jeweiligen von der Soll-Schichtstärke abhängigen Vorverdichtungsgrad einzubauen.

[0016] Wie oben bereits erwähnt, erfolgt so der Einbau des Einbaumaterials mit einem bekannten und von der Schichtstärke abhängigen Vorverdichtungsgrad Damit kann auch der Höhenverlust durch die Nachverdichtung mit einer Walze vorhergesagt werden und das Einbaumaterial mit einer um das Walzmaß größeren Schichtstärke eingebaut werden. Dabei wird erreicht, dass das Walzmaß für alle Ortskoordinatenpunkte gleich ist. Zur Berechnung und Steuerung der Verdichtungsleistung können neben der Soll-Schichtstärke des jeweiligen Ortskoordinatenpunkts bzw. der aktuellen Position auch ein oder mehrere Soll-Schichtstärken der kommenden, also in Fahrtrichtung weiter vorne liegenden Ortskoordinatenpunkte, berücksichtigt werden. Ebenso können auch ein oder mehrere zurückliegende Werte verwendet werden, um einen stetigen Verlauf der Oberfläche zu gewährleisten.

[0017] Vorzugsweise umfasst der Einbau des Einbaumaterials das Erfassen einer Ist-Schichtstärke mittels eines Sensors und das Berechnen einer Differenz der Ist-Schichtstärke mit der Soll-Schichtstärke und dass der Straßenfertiger zur Minimierung der Differenz automatisch gesteuert wird. Somit können die wesentlichen Parameter des Einbaubetriebs, nämlich die Schichtstärke und der Vorverdichtungsgrad automatisch überwacht und gesteuert werden. Damit kann der Bediener des Straßenfertigers mehr Aufmerksamkeit anderen zu erledigenden Aufgaben im Einbaubetrieb widmen. Dabei ist es denkbar, die momentanen Werte der Einbauparameter, insbesondere Schichtstärke und Vorverdichtungsgrad, auf einem Display anzeigen zu lassen, so dass ein Bediener diese ablesen und auch in die automatische Steuerung eingreifen und die Parameter verändern kann. Dadurch, dass der Verlauf, also insbesondere auch die zur aktuellen Position noch folgenden Werte, der Soll-Schichtstärke sowie des Verdichtungsgrads entlang der Einbaustrecke bekannt ist, werden durch das Steuerungssystem alle Einstellungsänderungen automatisch vorgenommen, und Korrekturen werden zumeist nur im Rahmen eines automatischen Rückkopplungsmechanismus zum Erreichen der Sollwerte vorgenommen, wodurch eine ungewünschte Sollwertabweichung bereits verhindert wird.

[0018] In einer vorteilhaften Variante stellt das elektronische Steuerungssystem die Verdichtungsleistung der Einbaubohle durch Steuerung der Tamperfrequenz und/oder des Tamperhubs automatisch ein. Der Tamper kann als erste Stufe der Bohlenverdichtung angesehen werden. Er beeinflusst zum einen die Menge an Einbaumaterial welches unter die Bohle gelangt. Zum anderen wird durch ihn das Einbaumaterial vorverdichtet.

[0019] In einer weiteren vorteilhaften Variante stellt das Steuerungssystem die Verdichtungsleistung der Einbaubohle durch Steuerung der Vibrationsfrequenz und/oder -amplitude des Glättblechs und/oder des Pressleistendrucks automatisch ein. Damit können Hochverdichtungsgrade auch bei größeren Schichtstärken erreicht werden.

[0020] In einer weiteren Variante stellt das Steuerungssystem die Verdichtungsleistung der Einbaubohle durch Steuerung der Einbaugeschwindigkeit automatisch ein. Insbesondere kann die Einbaugeschwindigkeit in Abhängigkeit der Soll-Schichtstärke eingestellt werden.

[0021] In einer zweckmäßigen Variante werden die digitalen Bauwerksdaten, welche das Höhenprofil des Planums umfassen, zu Beginn des Verfahrens von einer externen Datenverarbeitungsanlage in den Speicher des elektronischen Steuerungssystems mittels Funk- oder Kabelverbindung übertragen. Bei der externen Datenverarbeitungsanlage kann es sich beispielsweise um einen Laptop, Tablet, Mobiltelefon, stationären Personalcomputer, Server oder ähnlichem handeln und die Funkübertragung kann mittels, RFID, Bluetooth, WLAN, Mobilfunkverbindung oder ähnlichem erfolgen. So können die Planumsdaten, welche beispielsweise zuvor mittels Oberflächenscan mit einem unabhängigen Fahrzeug ermittelt wurden, analysiert, aufbereitet und um davon abhängige, berechnete Daten ergänzt werden. Das kann beispielsweise an einem zentralen Ort zur Baustellenüberwachung stattfinden und die Daten können dann zum Straßenfertiger auf der Baustelle übertragen werden.

[0022] In einer bevorzugten Variante wird mittels einer externen Datenverarbeitungsanlage die jeweilige Verdichtungsleistung in Abhängigkeit der ermittelten Soll-Schichtstärke berechnet und/oder die jeweilige Verdichtungsleistung in Abhängigkeit der Soll-Schichtstärke einem Ortskoordinatenpunkt zugewiesen und die Daten werden anschließend in den Speicher des elektronischen Steuerungssystems übertragen. Die Verdichtungsleistung und damit der Vorverdichtungsgrad können also stets berechnet werden oder einem tabellenartigen Datensatz entnommen werden. Das Berechnen mittels einer externen Anlage hat den Vorteil, dass die notwendigen Geräte einfach vorgehalten werden können und die Daten zudem noch mittels entsprechenden EDV-Geräten dargestellt, analysiert und bearbeitet werden können.

[0023] In einer weiteren Variante wird mittels des elektronischen Steuerungssystems die jeweilige Verdichtungsleistung in Abhängigkeit von der ermittelten Soll-Schichtstärke berechnet und/oder die jeweilige Verdichtungsleistung in Abhängigkeit der Soll-Schichtstärke einem Ortskoordinatenpunkt zugewiesen. Diese und weitere Berechnungen können also direkt auf dem Straßenfertiger ausgeführt werden. Dies könnte sogar während des Betriebs für die jeweils noch folgenden Positionen erfolgen, wodurch Zeit eingespart werden kann. Außerdem werden Übertragungskapazitäten eingespart, je geringer die von extern erhaltenen Datenmengen sind.

[0024] Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1:

eine schematische Seitenansicht eines Straßenfertigers,

Figur 2:

eine dreidimensionale Ansicht von Bauwerksdaten,

Figur 3:

eine schematische Ansicht der Bohlenverdichtung von Einbaumaterial bei ebenem Planum,

Figur 4:

eine schematische Ansicht der Walzverdichtung von Einbaumaterial bei ebenem Planum,

Figur 5:

die graphische Darstellung der Änderung des Verdichtungsgrads der Einbaubohle in Abhängigkeit der Schichtstärke bei konstantem Walzmaß,

Figur 6:

eine schematische Ansicht der Bohlenverdichtung von Einbaumaterial bei unebenem Planum,

Figur 7:

eine schematische Ansicht der Walzverdichtung von Einbaumaterial bei unebenem Planum.

[0025] Einander entsprechende Komponenten sind in den Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Straßenfertigers 1, wobei in einem unteren Bereich in einer Schnittansicht ein Gutbunker 3 mit Einbaumaterial 5 dargestellt ist, und das Einbaumaterial 5 mittels eines Materialförderers 7 durch einen Tunnel 9 nach hinten vor eine Einbaubohle 11 gefördert und dort von einer Verteilerschnecke 12 gleichmäßig verteilt wird. Der Straßenfertiger 1 umfasst des Weiteren einen GNSS-Empfänger 13 welcher mit einem elektronischen Steuerungssystem 15 verbunden ist. Das elektronische Steuerungssystem 15 umfasst einen Speicher 17 und einen Datenprozessor 19. Die Einbaubohle 11 umfasst einen Tamper 21, ein Glättblech 23, und eine Pressleiste 25, wobei jeweils auch mehrere dieser Komponenten vorhanden sein können. Das Einbaumaterial 5 wird mittels der Einbaubohle 11 vorverdichtet und mit einer Schichtstärke d_B, welche im Idealbetrieb der Soll-Schichtstärke ds entspricht, auf einem Planum 27 als Straßenbelag 28 eingebaut, wobei die Soll-Schichtstärke ds um ein Walzmaß s höher ist als die gewünschte Endschichtstärke d_E, welche nach der Nachverdichtung durch eine Walze vorliegt. Ein Sensor 29, welcher an der Einbaubohle 11 oder dem Chassis des Straßenfertigers 1 angebracht sein kann, dient zur Messung der Ist-Schichtstärke di des Einbaumaterials 5. Dabei kann der Sensor 29 auch so angebracht sein, dass er die Ist-Schichtstärke di noch während des Einbaus misst, und so die Einbaubohle 11 nachgeregelt werden kann. Eine externe Datenverarbeitungsanlage 31, beispielsweise ein Laptop, kann zum Senden und Empfangen von Bauwerksdaten, mittels Funkverbindung über Antennen 33 am Straßenfertiger 1 und an der Datenverarbeitungsanlage 31, wobei die Antennen 33 auch zum Empfang von Satellitensignalen zur Positionsbestimmung geeignet sein können, oder über eine Kabelverbindung 35, vorgesehen sein.

[0026] Figur 2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht von digitalen Bauwerksdaten 37. Das Planum 27 weist ein Höhenprofil 39 auf, welches Höhendaten für einzelne Ortskoordinatenpunkte 41 umfasst. Dieses Höhenprofil 39 kann durch einen vorangegangenen Oberflächenscan mittels eines externen Fahrzeugs erhalten worden sein. Ebenso ist es jedoch auch möglich, dass eine entsprechende Scanvorrichtung am Straßenfertiger 1 selbst angebracht ist und der Oberflächenscan für einen in Fahrtrichtung weiter vorne gelegenen Teil des Planums 27 geschieht, während in einem hinteren Teil bereits Einbaumaterial 5, basierend auf den bereits gewonnenen digitalen Bauwerksdaten 37, eingebaut wird. Die Daten des Höhenprofils 39 des Planums 27 werden mit den Daten eines Soll-Höhenprofils 43 des zu fertigenden Straßenbelags 28 angereichert. Entsprechend den Erhebungen und Vertiefungen des Höhenprofils 39 des Planums 27 sind somit die unterschiedlichen Soll-Schichtstärken ds für die jeweiligen Ortskoordinatenpunkte 41 gespeichert. Die Anzahl der Datenpunkte bzw. Ortskoordinatenpunkte 41, für die Planums- und Straßenbelagsdaten gespeichert sind, kann je nach technischen Vorgaben zur Datenerfassung und -verarbeitung, beispielsweise der Genauigkeit des GNSS, variieren und stellt somit eine Form der "Auflösung" dar. Dabei ist es auch denkbar, dass die Aufbereitung der digitalen Bauwerksdaten 37 Algorithmen umfasst, welche Bereiche mit häufigen und/oder stärkeren Unebenheiten im Planum 27 von Bereichen mit wenig Änderungen unterscheidet und die Anzahl an Datenpunkten proportional anpasst, wodurch einerseits eine hohe Informationsdichte erhalten bleibt und andererseits das Datenvolumen reduziert wird. Die Lage der Datenpunkte 41 im Gitternetz kann von einer Sensorposition beeinflusst sein. Die digitalen Bauwerksdaten 37 umfassen weitere Daten, welche insbesondere auf Basis der gemessenen Daten, wie dem Höhenprofil 39 des Planums 27, berechnet wurden, wie beispielsweise einen gewünschten Verdichtungsgrad pro Ortskoordinatenpunkt 41.

[0027] Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht der Bohlenverdichtung von Einbaumaterial 5 bei ebenem Planum 27. Das Einbaumaterial 5 wird mittels dem Materialförderer 7 und der Verteilerschnecke 12 vor der Einbaubohle 11 mit einer Schüttdichte ps abgelegt. Die Einbaubohle 11, welche in Fahrtrichtung F von dem Straßenfertiger 1 gezogen wird, verdichtet das Einbaumaterial 5 auf eine Bohlendichte ρ_B und eine Schichtstärke d_B welche gleich der Soll-Schichtstärke ds für den Bohleneinbau ist und baut somit den Straßenbelag 28 ein. Im Falle eines ebenen Planums 27 kann die Einbaubohle 11 ohne wesentliche Änderungen der einmal eingestellten Einbauparameter eingesetzt werden.

[0028] Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht der Walzverdichtung von Einbaumaterial 5 bzw. des durch die Einbaubohle 11 eingebauten Straßenbelags 28 bei ebenem Planum 27. Die Schichtstärke d_B reduziert sich dabei um das Walzmaß s auf die Endschichtstärke d_E wofür die Walze 45 eine oder mehrere Überfahrten vollzieht. Die Dichte des Einbaumaterials 5 erhöht sich auf die

[0029] Walzdichte ρ_W. Entsprechend kann ein Verdichtungsgrad für die Einbaubohle 11 und die Walze 45 angegeben werden:

[0030] Dabei ist ρ_M die Dichte des Marshall-Probekörpers, welcher mit einem Verdichtungsgerät unter Laborbedingungen hergestellt ist. Die Dichte ρ_M entspricht im Wesentlichen der maximalen Dichte des Einbaumaterials 5. Der Verdichtungsgrad k_B, kw gibt also jeweils an, auf wieviel Prozent der Maximaldichte ρ_M das Einbaumaterial 5 mit der jeweiligen Maschine, Einbaubohle 11 oder Walze 45, gebracht wird.

[0031] Figur 5 zeigt die graphische Darstellung der Änderung des Verdichtungsgrads k_B in Abhängigkeit der Schichtstärke d_B der Einbaubohle 11 bei konstantem Walzmaß s nach Gleichung 1, die sich wie folgt herleitet:
Es gilt allgemein:

mit m, b, x = konst. und m = Masse, b = Breite, x = Länge in Fahrtrichtung und d = Schichtstärke des betrachteten Abschnitts des Fahrbahnbelags 28.

[0032] Weiter gilt somit:

[0033] Daraus folgt, unter der Annahme, dass nach Endverdichtung des Belags durch die Walze die Materialdichte ρ_W etwa der Marshalldichte ρ_M entspricht, für den Verdichtungsgrad k_B des Belags

[0034] Mit

folgt:

[0035] Da die Schichtstärke d_B wegen der Unebenheiten des Planums 27 vorgegeben ist und variiert, muss der Verdichtungsgrad k_B entsprechend Figur 5 angepasst werden, um für alle Schichtstärken d_B ein gleiches Walzmaß s zu erhalten, d.h. auf der entsprechenden Funktionskurve (s = 10 mm, 20 mm, 30 mm) in Figur 5 zu bleiben.

[0036] Figur 6 zeigt eine schematische Ansicht der Bohlenverdichtung von Einbaumaterial 5 bei unebenem Planum 27. Die Schichtstärken d_B1 und d_B2 sind vorgegeben, um einen ebenen Straßenbelag 28 auf einem gewünschten Niveau zu erhalten. Dabei wird das Walzmaß s, um das sich die Höhe des Straßenbelags 28 durch die Walzverdichtung verringert, zweckmäßig mitberücksichtigt. Die jeweiligen Verdichtungsgrade k_B1 und k_B2 werden nach Gleichung 1 berechnet. Das elektronische Steuerungssystem 15 ist in der Lage durch Ansteuern von einem oder mehreren der Verdichtungsaggregate 21, 23, 25 die Verdichtungsleistung der Einbaubohle 11 zu regeln und so den jeweiligen berechneten Verdichtungsgrad k_B an der aus den dreidimensionalen Bauwerksdaten 37 bekannten Stelle herzustellen. Es wird also der Verdichtungsgrad k_B und damit die Dichte ρ_B in Abhängigkeit der Schichtstärke d_B eingebaut, um bei der anschließenden Nachverdichtung durch die Walze 45 überall ein einheitliches Walzmaß s zu erhalten.

[0037] Figur 7 zeigt eine schematische Ansicht der Walzverdichtung von Einbaumaterial 5 bei unebenem Planum 27. Das Walzmaß s ist aufgrund der angepassten Verdichtungsgrade k_B1, k_B2 überall gleich. Der durch die Einbaubohle 11 bereits eben eingebaute Straßenbelag 28 wird also unter Beibehaltung dieser Längsebenheit durch die Walze 45 nachverdichtet. Nach der Walzverdichtung liegt der Straßenbelag 28 mit einheitlicher Dichte ρ_W und einheitlichem Verdichtungsgrad kw sowie der in Abhängigkeit des Planums 27 variablen Endschichtstärke d_E vor.

Ansprüche

1. Straßenfertiger (1) mit einer Einbaubohle (11), wobei die Einbaubohle (11) einen Tamper (21) umfasst, und der Straßenfertiger (1) des Weiteren einen GNSS-Empfänger (13) sowie einen Materialförderer (7) umfasst, wobei der Straßenfertiger (1) gekennzeichnet ist durch ein elektronisches Steuerungssystem (15), welches einen Speicher (17) und einen Datenprozessor (19) umfasst, wobei in dem Speicher (17) digitale Bauwerksdaten (37), umfassend ein Soll-Höhenprofil (43) eines zu fertigenden Straßenbelags (28), eine Soll-Schichtstärke (ds) des Einbaumaterials (5), ein jeweiliger von der Soll-Schichtstärke (ds) abhängiger Vorverdichtungsgrad (k_B) und gegebenenfalls ein Höhenprofil (39) eines Planums (27) gespeichert sind, und das Steuerungssystem (15) dazu konfiguriert ist, die Verdichtungsleistung der Einbaubohle (11) in Abhängigkeit der Soll-Schichtstärke (ds) automatisch zu steuern, um das Einbaumaterial (5) für den jeweiligen mit dem GNSS-Empfänger (13) ermittelten Ortskoordinatenpunkt (41) des Straßenfertigers (1) mit dem jeweiligen Vorverdichtungsgrad (k_B) einzubauen.

2. Straßenfertiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher (17) des Steuerungssystems (15) der Vorverdichtungsgrad (k_B) für einen jeweiligen Ortskoordinatenpunkt (41) gespeichert ist.

3. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, einen Sensor (29) zur Messung einer Ist-Schichtstärke (di) von Einbaumaterial (5) aufzuweisen, wobei das Steuerungssystem (15) dazu konfiguriert ist, eine Abweichung der Ist-Schichtstärke (d_I) von der Soll-Schichtstärke (d_S) zu berechnen.

4. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (15) dazu konfiguriert ist, die Verdichtungsleistung der Einbaubohle (11) durch Steuerung der Tamperfrequenz und/oder des Tamperhubs automatisch einzustellen.

5. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbaubohle (11) ein Glättblech (23) und/oder eine Pressleiste (25) umfasst und das Steuerungssystem (15) dazu konfiguriert ist, die Verdichtungsleistung der Einbaubohle (11) durch Steuerung der Vibrationsfrequenz und/oder -amplitude des Glättblechs (23) und/oder des Pressleistendrucks automatisch einzustellen.

6. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (15) dazu konfiguriert ist, die Verdichtungsleistung der Einbaubohle (11) durch Steuerung der Einbaugeschwindigkeit automatisch einzustellen.

7. Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend folgende Verfahrensschritte:

- Vorhalten von digitalen Bauwerksdaten (37), insbesondere ein Höhenprofil (39) eines Planums (27), in dem Speicher (17) des elektronischen Steuerungssystems (15),

- Vorhalten von digitalen Bauwerksdaten (37), umfassend ein Soll-Höhenprofil (43) eines zu fertigenden Straßenbelags (28), eine Soll-Schichtstärke (ds) eines Einbaumaterials (5) für die Ortskoordinatenpunkte (41) des Planums (27) sowie ein jeweiliger von der Soll-Schichtstärke (ds) abhängiger Vorverdichtungsgrad (k_B),

- Einbau des Einbaumaterials (5), wobei die jeweilige aktuelle Position des Straßenfertigers (1) mittels eines GNSS-Empfängers (13) ermittelt wird und das elektronische Steuerungssystem (15) die Verdichtungsleistung der Einbaubohle (11) in Abhängigkeit der Soll-Schichtstärke (ds) automatisch steuert, um das Einbaumaterial (5) mit dem jeweiligen von der Soll-Schichtstärke (ds) abhängigen Vorverdichtungsgrad (k_B) einzubauen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbau des Einbaumaterials (5) das Erfassen einer Ist-Schichtstärke (d_I) mittels eines Sensors (29) umfasst und eine Differenz der Ist-Schichtstärke (di) mit der Soll-Schichtstärke (ds) berechnet und der Straßenfertiger (1) zur Minimierung der Differenz automatisch gesteuert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerungssystem (15) die Verdichtungsleistung der Einbaubohle (11) durch Steuerung der Tamperfrequenz und/oder des Tamperhubs automatisch einstellt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (15) die Verdichtungsleistung der Einbaubohle (11) durch Steuerung der Vibrationsfrequenz und/oder -amplitude des Glättblechs (23) und/oder des Pressleistendrucks automatisch einstellt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (15) die Verdichtungsleistung der Einbaubohle (11) durch Steuerung der Einbaugeschwindigkeit automatisch einstellt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Bauwerksdaten (37), welche das Höhenprofil (39) des Planums (27) umfassen, zu Beginn des Verfahrens von einer externen Datenverarbeitungsanlage (31) in den Speicher (17) des elektronischen Steuerungssystems (15) mittels Funk- oder Kabelverbindung (33, 35) übertragen werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer externen Datenverarbeitungsanlage (31) die jeweilige Verdichtungsleistung in Abhängigkeit der ermittelten Soll-Schichtstärke (ds) berechnet wird und/oder die jeweilige Verdichtungsleistung in Abhängigkeit der Soll-Schichtstärke (ds) einem Ortskoordinatenpunkt (41) zugewiesen wird und die Daten (37) anschließend in den Speicher (17) des elektronischen Steuerungssystems (15) übertragen werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des elektronischen Steuerungssystems (15) die jeweilige Verdichtungsleistung in Abhängigkeit der ermittelten Soll-Schichtstärke (ds) berechnet wird und/oder die jeweilige Verdichtungsleistung in Abhängigkeit der Soll-Schichtstärke (ds) einem Ortskoordinatenpunkt (41) zugewiesen wird.

Claims

1. Road paver (1) with a paving screed (11), the paving screed (11) comprising a tamper (21), and the road paver (1) further comprising a GNSS receiver (13) and a material conveyor (7), the road paver (1) being characterized by an electronic control system (15) comprising a memory (17) and a data processor (19), wherein in the memory (17) digital construction data (37), comprising a target height profile (43) of a road surface (28) to be produced, a target layer thickness (d_S) of the paving material (5), a respective on the target layer thickness (d_S) depending pre-compaction degree (k_B) and, if necessary, a height profile (39) of a roadbase (27) are stored, and the control system (15) is configured to automatically control the compaction performance of the paving screed (11) as a function of the target layer thickness (ds) in order to pave the paving material (5) with the respective pre-compaction degree (k_B) for the respective local coordinate point (41) of the road paver (1) determined with the GNSS receiver (13).

2. Road paver according to claim 1, characterized in that the pre-compaction degree (k_B) for a respective local coordinate point (41) is stored in the memory (17) of the control system (15).

3. Road paver according to one of the preceding claims, characterized by comprising a sensor (29) for measuring an actual layer thickness (d_I) of paving material (5), wherein the control system (15) is configured to calculate a deviation of the actual layer thickness (di) from the target layer thickness (ds).

4. Road paver according to one of the preceding claims, characterized in that the control system (15) is configured to automatically adjust the compaction performance of the paving screed (11) by controlling the tamper frequency and/or the tamper stroke.

5. Road paver according to one of the preceding claims, characterized in that the paving screed (11) comprises a screed plate (23) and/or a pressure bar (25) and the control system (15) is configured to automatically adjust the compaction performance of the paving screed (11) by controlling the vibration frequency and/or amplitude of the screed plate (23) and/or the pressure bar pressure.

6. Road paver according to one of the preceding claims, characterized in that the control system (15) is configured to automatically adjust the compaction performance of the paving screed (11) by controlling the paving speed.

7. Method for operating a road paver (1) according to one of the preceding claims, comprising the following method steps:

- Storage of digital construction data (37), in particular a height profile (39) of a roadbase (27), in the memory (17) of the electronic control system (15),

- Storage of digital construction data (37), comprising a target height profile (43) of a road surface (28) to be produced, a target layer thickness (ds) of a paving material (5) for the local coordinate points (41) of the roadbase (27) and a respective on the target layer thickness (ds) depending pre-compaction degree (k_B),

- Paving of the paving material (5), wherein the current position of the road paver (1) is determined by means of a GNSS receiver (13) and the electronic control system (15) automatically controls the compaction performance of the paving screed (11) as a function of the target layer thickness (ds) in order to pave the paving material (5) with the respective on the target layer thickness (ds) depending pre-compaction degree (k_B).

8. Method according to claim 7, characterized in that the paving of the paving material (5) comprises the detection of an actual layer thickness (di) by means of a sensor (29) and a difference of the actual layer thickness (di) with the target layer thickness (ds) is calculated and the road paver (1) is automatically controlled to minimize the difference.

9. Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that the electronic control system (15) automatically adjusts the compaction performance of the paving screed (11) by controlling the tamper frequency and/or the tamper stroke.

10. Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the control system (15) automatically adjusts the compaction performance of the paving screed (11) by controlling the vibration frequency and/or amplitude of the screed plate (23) and/or the pressure of the pressure bar.

11. Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that the control system (15) automatically adjusts the compaction performance of the paving screed (11) by controlling the paving speed.

12. Method according to one of claims 7 to 11, characterized in that the digital construction data (37) comprising the height profile (39) of the roadbase (27) is transferred at the beginning of the method from an external data processing system (31) to the memory (17) of the electronic control system (15) by means of a radio or cable connection (33, 35).

13. Method according to one of claims 7 to 12, characterized in that by means of an external data processing system (31) the respective compaction performance is calculated as a function of the determined target layer thickness (d_S) and/or the respective compaction performance is assigned to a local coordinate point (41) as a function of the target layer thickness (ds) and the data (37) is then transferred to the memory (17) of the electronic control system (15).

14. Method according to one of claims 7 to 12, characterized in that by means of the electronic control system (15) the respective compaction performance is calculated as a function of the determined target layer thickness (d_S) and/or the respective compaction performance is assigned to a local coordinate point (41) as a function of the target layer thickness (ds).

Revendications

1. Finisseur routier (1) comprenant une table de réglage (11), dans lequel la table de réglage (11) comprend un équipement de damage (21) et le finisseur routier (1) comprend en outre un récepteur GNSS (13) ainsi qu'un dispositif de transport de matériau (7), dans lequel le finisseur routier (1) est caractérisé par un système de commande électronique (15) qui comprend une mémoire (17) et un processeur de données (19), dans lequel des données de construction numériques (37) comprenant un profil de hauteur de consigne (43) d'un revêtement routier (28) à fabriquer, une épaisseur de couche de consigne (ds) du matériau d'ouvrage (5), un degré de pré-compactage respectif (k_B) dépendant de l'épaisseur de couche de consigne (ds) et facultativement un profil de hauteur (39) d'une plateforme (27) sont stockées dans la mémoire (17), et le système de commande (15) est configuré pour commander automatiquement la puissance de compactage de la table de réglage (11) en fonction de l'épaisseur de couche de consigne (ds) afin d'installer le matériau d'ouvrage (5) avec le degré de pré-compactage respectif (k_B) pour le point de coordonnées de localisation respectif (41) du finisseur routier (1) déterminé à l'aide du récepteur GNSS (13).

2. Finisseur routier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le degré de pré-compactage (k_B) pour un point de coordonnées de localisation respectif (41) est stocké dans la mémoire (17) du système de commande (15).

3. Finisseur routier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente un capteur (29) pour mesurer une épaisseur de couche réelle (di) de matériau d'ouvrage (5), dans lequel le système de commande (15) est configuré pour calculer un écart de l'épaisseur de couche réelle (di) par rapport à l'épaisseur de couche de consigne (ds).

4. Finisseur routier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de commande (15) est configuré pour ajuster automatiquement la puissance de compactage de la table de réglage (11) en commandant la fréquence de damage et/ou la course de damage.

5. Finisseur routier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la table de montage (11) comprend une tôle de lissage (23) et/ou une lame de pressage (25) et le système de commande (15) est configuré pour ajuster automatiquement la puissance de compactage de la table de réglage (11) en commandant la fréquence et/ou l'amplitude de vibration de la tôle de lissage (23) et/ou la pression de la lame de pressage.

6. Finisseur routier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de commande (15) est configuré pour ajuster automatiquement la puissance de compactage de la table de réglage (11) en commandant la vitesse d'installation.

7. Procédé de fonctionnement d'un finisseur routier (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes de procédé suivantes consistant à :

- conserver des données de construction numériques (37), en particulier un profil de hauteur (39) d'une plateforme (27) dans la mémoire (17) du système de commande électronique (15),

- conserver des données de construction numériques (37), comprenant un profil de hauteur de consigne (43) d'un revêtement routier (28) à fabriquer, une épaisseur de couche de consigne (ds) d'un matériau d'ouvrage (5) pour les points de coordonnées de localisation (41) de la plateforme (27), ainsi qu'un degré de pré-compactage respectif (k_B) dépendant de l'épaisseur de couche de consigne (ds),

- installer le matériau d'ouvrage (5), dans lequel la position actuelle respective du finisseur routier (1) est déterminée au moyen d'un récepteur GNSS (13) et le système de commande électronique (15) commande automatiquement la puissance de compactage de la table de réglage (11) en fonction de l'épaisseur de couche de consigne (ds), afin d'installer le matériau d'ouvrage (5) avec le degré de pré-compactage respectif (k_B) dépendant de l'épaisseur de couche de consigne (ds).

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'installation du matériau d'ouvrage (5) comprend la détection d'une épaisseur de couche réelle (di) au moyen d'un capteur (29), et une différence de l'épaisseur de couche réelle (di) par rapport à l'épaisseur de couche de consigne (ds) est calculée, et le finisseur routier (1) est commandé automatiquement afin de minimiser la différence.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le système de commande électronique (15) ajuste automatiquement la puissance de compactage de la table de réglage (11) en commandant la fréquence de damage et/ou la course de damage.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le système de commande (15) ajuste automatiquement la puissance de compactage de la table de réglage (11) en commandant la fréquence de vibration et/ou d'amplitude de la tôle de lissage (23) et/ou la pression de la lame de pressage.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le système de commande (15) ajuste automatiquement la puissance de compactage de la table de réglage (11) en commandant la vitesse d'installation.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les données de construction numériques (37), qui comprennent le profil de hauteur (39) de la plateforme (27), sont transmises au début du procédé à partir d'un système de traitement de données externe (31) dans la mémoire (17) du système de commande électronique (15) au moyen d'une liaison radio ou par câble (33, 35).

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que la puissance de compactage respective est calculée au moyen d'un système de traitement de données externe (31) en fonction de l'épaisseur de couche de consigne déterminée (ds) et/ou la puissance de compactage respective est affectée à un point de coordonnées de localisation (41) en fonction de l'épaisseur de couche de consigne (ds) et les données (37) sont ensuite transmises dans la mémoire (17) du système de commande électronique (15).

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que la puissance de compactage respective est calculée au moyen du système de commande électronique (15) en fonction de l'épaisseur de couche de consigne déterminée (ds) et/ou la puissance de compactage respective est affectée à un point de coordonnées de localisation (41) en fonction de l'épaisseur de couche de consigne (ds).

Zeichnung