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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines strukturellen Mangels eines Straßenbrückenbauwerks nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind, wie in der
EP 3 063 711 A1 beschrieben, eine Anordnung und ein Verfahren zur Inspektion eines Bauwerks bekannt. Die Anordnung umfasst eine mobile Messeinheit zur Ermittlung eines dem Bauwerk zugeordneten Messwerts durch einen Benutzer vor Ort. Dabei weist die Messeinheit eine Schnittstelle zum Datenaustausch mit weiteren Einheiten der Anordnung auf. Weiter umfasst die Anordnung eine Basiseinheit, in welcher von der Messeinheit übermittelte Datensätze speicherbar und visuell darstellbar sind und welche eine Schnittstelle zum Datenaustausch mit weiteren Einheiten der Anordnung aufweist. Weiter ist ein Erfassungsmittel zum Erfassen einer Messposition, an welcher der Messwert ermittelt wird, und/oder eines Messzeitpunkts, zu welchem der Messwert ermittelt wird, vorhanden. Ein von der Messeinheit ermittelter Messwert ist zumindest zusammen mit einer vom Erfassungsmittel erfassten Messposition und/oder einem vom Erfassungsmittel erfassten Messzeitpunkt als Datensatz an die Basiseinheit übermittelbar. Dabei ist die mobile Messeinheit zur zerstörungsfreien Ermittlung von Messwerten zu einer internen Struktur und/oder einem internen Zustand von unzugänglichen Bauelementen des Bauwerks ausgebildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Erkennung eines strukturellen Mangels eines Straßenbrückenbauwerks anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung eines strukturellen Mangels eines Straßenbrückenbauwerks mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einem Verfahren zur Erkennung eines strukturellen Mangels eines Straßenbrückenbauwerks werden erfindungsgemäß von mehreren Fahrzeugen, die das Straßenbrückenbauwerk jeweils überfahren, Beschleunigungsdaten mittels Beschleunigungssensoren einer inertialen Messeinheit des jeweiligen Fahrzeugs und zusätzlich Metadaten erfasst. Insbesondere werden Beschleunigungsdaten vertikaler Beschleunigungen erfasst. Als Metadaten der erfassten Beschleunigungsdaten werden beispielsweise eine Position und/oder ein Zeitpunkt der Erfassung der Beschleunigungsdaten und/oder Witterungsbedingungen erfasst. Die Position wird beispielsweise mittels eines globalen Navigationssatellitensystems erfasst. Als Zeitpunkt werden beispielsweise ein Datum und/oder eine Uhrzeit erfasst. Als Witterungsbedingungen werden beispielsweise Niederschlag und/oder Wind erfasst.
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Durch eine Verarbeitung der erfassten Beschleunigungsdaten im jeweiligen Fahrzeug wird ein Schwingungssignal ermittelt. Des Weiteren wird im jeweiligen Fahrzeug zum Normalisieren des Schwingungssignals und Analysieren von Schwingungsfrequenzen eine spektrale Leistungsdichte aus dem Schwingungssignal abgeleitet. Zudem werden im jeweiligen Fahrzeug aus der spektralen Leistungsdichte lokale Schwingungsmaxima über ein Frequenzband oder beispielsweise mehrere Frequenzbänder abgeleitet.
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Die lokalen Schwingungsmaxima und die Metadaten werden vom jeweiligen Fahrzeug an eine fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit, beispielsweise ein vehicle control center, d. h. ein Fahrzeugsteuerungszentrum, übermittelt. In dieser fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit werden die von den mehreren Fahrzeugen jeweils abgeleiteten lokalen Schwingungsmaxima aggregiert. Die Metadaten dienen insbesondere der korrekten Zuordnung der abgeleiteten lokalen Schwingungsmaxima zum jeweiligen Straßenbrückenbauwerk und zu einem jeweiligen Zeitpunkt der Erfassung der Beschleunigungsdaten. Dadurch können beispielsweise ein Zustand des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks zu einem jeweiligen Zeitpunkt und/oder ein Zustandsverlauf für das jeweilige Straßenbrückenbauwerk ermittelt werden. Weitere erfasste Metadaten, insbesondere die Witterungsbedingungen, können beispielsweise verwendet werden, um einen witterungsbedingten Einfluss auf die ermittelten Beschleunigungsdaten und somit auf die übermittelten lokalen Schwingungsmaxima auszuschließen bzw. herauszurechnen.
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Die aggregierten lokalen Schwingungsmaxima können dann beispielsweise in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit hinsichtlich eines strukturellen Mangels des Straßenbrückenbauwerks ausgewertet werden und/oder an eine andere Einrichtung zur Auswertung der aggregierten lokalen Schwingungsmaxima hinsichtlich eines strukturellen Mangels des Straßenbrückenbauwerks weitergeleitet werden.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit beispielsweise in einem fahrzeugeigenen Steuergerät des jeweiligen Fahrzeugs eine entsprechende Softwarefunktionalität integriert, welche die beschriebenen Daten der im jeweiligen Fahrzeug verbauten inertialen Messeinheit (IMU) in Bezug auf Vibrationen von Straßenbrückenbauwerken erfasst und auswertet und die ausgewerteten Daten zusammen mit den erfassten Metadaten an die fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit übermittelt. Ein großer Anteil der Datenverarbeitung erfolgt somit bereits im Fahrzeug. Dadurch wird eine zu übertragende Datenmenge reduziert, da nicht alle erfassten Daten, sondern nur noch bereits ausgewertete relevante Ergebnisdaten an die fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit übermittelt werden. Die Übertragungsverbindung wird somit durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht übermäßig belastet. Die Auswertung der von mehreren Fahrzeugen übermittelten Ergebnisdaten hinsichtlich struktureller Mängel am jeweiligen Straßenbrückenbauwerk erfolgt dann fahrzeugextern, beispielsweise direkt in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es somit ermöglicht, mittels der Beschleunigungssensoren in der inertialen Messeinheit des jeweiligen Fahrzeugs die von dem jeweiligen Straßenbrückenbauwerk über eine Straßenoberfläche übertragenen Schwingungen zu erfassen und dadurch eine Beurteilung des Zustands solcher dynamisch belasteter Straßenbrückenbauwerke vorzunehmen. Dabei ermöglicht es die erfindungsgemäße Lösung insbesondere, das Frequenzband oder die mehreren Frequenzbänder des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks über einen längeren Zeitraum oder beispielsweise fortlaufend zu analysieren. Statistisch signifikante Veränderungen der Schwingungen des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks oder eines jeweiligen Brückenabschnitts des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks können somit als Hinweis auf mögliche strukturelle Mängel genutzt werden, so dass daraufhin beispielsweise eine gezielte Prüfung auf Beschädigungen erfolgen kann.
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Als Fahrzeuge für das beschriebene Verfahren werden in einer möglichen Ausführungsform insbesondere autonome Lastkraftwagen, insbesondere mit SAE Level 4, verwendet, da diese Fahrzeuge eine Vielzahl für das Verfahren verwendbare Sensoren aufweisen. Das Verfahren, insbesondere durch Verwendung dieser Fahrzeuge, kann somit einen signifikanten Beitrag zur Detektion von strukturellen Mängeln bei Straßenbrückenbauwerken leisten.
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Das beschriebene Verfahren ermöglicht insbesondere die Ermittlung von Verkehrsinfrastrukturdaten durch Fahrzeuge, beispielsweise als Ersatz oder insbesondere als Ergänzung zu anderen, wesentlich aufwändigeren, Ermittlungsmöglichkeiten für solche Infrastrukturdaten. Beispielsweise werden dadurch auch keine oder weniger fest verbaute Sensoren an den Straßenbrückenbauwerken benötigt. Durch das Verfahren wird somit beispielsweise eine Minimierung der Anzahl der Verletzten oder Verkehrstoten aufgrund von Brückeneinstürzen ermöglicht, indem das Risiko solcher Brückeneinstürze mittels des Verfahrens reduziert werden kann.
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Mittels des beschriebenen Verfahrens können für eine Verkehrsplanung zuständigen Behörden beispielsweise wichtige Daten zum Ist-Stand der aktuellen Brücken-Verkehrsinfrastruktur, zur Prognose der Entwicklung der Brücken-Verkehrsinfrastruktur sowie zur Auslegung und Optimierung der Brücken-Verkehrsinfrastruktur übermittelt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zur Erkennung eines strukturellen Mangels eines Straßenbrückenbauwerks,
- 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs während einer Überfahrt des Straßenbrückenbauwerks,
- 3 eine schematische Darstellung von Schwingungssignalen, die aus mittels Beschleunigungssensoren einer inertialen Messeinheit des Fahrzeugs während der Überfahrt des Straßenbrückenbauwerks erfassten Beschleunigungsdaten ermittelt wurden,
- 4 eine schematische Darstellung einer abgeleiteten spektralen Leistungsdichte,
- 5 eine schematische Darstellung abgeleiteter lokaler Schwingungsmaxima, und
- 6 eine schematische Darstellung aggregierter lokaler Schwingungsmaxima.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Anhand der 1 bis 6 wird im Folgenden ein Verfahren zur, insbesondere automatisierten, Erkennung eines strukturellen Mangels eines Straßenbrückenbauwerks 2 beschrieben, wobei 1 einen Verfahrensablauf zeigt und die 2 bis 6 Darstellungen einzelner Verfahrensschritte S1 bis S6 des Verfahrens zeigen. Mittels des Verfahrens können mittels Fahrzeugen 1, insbesondere Lastkraftwagen, die das jeweilige Straßenbrückenbauwerk 2 überfahren, strukturelle Mängel am jeweiligen Straßenbrückenbauwerk 2 erkannt werden, wobei dies insbesondere auf automatisierte Weise erfolgt.
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Derartige Verkehrsinfrastrukturen in Form von Straßenbrückenbauwerken 2 weisen üblicherweise sehr lange Lebenszyklen auf. Beispielsweise in Deutschland weisen die meisten Straßenbrückenbauwerke 2 derzeit ein Lebensalter von mehr als vierzig Jahren auf. Diese Straßenbrückenbauwerke 2 wurden somit für Anforderungen eines Straßenverkehrsaufkommens entworfen, welches zum Entwurfszeitpunkt noch wesentlich geringer war als derzeit. Daher werden insbesondere diese älteren Straßenbrückenbauwerke 2 durch das gesteigerte Straßenverkehrsaufkommen, insbesondere durch einen erheblich gesteigerten Schwerlastverkehr, erheblich belastet. Bisher ist daher eine aufwändige statische Überwachung vieler Straßenbrückenbauwerke 2 erforderlich, um eine aus den gestiegenen Verkehrsanforderungen resultierende Notwendigkeit von Instandsetzungen und Modernisierungen rechtzeitig erkennen und diese dann durchführen zu können.
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Mittels des im Folgenden näher beschriebenen Verfahrens kann die aufwändige statische Überwachung des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks 2 vermieden oder zumindest reduziert werden, indem zur Ermittlung und somit Überwachung eines Zustands des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks 2 Fahrzeuge 1, insbesondere Lastkraftwagen, eingesetzt werden, die das jeweilige Straßenbrückenbauwerk 2 überfahren, insbesondere während eines normalen Fahrbetriebs des jeweiligen Fahrzeugs 1. D. h. für das Verfahren ist kein zusätzlicher Aufwand in Form speziell geplanter und durchgeführter Überfahrten des Straßenbrückenbauwerks 2 allein zum Zweck der Überwachung von dessen Zustand erforderlich, sondern es handelt sich bei diesen Überfahrten um eine normale Nutzung des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks 2 durch das jeweilige Fahrzeug 1 während dessen normalen Fahrbetriebs.
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In dem hier beschriebenen Verfahren wird somit das jeweilige Straßenbrückenbauwerk 2 von mehreren Fahrzeugen 1 überfahren, insbesondere über einen längeren Zeitraum hinweg oder fortlaufend, insbesondere für eine fortlaufende Zustandsüberwachung des Straßenbrückenbauwerks 2. Durch dieses Überfahren mittels des jeweiligen Fahrzeugs 1 erfolgt eine Belastung des Straßenbrückenbauwerks 2 durch das jeweilige Fahrzeug 1, wodurch Schwingungen des Straßenbrückenbauwerks 2 verursacht werden. Für das Verfahren werden daher insbesondere Lastkraftwagen verwendet, beispielsweise Sattelzugmaschinen, insbesondere mit Sattelzugaufliegern, da derartige Fahrzeuge 1 ein hohes Gewicht aufweisen und dadurch eine entsprechend starke Belastung für das Straßenbrückenbauwerk 2 darstellen und somit entsprechend starke Schwingungen des Straßenbrückenbauwerks 2 verursachen.
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Im ersten Verfahrensschritt S1 des hier beschriebenen Verfahrens wird somit das jeweilige Straßenbrückenbauwerk 2 von einem jeweiligen Fahrzeug 1 überfahren, wie in 2 beispielhaft dargestellt. Dabei werden mittels Beschleunigungssensoren einer inertialen Messeinheit 3 des jeweiligen Fahrzeugs 1 Beschleunigungsdaten erfasst. Des Weiteren werden, mittels mindestens einer entsprechenden Erfassungseinheit 4, Metadaten erfasst. Als Metadaten der erfassten Beschleunigungsdaten werden beispielsweise eine Position und/oder ein Zeitpunkt der Erfassung der Beschleunigungsdaten und/oder Witterungsbedingungen erfasst. Die Position wird beispielsweise mittels eines globalen Navigationssatellitensystems erfasst. Als Zeitpunkt werden beispielsweise ein Datum und/oder eine Uhrzeit erfasst. Als Witterungsbedingungen werden beispielsweise Niederschlag und/oder Wind erfasst.
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Im zweiten Verfahrensschritt S2 werden die erfassten Beschleunigungsdaten im jeweiligen Fahrzeug 1 verarbeitet, wodurch mindestens ein Schwingungssignal Sx, Sy, Sz, Ssum ermittelt wird, wie in 3 gezeigt. Dabei sind in 3 Schwingungssignale Sx, Sy, Sz für alle drei Bewegungsrichtungen, d. h. ein Schwingungssignal Sx in X-Richtung, insbesondere in Längsachsenrichtung des Fahrzeugs 1, ein Schwingungssignal Sy in Y-Richtung, insbesondere in Querachsenrichtung des Fahrzeugs 1, und ein Schwingungssignal Sz in Z-Richtung, insbesondere in Hochachsenrichtung des Fahrzeugs 1, sowie ein daraus resultierendes summiertes Schwingungssignal Ssum dargestellt. Beispielsweise kann für das weitere Verfahren dieses summierte Schwingungssignal Ssum als weiter zu verarbeitendes Schwingungssignal Ssum verwendet werden. Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nur Beschleunigungsdaten vertikaler Beschleunigungen, insbesondere in Z-Richtung und somit in Hochachsenrichtung des Fahrzeugs 1, für das Verfahren erfasst und somit verarbeitet werden oder zumindest nur diese Beschleunigungsdaten vertikaler Beschleunigungen für das Verfahren verwendet und somit verarbeitet werden, so dass somit das Schwingungssignal Sz nur aus diesen Beschleunigungsdaten vertikaler Beschleunigungen ermittelt wird. Es wird dann also nur das Schwingungssignal Sz in Z-Richtung, insbesondere in Hochachsenrichtung des Fahrzeugs 1, ermittelt.
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Im dritten Verfahrensschritt S3 wird im jeweiligen Fahrzeug 1 zum Normalisieren des Schwingungssignals Ssum, Sz und Analysieren von Schwingungsfrequenzen f eine spektrale Leistungsdichte SLD aus dem Schwingungssignal Ssum, Sz abgeleitet, wie in 4 gezeigt. Hierfür wird, wie oben beschrieben, das summierte Schwingungssignal Ssum oder das Schwingungssignal Sz in Z-Richtung, insbesondere in Hochachsenrichtung des Fahrzeugs 1, verwendet, Im Diagramm gemäß 4 sind der Abszissenachse die Schwingungsfrequenzen f und der Ordinatenachse Leistungen P je Schwingungsfrequenz f zugeordnet.
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Im vierten Verfahrensschritt S4 werden im jeweiligen Fahrzeug 1 aus der spektralen Leistungsdichte SLD lokale Schwingungsmaxima LSM über ein Frequenzband oder beispielsweise mehrere Frequenzbänder abgeleitet, wie in 5 gezeigt. Im Diagramm gemäß 5 sind wieder der Abszissenachse die Schwingungsfrequenzen f und der Ordinatenachse die Leistungen P je Schwingungsfrequenz f zugeordnet.
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Die lokalen Schwingungsmaxima LSM und die Metadaten werden in einem fünften Verfahrensschritt S5 vom jeweiligen Fahrzeug 1 an eine fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit übermittelt. Diese fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit ist beispielsweise ein vehicle control center, d. h. ein Fahrzeugsteuerungszentrum, beispielsweise betrieben von einem jeweiligen Fahrzeughersteller oder in dessen Auftrag.
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In dieser fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit werden die von den mehreren Fahrzeugen 1 jeweils abgeleiteten lokalen Schwingungsmaxima LSM in einem sechsten Verfahrensschritt S6 aggregiert, wie in 6 gezeigt. Hier sind der Abszissenachse die Schwingungsfrequenzen f und der Ordinatenachse eine jeweilige Anzahl n der aggregierten lokalen Schwingungsmaxima LSM zugeordnet.
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Die Metadaten dienen insbesondere der korrekten Zuordnung der abgeleiteten lokalen Schwingungsmaxima LSM zum jeweiligen Straßenbrückenbauwerk 2 und zu einem jeweiligen Zeitpunkt der Erfassung der Beschleunigungsdaten. Dadurch können beispielsweise der Zustand des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks 2 zu einem jeweiligen Zeitpunkt und/oder ein Zustandsverlauf für das jeweilige Straßenbrückenbauwerk 2 ermittelt werden.
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Weitere erfasste Metadaten, insbesondere die Witterungsbedingungen, können beispielsweise verwendet werden, um einen witterungsbedingten Einfluss auf die ermittelten Beschleunigungsdaten und somit auf die übermittelten lokalen Schwingungsmaxima LSM auszuschließen bzw. herauszurechnen. Beispielsweise verändert eine auf das Straßenbrückenbauwerk 2 aufliegende Last aufgrund von Regenwasser oder Schnee dessen Schwingungsverhalten, und auf das Straßenbrückenbauwerk 2 einwirkender Wind kann, ebenso wie das Überfahren durch Fahrzeuge 1, Schwingungen des Straßenbrückenbauwerks 2 verursachen. Aufgrund solcher Einflüsse können sich somit die erfassten Beschleunigungsdaten verändern, ohne dass dies durch einen veränderten Zustand des Straßenbrückenbauwerks 2, insbesondere durch strukturelle Mängel, verursacht wurde.
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Durch die Berücksichtigung solcher Metadaten werden somit eine Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Verfahrens bezüglich struktureller Mängel des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks 2 verbessert. Beispielsweise werden nur solche lokalen Schwingungsmaxima LSM berücksichtigt, die auf bei vorgegebenen Witterungsbedingungen erfassten Beschleunigungsdaten beruhen, oder die Witterungsbedingungen werden beim Aggregieren der lokalen Schwingungsmaxima LSM berücksichtigt, so dass nur lokale Schwingungsmaxima LSM aggregiert werden, die auf bei gleichen Witterungsbedingungen erfassten Beschleunigungsdaten beruhen, oder die Witterungsbedingungen werden bei der Beurteilung hinsichtlich des Vorliegens eines strukturellen Mangels berücksichtigt.
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Die im sechsten Verfahrensschritt S6 aggregierten lokalen Schwingungsmaxima LSM können dann beispielsweise in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit hinsichtlich eines strukturellen Mangels des Straßenbrückenbauwerks 2 ausgewertet werden und/oder an eine andere Einrichtung zur Auswertung der aggregierten lokalen Schwingungsmaxima LSM hinsichtlich eines strukturellen Mangels des Straßenbrückenbauwerks 2 weitergeleitet werden.
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Das beschriebene Verfahren wird insbesondere unter Zuhilfenahme einer in einem fahrzeugeigenen Steuergerät des jeweiligen Fahrzeugs 1 integrierten Softwarefunktionalität durchgeführt, welche die beschriebenen Daten der im jeweiligen Fahrzeug 1 verbauten inertialen Messeinheit 3 in Bezug auf Vibrationen von Straßenbrückenbauwerken 2 erfasst und auswertet und die ausgewerteten Daten zusammen mit den erfassten Metadaten an die fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit übermittelt.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein großer Anteil der Datenverarbeitung bereits im Fahrzeug 1. Dadurch wird eine zu übertragende Datenmenge reduziert, da nicht alle erfassten Daten, sondern nur noch bereits ausgewertete relevante Ergebnisdaten, insbesondere die lokalen Schwingungsmaxima LSM und die Metadaten, an die fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit übermittelt werden. Die Übertragungsverbindung wird somit durch das Verfahren nicht übermäßig belastet. Dadurch werden beispielsweise andere Übertragungsprozesse, insbesondere zum Betrieb und zur Sicherheit des Fahrzeugs 1 wichtige Datenübertragungen, nicht beeinträchtigt. Die Auswertung der von mehreren Fahrzeugen 1 übermittelten Ergebnisdaten hinsichtlich struktureller Mängel am jeweiligen Straßenbrückenbauwerk 2 erfolgt dann fahrzeugextern, beispielsweise direkt in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit.
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In einer alternativen Ausführungsform kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erfassten Beschleunigungsdaten und Metadaten vom jeweiligen Fahrzeug 1 an die fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit übermittelt werden und somit die gesamte Datenverarbeitung außerhalb des jeweiligen Fahrzeugs 1 erfolgt. In dieser Ausführungsform werden somit auch der zweite, dritte und vierte Verfahrensschritt S2, S3, S4 in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit durchgeführt und der fünfte Verfahrensschritt S5, d. h. die Datenübermittlung vom jeweiligen Fahrzeug 1 an die fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit, wird entsprechend zwischen den ersten und zweiten Verfahrensschritt S1, S2 vorgezogen, wobei dann die erfassten Beschleunigungsdaten und Metadaten übermittelt werden. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn keine ausreichenden Datenverarbeitungsressourcen im jeweiligen Fahrzeug 1 vorhanden sind und eine ausreichende Übertragungsverbindung zwischen dem jeweiligen Fahrzeug 1 und der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit vorhanden ist.
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Es ist somit auch eine Anpassung des Verfahrens hinsichtlich der Datenverarbeitung im jeweiligen Fahrzeug 1 oder in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit möglich. Diese Anpassung erfolgt dabei beispielsweise in Abhängigkeit von den im jeweiligen Fahrzeug 1 und in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit vorhandenen Ressourcen zur Datenverarbeitung und in Abhängigkeit von der verfügbaren Übertragungsverbindung zwischen dem jeweiligen Fahrzeug 1 und der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit. Beispielsweise sind dann auch weitere Ausführungsformen des Verfahrens möglich, in denen der erste und zweite Verfahrensschritt S1, S2 im Fahrzeug 1 durchgeführt werden und, zusätzlich zum sechsten Verfahrensschritt S6, auch der dritte und vierte Verfahrensschritt S3, S4 in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit durchgeführt werden, oder in denen der erste, zweite und dritte Verfahrensschritt S1, S2, S3 im Fahrzeug 1 durchgeführt werden und, zusätzlich zum sechsten Verfahrensschritt S6, auch der vierte Verfahrensschritt S4 in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit durchgeführt wird. Der fünfte Verfahrensschritt S5, d. h. die Datenübermittlung vom jeweiligen Fahrzeug 1 an die fahrzeugexterne Verarbeitungseinheit, wird dann entsprechend zwischen dem letzten im jeweiligen Fahrzeug 1 zur Datenverarbeitung durchgeführten Verfahrensschritt S1, S2, S3, S4 und dem ersten in der fahrzeugexternen Verarbeitungseinheit durchgeführten Verfahrensschritt S6, S4, S3, S2 durchgeführt. Übermittelt werden jeweils die Metadaten und zumindest die im letzten im jeweiligen Fahrzeug 1 zur Datenverarbeitung durchgeführten Verfahrensschritt S1, S2, S3, S4 ermittelten Daten.
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Durch das Verfahren wird es somit ermöglicht, mittels der Beschleunigungssensoren in der inertialen Messeinheit 3 des jeweiligen Fahrzeugs 1 die von dem jeweiligen Straßenbrückenbauwerk 2 über eine Straßenoberfläche übertragenen Schwingungen zu erfassen und dadurch eine Beurteilung des Zustands solcher dynamisch belasteter Straßenbrückenbauwerke 2 vorzunehmen. Dabei ermöglicht es die beschriebene Lösung insbesondere, das Frequenzband oder die mehreren Frequenzbänder des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks 2 über einen längeren Zeitraum oder beispielsweise fortlaufend zu analysieren. Statistisch signifikante Veränderungen der Schwingungen des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks 2 oder eines jeweiligen Brückenabschnitts des jeweiligen Straßenbrückenbauwerks 2 können somit als Hinweis auf mögliche strukturelle Mängel genutzt werden, so dass daraufhin beispielsweise eine gezielte Prüfung auf Beschädigungen erfolgen kann.
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Als Fahrzeuge 1 für das beschriebene Verfahren werden in einer möglichen Ausführungsform insbesondere autonome Lastkraftwagen, insbesondere mit SAE Level 4, verwendet, da diese Fahrzeuge 1 eine Vielzahl für das Verfahren verwendbare Sensoren aufweisen. Das Verfahren, insbesondere durch Verwendung dieser Fahrzeuge 1, kann somit einen signifikanten Beitrag zur Detektion von strukturellen Mängeln bei Straßenbrückenbauwerken2 leisten.
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Das beschriebene Verfahren ermöglicht insbesondere die Ermittlung von Verkehrsinfrastrukturdaten durch Fahrzeuge 1, beispielsweise als Ersatz oder insbesondere als Ergänzung zu anderen, wesentlich aufwändigeren, Ermittlungsmöglichkeiten für solche Infrastrukturdaten. Beispielsweise werden dadurch auch keine oder weniger fest verbaute Sensoren an den Straßenbrückenbauwerken 2 benötigt. Durch das Verfahren wird somit beispielsweise eine Minimierung der Zahl der Verletzten oder Verkehrstoten aufgrund von Brückeneinstürzen ermöglicht, indem das Risiko solcher Brückeneinstürze mittels des Verfahrens reduziert werden kann.
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Mittels des beschriebenen Verfahrens können für eine Verkehrsplanung zuständigen Behörden beispielsweise wichtige Daten zum Ist-Stand der aktuellen Brücken-Verkehrsinfrastruktur, zur Prognose der Entwicklung der Brücken-Verkehrsinfrastruktur sowie zur Auslegung und Optimierung der Brücken-Verkehrsinfrastruktur übermittelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Straßenbrückenbauwerk
- 3
- Messeinheit
- 4
- Erfassungseinheit
- f
- Schwingungsfrequenz
- LSM
- lokale Schwingungsmaxima
- n
- Anzahl
- P
- Leistung
- S1 bis S6
- Verfahrensschritt
- SLD
- spektrale Leistungsdichte
- Sx, Sy, Sz, Ssum
- Schwingungssignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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