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Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares System zur Überbrückung von bebauten Flächen, insbesondere von Straßen, umfassend wenigstens zwei im Wesentlichen in vertikaler Richtung orientierte Pfeiler, wenigstens eine sich zwischen den Pfeilern erstreckende Traverse, und wenigstens eine Verbindungseinheit, welche einem der Pfeiler oder der wenigstens einen Traverse zugeordnet und dazu eingerichtet ist, eine Schnittstelle zum Anbauen von funktionellen Komponenten zu bilden.
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Es ist bekannt, bebaute Flächen und insbesondere Straßen mit Hilfe von feststehenden und festinstallierten Brücken zu überspannen, an denen beispielsweise Schilder und/oder elektronisch gesteuerte Verkehrszeichen/- anzeigen angebracht sein können. Diesen in der Regel fest installierten Überbrückungen mangelt es jedoch an Flexibilität hinsichtlich ihrer Einsatzzwecke und ihrer geometrischen Gestaltung, da sie nach ihrem Aufbau nur noch schwerlich an sich ändernde Anforderungen anpassbar sind. Andererseits stellen bebaute Flächen und insbesondere Autobahnen Infrastruktureinrichtungen dar, die lediglich zu einem einzigen Zweck, nämlich dem Führen von Verkehr, eingesetzt werden und dabei einen enormen Eingriff in das Ökosystem darstellen, wobei sich die Frage stellt, ob und wie eine verbesserte Nutzung dieser überbauten Flächen zu bewerkstelligen sein könnte.
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Es ist ein Verdienst der Erfinder der vorliegenden Erfindung, erkannt zu haben, dass bebaute Flächen hinsichtlich ihrer Nutzung ein großes unausgeschöpftes Potential darstellen, da sie lediglich zweidimensional genutzt werden und somit die Möglichkeit besteht, mittels geeigneter Systeme eine wesentlich verbesserte Nutzung der ohnehin bebauten Flächen zu erzielen, indem Mittel geschaffen werden, durch die auch die dritte Dimension oberhalb der bebauten Fläche einer Verwendung zugeführt wird.
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Hierzu ist erfindungsgemäß ein gattungsgemäßes modulares System bereitgestellt, in dem die wenigstens eine Traverse modular aufgebaut ist, so dass die Dimensionen der wenigstens einen Traverse durch Wahl der Anzahl und Abmessungen der verwendeten Traversenmodule anpassbar ist. Auf diese Weise kann oberhalb der bebauten Fläche wenigstens eine zusätzliche Ebene geschaffen werden, die völlig frei in ihrer Dimensionierung ist, und die durch das Vorsehen der Schnittstellen zum Anbauen von funktionellen Komponenten für verschiedenste Zwecke genutzt werden kann. Auf diese Weise wird das Potential zur Flächennutzung von durch erfindungsgemäße Systeme überbauten Flächen wesentlich besser ausgeschöpft, da neben der ohnehin bebauten Dimension in der Ebene noch die dritte Dimension hinzukommt, in der dementsprechend verschiedenste funktionelle Komponenten angeordnet und betrieben werden können.
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Insbesondere ist die Anzahl der Traversen, die sich zwischen einem Satz von Pfeilern erstrecken, nicht begrenzt, sondern es können sich vielmehr eine Mehrzahl von Traversen vertikal übereinander zwischen den Pfeilern erstreckend angeordnet sein, wobei jeweils ein Zwischenraum zwischen den Traversen vorgesehen sein kann oder sich diese auch berühren oder überlappen können, je nach Ausprägung der verwendeten Traversenmodule. In ähnlicher Weise könnten bei entsprechenden Abmessungen der Pfeiler auch mehrere Traversen sich nebeneinander in einer Ebene zwischen den Pfeilern erstreckend angeordnet sein.
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Im Fall von übereinander angeordneten Traversen kann insbesondere die vertikal oberste Traverse einen Witterungsschutz darstellen, beispielsweise durch eine wenigstens abschnittsweise durchgehende Bedachung des Systems, wodurch nicht nur das modulare System selbst geschützt werden kann, sondern auch die an tiefer liegenden Traversen angeordneten funktionellen Komponenten und zuletzt auch die eigentliche Bebauung der Fläche unterhalb der Traverse(n). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die oberste Traverse erneut an ihrer Oberseite bebaut oder bepflanzt werden, beispielsweise kann dort Erdreich aufgeschüttet werden, das in kontrollierter oder in wilder Weise bewachsen werden kann, um die Ökobilanz des Systems weiter zu verbessern.
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Wenngleich die in dem erfindungsgemäßen System vorgesehenen Pfeiler fest installiert und/oder von vordefinierten Abmessungen sein können, so kann es doch vorteilhaft sein, wenn wenigstens einer der Pfeiler ebenfalls modular aufgebaut ist, so dass die Dimensionen des wenigstens einen Pfeilers durch Wahl der Anzahl und Abmessungen der verwendeten Pfeilermodule anpassbar ist. Auf diese Weise kann beispielsweise die Möglichkeit geschaffen werden, eine sich zwischen einem Paar von Pfeilern erstreckende Traverse in ihrer Höhe zu verlagern, wenn die Höhe der einzelnen Pfeiler und insbesondere des Anbringungsbereichs der genannten Traverse höhenveränderbar ist, und es können ebenfalls Höhenunterschiede zwischen den einzelnen Pfeilern ausgeglichen werden, wodurch vorkonfektionierte Pfeilermodule auch in unebenem Terrain verwendet werden können und nur geringe Anpassungen daran notwendig sind.
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Um eine ausreichende Lebensdauer und Korrosionsbeständigkeit sowie kostengünstige Herstellung des erfindungsgemäßen Systems sicherstellen zu können, kann wenigstens einer der Pfeiler und/oder die eine oder wenigstens eine der Traversen wenigstens abschnittsweise aus Stahl, Aluminium und/oder Verbundmaterialien bestehen.
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Erfindungsgemäß kann das modulare System ferner wenigstens eine funktionelle Komponente umfassen, welche mittels der wenigstens einen Verbindungseinheit an einem der Pfeiler und/oder einer der Traversen anbringbar ist. Es versteht sich hierbei, dass jeweils eine Mehrzahl von gleichen funktionellen Komponenten vorgesehen sein kann und ein einzelnes erfindungsgemäßes System auch eine oder mehrere Komponenten von verschiedenen Typen umfassen kann.
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Wenngleich die Anzahl und Typen der verwendeten funktionellen Komponenten praktisch keiner Einschränkung unterliegen, so stellt es eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dar, wenn die wenigstens eine funktionelle Komponente ein Solarmodul umfasst, insbesondere ein Fotovoltaik-Modul. Derzeit ist es nämlich gängig, derartige Solarmodule insbesondere auf Dach- und Freiflächen zu installieren. Hierbei haben erstere den Nachteil, dass der Bauraum auf den Dachflächen oft sehr begrenzt ist und daher die Installations- und Systemkosten verhältnismäßig hoch sind, da zentrale Komponenten für die kleine bebaute Fläche eines einzelnen Daches individuell beschafft werden müssen. Außerdem ist es in diesem Zusammenhang für Investoren schwierig, ausreichende passende Dächer für eine Installation von Solarmodulen überhaupt zu finden.
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Andererseits hat die Freiflächentechnik den Nachteil der Flächenversiegelung und des Verlusts von Grünland, weswegen derartige Projekte bereits heute ohnehin zumeist in der Nähe von Autobahnen oder Bahnstrecken realisiert werden. Indem nun ein Solarmodul an einem erfindungsgemäßen modularen System angebracht wird, wird es ermöglicht, bereits ohnehin versiegelte Flächen synergetisch zu nutzen, so dass keine zusätzliche Belastung der Umwelt durch weitere Baumaßnahmen in der Ebene entsteht.
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Ferner können durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems zur Anbringung von Solarmodulen auch die Installationskosten für derartige Module gesenkt werden, da zwar einmalig in die Pfeiler und Traversen investiert werden muss, die Flächen jedoch bereits anderweitig genutzt werden und somit nicht exklusiv für die Solarmodule erworben oder gepachtet werden müssen. Zudem ist in Kooperation mit den oben angesprochenen bestehenden Freiflächen-Solaranlagen in der Nähe von Autobahnen oder ähnlicher Infrastruktur ein Zugang zum Stromnetz bereits mit geringem Aufwand und geringen Kosten realisierbar.
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Zuletzt sind bebaute Flächen, wie Autobahnen, Straßen- und Bahnstrecken und ggf. auch Gewerbe- und Logistikflächen oder Parkplätze, zumeist bereits weitreichend von Vegetation befreit, wodurch Verschattungen der Solarmodule gering ausfallen werden. Dieser Vorteil wird durch die Anbringung der Solarmodule an den Traversen und/oder Pfeilern in einer Höhe über dem Erdboden noch weiter verstärkt. Des Weiteren kann durch das modulare Konzept der vorliegenden Erfindung an einen Einsatz bereits existierender Typen von Solarmodulen aus der Dach- und Freiflächentechnik gedacht werden, wobei eine optimale Ausrichtung zur Sonne durch die Wahl von geeigneten Verbindungseinheiten stets einfach zu erzielen ist. Da es sich insbesondere bei Straßen um signifikante zusammenhängende Flächen handelt, lassen sich durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Systems auch sehr große Projekte realisieren, welche die Investitionskosten pro Solarmodul weiter senken.
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In ähnlicher Weise wie ein Solarmodul könnte die wenigstens eine funktionelle Komponente auch ein Windkraft-Modul umfassen. Hierbei könnte einerseits an die bekannten Windturbinen gedacht werden, die beispielsweise in vertikalen Verlängerungen der Pfeiler des erfindungsgemäßen Systems installiert sein könnten, oder auch an andere Technologien, die einen geringeren Bauraum in vertikaler Richtung benötigen, wie beispielsweise vertikale Windturbinen.
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Des Weiteren könnte die wenigstens eine funktionelle Komponente eine Stromleitung umfassen, insbesondere eine Freileitung und/oder eine Oberleitung. Beispielsweise könnte das erfindungsgemäße System, wenn es mehrere Paare von Pfeilern und Traversen umfasst, ein oder mehrere Oberleitungen umfassen, welche jeweils zwischen diesen Paaren gespannt sind.
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Insbesondere in Ausführungsformen, in denen das erfindungsgemäße System nicht nur Stromleitungen, sondern auch Stromerzeuger und/oder Stromverbraucher oder ggf. weitere Infrastruktur des Netzes trägt, kann durch die hierdurch entstehenden synergetischen Effekte eine deutliche Kostenersparnis bei der Installation dieser Einrichtungen erzielt werden. Hierbei ist insbesondere daran zu denken, dass Straßen und Bahnlinien in der Regel infrastrukturelle Knoten miteinander verbinden, wodurch eine parallele Infrastruktur für Verkehr und Energietransport errichtet werden kann, die langfristig einen Teil des bestehenden Stromnetzes redundant machen könnte. In diesem Zusammenhang könnte durch das Vorsehen von Oberleitungen auch direkt eine Abnahme von Energie durch Verbraucher vorgesehen werden, beispielsweise durch Züge und/oder batterieelektrische Fahrzeuge, um deren Traktionsmotoren auf den mit Oberleitungen versehenen Streckenabschnitten zu betreiben und/oder Akkumulatoren während der Fahrt aufzuladen.
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Weiterhin könnte die wenigstens eine funktionelle Komponente wenigstens eine Kommunikationsvorrichtung umfassen, beispielsweise eine Anzeigevorrichtung und/oder eine Funkvorrichtung. Insbesondere hinsichtlich der Perspektive von autonom fahrenden Fahrzeugen wird es notwendig sein, Autobahnen und auch Bahnstrecken mit Hochgeschwindigkeits-Internetanbindungen auszurüsten, die zusätzlich eine möglichst kurze Latenz aufweisen sollten. Hierzu sind nach derzeitigem Stand der Technik viele kleine Funkzellen notwendig. Die hierfür benötigte Infrastruktur in Form von Basisstationen und Glasfaserkabeln lässt sich ohne weiteres in einem erfindungsgemäßen modularen System anbringen, wodurch das häufig schwierige Finden geeigneter Standorte neben Autobahnen entfallen könnte. Auch die Kosten für die Verlegung der notwendigen Kabel sowohl für die Kommunikation und auch die Stromversorgung derartiger Funkzellen wird durch die Anbringung an erfindungsgemäßen modularen Systemen deutlich verringert.
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In diesem Zusammenhang und auch davon unabhängig könnte ferner daran gedacht werden, dass die wenigstens eine funktionelle Komponente wenigstens eine Sensorvorrichtung umfassen kann, beispielsweise eine Verkehrserfassungs-Vorrichtung. Derartige fest installierte Verkehrserfassungs-Vorrichtungen stellen bereits wertvolle Eingabevorrichtungen für das Auswerten und Führen von Verkehrsströmen dar, wobei ihre Bedeutung in der Zukunft vor dem Hintergrund der Perspektive des autonomen Fahrens noch einmal enorm anwachsen wird.
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Weiterhin kann die wenigstens eine funktionelle Komponente wenigstens eine Beleuchtungsvorrichtung umfassen, wodurch je nach Typ der Bebauung der bebauten Fläche beispielsweise ohnehin notwendige Beleuchtungsvorrichtungen, wie z.B. Straßenbeleuchtungen, ersetzt werden könnten.
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Zuletzt kann das erfindungsgemäße modulare System eine Vorrichtung zur automatisierten Wartung und/oder Nachrüstung umfassen, beispielsweise eine Vorrichtung, die autonom den strukturellen Zustand der einzelnen Module des modularen Systems überprüft und bei einem Eintreten eines unerwünschten Zustands ein Signal an eine mit Reparaturen des Systems befasste Instanz ausgibt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform deutlich, wenn diese zusammen mit der beiliegenden 1 betrachtet wird. Diese 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen Systems in einer schematischen schrägen Draufsicht.
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes modulares System, das ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist und eine bebaute Fläche in Form einer Straße S überspannt. Hierzu umfasst das erfindungsgemäße System 10 vier Pfeiler 12, die in einer Rechteckanordnung beiderseits der Straße S mit dem Untergrund verbunden sind und sich im Wesentlichen vertikal nach oben erstrecken.
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Hierbei umfassen die Pfeiler 12 jeweils ein im Boden verankertes Fundament und eine Mehrzahl von daran angeordneten und untereinander fest verbundenen Pfeilermodulen 12', mit denen eine variable Höhe eines Pfeilers 12 erreicht wird.
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Jeweils zwischen Paaren der Pfeiler 12 erstrecken sich ferner in Ebenen parallel zu derjenigen der Straße S Traversen, von denen beim ersten Paar von Pfeilern 12 insgesamt drei Traversen 14a, 14b und 14c übereinander angeordnet sind, während dem zweiten Paar von Pfeilern 12 lediglich eine Traverse 14d zugeordnet ist. Die einzelnen Traversen 14a bis 14d bestehen hierbei aus Traversenmodulen 14', die mittels geeigneter Verbindungseinrichtungen miteinander verbunden sind, um den einzelnen Traversen jeweils eine individuelle Form und variable Abmessungen zu verleihen, wie durch die unterschiedlichen Breiten der Traversen 14b und 14c angedeutet ist, sowie durch die zusätzlich seitlich vorgesehenen Traversenmodule 14' an der Traverse 14d. Ferner sei darauf hingewiesen, dass zwischen der Traverse 14a und der Traverse 14d zwei Oberleitungen 16 gespannt sind, die in der Darstellung aus 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit durch Strichlinien dargestellt sind, mit denen beispielsweise speziell ausgerüstete, elektrisch betriebene Lastkraftwagen mittels eines Stromabnehmers in Eingriff treten können, um während der Fahrt ihre Traktionsmotoren zu versorgen und ihre Akkumulatoren aufzuladen.
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Des Weiteren sind an den Traversen 14a bis 14d noch andere funktionelle Komponenten jeweils mittels nicht dargestellter Verbindungseinheiten angebracht, wobei die einzelnen funktionellen Komponenten lediglich schematisch dargestellt sind. So sind an der untersten Traverse 14a mehrere Verkehrserfassungsvorrichtungen 18 angeordnet, an den Pfeilern 12 Kommunikationsvorrichtungen 20 in Form von Mobilfunk-Basisstationen angeordnet, der Traverse 14b eine vertikale Windturbine 22 und entsprechende Stromleitungen zugeordnet, und auf der vertikalen obersten Traverse 14c ist einerseits eine Bepflanzung 24 vorgesehen, sowie in einem geeigneten Winkel zur Sonne ausgerichtete Photovoltaik-Paneele 26.
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Zuletzt sind an der Traverse 14d noch eine Anzeigevorrichtung 28 zum Anzeigen von gesteuerten Verkehrszeichen und eine Beleuchtungsvorrichtung 30 vorgesehen.
