Sensorbasierte Bewertung der Straßengüte erhöht Produktivität und senkt Kosten

Fahrzeugoptimierung nach Straßenzustand

„Die Grundidee ist einfach“, sagt Dipl.-Ing. (FH) Benedikt Mundl, Ingenieur für Messtechnik und Betriebsfestigkeit bei monalysis, einem Spin-off der Hochschule Kempten. „Innovative Hersteller wie MAN bieten ein breites Portfolio an LKWs, Bussen und anderen Nutzfahrzeugen für den Einsatz in unterschiedlichsten Erdteilen und Anwendungsgebieten. Straßentypen, Fahrbahn- und Umweltbedingungen variieren dabei stark. Sie wollen daher wissen, wie sich die örtlichen Gegebenheiten – und durch sie ausgelöste Anregungen und damit ins Fahrzeug eingetragene Beanspruchungen und Belastungen – auf ihre Produkte und Komponenten auswirken.“

Original Equipment Manufacturers (OEMs) passen Fahrzeuge daher bereits in der Herstellung bestmöglich an die im Einsatzgebiet zu erwartenden Bedingungen an. Damit können Pruduzenten optimierte Ausstattung bieten, welche die Fahrzeuge länger betriebssicher halten, den Fahr- und Passagierkomfort erhöht, Ausfälle und Materialverbrauch verringert und erforderliche Wartungsarbeiten zum richtigen Zeitpunkt ansetzt. „So können Hersteller ihren Kunden ein auf die realen Gegebenheiten optimiertes Fahrzeug für einen möglichst langfristigen Betrieb übergeben“, so Mundl.

Robuste analoge Testsensorik senkt Kosten

Mit dabei bei weltweiten Einsätzen: triaxiale kapazitive Beschleunigungssensoren vom Typ ASC 5525MF. Mit Messbereichen von ±2 bis ±200g und einem breiten Frequenzgang eignen sich besonders für die Messung niedriger und mittlerer Frequenzen. Ihre robuste Bauweise im Edelstahlgehäuse sorgt für hohe Beständigkeit gegenüber wiederholten Stoßbelastungen bis 6.000g. Sie arbeiten präzise und zuverlässig bei Temperaturen bis +125 °C. Damit ist dieser analoge Sensor hervorragend für die exakte Datenerfassung unter stark variierenden, teils unerwarteten und widrigen Gelände-, Umwelt- und Klimabedigungen geeignet.

Digitale Sensoren zur Echtzeit-Erfassung von Straßenschäden

Während analoge Sensoren zusammen mit umfangreichem Testequipment für temporäre Testfahrten in Fahrzeuge eingebaut werden, lassen sich zum Beispiel Linienbusse leicht mit den digitalen Accelerometern von ASC nachrüsten und können damit im laufenden Betrieb Straßengütedaten übermitteln.

„In seiner digitalen Sensorvariante ist unser Verfahren auch für Straßenbauämter interessant“, meint Mundl. Denn viele Straßen in Deutschland befinden sich in schlechtem Zustand. Besonders nach kalten Wintern treten vielfach Risse, Schlaglöcher und fortschreitende Fahrbahnschäden auf.

In der schwäbischen Stadt Kempten läuft daher das durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr geförderte Projekt ErNeSt, in dem die Hochschule Kempten und monalysis alternative Ansätze zum permanenten Erfassen des Straßenzustandes erarbeiten. Ein Aspekt ist, dass monalysis triaxiale digitale Beschleunigungssensoren der Serie ASC DiSens® ECO-3321 mit CAN-Schnittstelle in ÖPNV-Linienbusse integriert, um damit Fahrbahnoberflächen mehrmals täglich, autark und ohne Mehraufwand für die Betreiber zu erfassen, den Zustand zu bewerten und gemäß einer gewünschten Skala zu klassifizieren. Hierbei wird bei relevanten Streckenabschnitten das Beschleunigungsgeschehen in verschiedene Frequenzbereiche untergliedert und entsprechend bewertet.

Die digitalen Schnittstellen-Optionen und Filtereinstellungen dieses Sensors erlauben einen unkomplizierten Datentransfer. Während die Wiederholung gleichbleibender Bedingungen – täglich selbe Strecken, Verkehrsaufkommen, Fahrzeugzustand, Lenkverhalten usw. – eine verlässliche Grundlage für die Bewertung der Messdaten und eventueller Abweichungen vom Normalzustand ergibt. „Straßenbauämter können auf dieser Basis rasch eingreifen und Problemstellen beheben, bevor schwerere Schäden entstehen.“

Führende Fahrzeughersteller verlassen sich auf Sensoren von ASC

„Für unsere Projekte haben wir zunächst Sensormodelle verschiedener Hersteller intensiv getestet und uns dann für Beschleunigungssensoren von ASC entschieden“, erinnert sich Mundl. „Neben der hohen Qualität und dem sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnis waren für uns auch die Empfehlungen führender Fahrzeughersteller ausschlaggebend, die bereits Sensoren von ASC einsetzten und mit deren Performance sehr zufrieden sind.“