DE19856510A1

DE19856510A1 - Verfahren und System zur Ermittlung von Unebenheiten und Schadstellen in der Oberfläche einer Verkehrsfläche

Info

Publication number: DE19856510A1
Application number: DE19856510A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Josef Otte
Original assignee: Alstom Energie GmbH
Current assignee: Alstom Anlagen und Automatisierungstechnik GmbH
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2018-12-09
Also published as: DE19856510C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung von Unebenheiten und Schadstellen in der Oberfläche einer Verkehrsfläche. Unter Verkehrsfläche wird hierbei insbesondere eine Bundesstraße, eine Autobahn oder eine Start- und Landebahn eines Flugplatzes verstanden. Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein System zur Durchführung des Verfahrens mit einer mobilen Prüfeinrichtung.

Abweichungen von der Oberflächenebenheit und fehlerhafte Stellen in der Ober fläche von neuen und in Betrieb befindlichen Straßen, Flugplätzen und anderen Verkehrsflächen oder Fahrbahnen können hohe dynamische Schwankungen der Radlasten von Fahrzeugen verursachen. Des weiteren können derartige Uneben heiten in der Oberfläche zu lokalen Wasseransammlungen auf der Verkehrsfläche führen, deren Ablauf durch Bildung von unzulässig tiefen Mulden verhindert ist. Dies wirkt nicht nur dem Fahrzeugverhalten bezüglich der Sicherheit und dem Fahrkomfort entgegen, sondern führt auch zur Verringerung der Lebensdauer der Verkehrsfläche und zu erheblichen Folgekosten.

Es werden daher wichtige Straßen, Flugplätze und andere Verkehrsflächen in re gelmäßigen Zeitabständen auf Unebenheiten und Schadstellen in der Oberfläche geprüft. Zusätzlich zu quasi statischen Prüfungen gemäß einem im Entwurf vorlie genden Regelwerk (EN13036-7) sind bereits dynamische Messungen mit mobilen Meßfahrzeugen durchgeführt worden. In dem Aufsatz "Meßtechnische Zustander fassung und -bewertung von Straßen in Berlin", abgedruckt in "Straße + Autobahn 4/91", Seiten 177 bis 185, sind verschiedene Meßmethoden beschrieben. Ein da zu eingesetztes mobiles Meßfahrzeug erfaßt die Oberflächenebenheit und Spurril len in der Oberfläche sowie deren Griffigkeit und Oberflächenrisse in der Fahr bahn. Anhand der bei dieser Prüfung erfaßten Meßwerte oder Meßdaten können Unebenheiten und Schadstellen ermittelt und zur Bewertung des Ausmaßes der Schädigungen im Hinblick auf gefährdende Folgeerscheinungen analysiert wer den. Die Prüfung erfolgt üblicherweise im laufenden Verkehr und bezieht sich je weils auf einen Abschnitt der Fahrbahn, beispielsweise auf eine Fahrspur einer Straße. Dabei werden jedoch durch angrenzende Abschnitte sich ergebende übergeordnete Effekte nicht berücksichtigt. So können beispielsweise bisher keine Aussagen über das Zusammenwirken von Schadstellen im Grenzbereich benach barter Abschnitte gemacht werden. Beispielsweise werden zu Wasseransamm lungen führende Unebenheiten und Schadstellen bei aus mehreren Fahrspuren bestehenden Straßen nicht ermittelt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung von Unebenheiten und Schadstellen und damit zur Erfassung des Zustands der Ober fläche einer Verkehrsfläche, insbesondere des Oberflächenzustands einer Straße oder eines Flugplatzes, anzugeben, daß eine abschnittsübergreifende Analyse der gesamten Verkehrsfläche ermöglicht. Des weiteren soll ein zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignetes System angegeben werden.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu wird bei einer abschnittsweisen meßtechni schen Erfassung der Oberfläche in jedem Abschnitt die globale Position der Prüf einrichtung anhand eines Ortungssignals ermittelt. Gleichzeitig wird eine benach barten Abschnitten gemeinsame Oberflächenmarkierung erfaßt, anhand derer diese Abschnitte miteinander korreliert werden.

Durch eine hinreichend präzise Bestimmung des Meßortes mittels eines globalen Positionierungssystems, z. B. mittels des "Differential Global Positioning System (DGPS)", ist eine Zusammenfassung von Messungen mehrerer Abschnitte, z. B. auf Fahrbahnen in gleicher Richtung (Autobahn) oder in entgegengesetzter Fahr richtung (zweispurige Straße mit Gegenverkehr) möglich, indem identische Ober flächenbereiche benachbarter Abschnitte in Überdeckung gebracht werden. Dazu wird im Falle einer mehrspurigen Fahrbahn vorzugsweise dessen Mittelstreifen als Oberflächenmarkierung herangezogen.

Da erkanntermaßen die Länge des Rasters des Fahrbahn-Mittelstreifens mit ei nem Abstand von etwa 6 m zwischen zwei ebenfalls 6 m langen Markierungsstrei fen kleiner ist als die vom globalen Positionierungssystem zu berücksichtigende Abweichung von etwa 10 m, kann die Position des Meßortes sowohl bezogen auf jeden Abschnitt als auch bezogen auf die Abschnitte untereinander ausreichend exakt bestimmt werden. Zweckmäßigerweise wird dazu zumindest der Startpunkt jedes Abschnitts statisch geortet.

Zweckmäßigerweise wird sowohl das Längsprofil als auch das Querprofil jedes Abschnitts erfaßt. Dazu werden Abstandssensoren eingesetzt, die in Form von Ultraschallsensoren, kapazitiven Sensoren, Lasersensoren oder als mechanische Taster mit elektronischen Sensoren, wie beispielsweise Potentiometern ausge führt sein können. Zur Synchronisierung der abschnittsweisen Meßwert- oder Meßdatenerfassung und der jeweiligen Datenaufzeichnung werden die Profile der einzelnen Abschnitte zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von einem die zurück gelegte Prüfstrecke angebenden Triggersignal ermittelt.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird zusammen mit der Erfassung der Oberflächen ebenheit längs und quer zur Bewegungsrichtung der Meß- und Prüfeinrichtung die Längs- und Querneigung jedes Oberflächenabschnitts erfaßt. Dabei wird sowohl die Neigung der Prüfeinrichtung gegenüber der Oberfläche oder der Horizontalen als auch gegenüber der Vertikalen bestimmt, so daß anhand dieser Meßdaten die Inklination der Oberfläche bestimmt und das Oberflächenrelief ermittelt werden kann. Die entsprechenden Daten werden für eine dreidimensionale und für eine zweidimensionale Darstellung mit beliebig einstellbaren Längs- und Querschnitten aufbereitet und verarbeitet.

Für eine augenscheinliche Untersuchung der Verkehrsfläche wird vorteilhafterwei se die Oberfläche jedes Abschnitts fotografisch erfaßt. Der jeweilige Bildbereich schließt dabei auch die Oberflächenmarkierung ein, z. B. den Mittelstreifen bei einer Fahrbahnprüfung. Die Oberflächenbilder werden für die exakte Positions bestimmung der Prüfeinrichtung sowohl längs als auch quer zu deren Bewe gungsrichtung herangezogen. Die Oberflächenbilder werden insbesondere auch zur Ermittlung der Oberflächenrauhigkeit herangezogen. Dazu erfolgt vorzugswei se eine automatische Mustererkennung.

Zusätzlich zur Oberflächenrauhigkeit wird zweckmäßiger auch die Oberflächen griffigkeit erfaßt. Dazu ist eine Anzahl von Normrädern vorgesehen, die in einem festen Winkel zur Bewegungs- oder Fahrtrichtung angestellt und mit einer definier ten Kraft an die Oberfläche bzw. Fahrbahn gedrückt werden. Die jeweils resultie rende Seitenkraft wird mittels Meßaufnehmern erfaßt, wobei während der Bewe gung die Oberfläche vor dem jeweiligen Normrad mit Wasser benetzt wird.

Zur Analyse der erfaßten Meßdaten werden anhand eines Auswerteprogrammes das Querprofil und das Längsprofil der einzelnen Abschnitte und der gesamten Oberfläche der Verkehrsfläche mit der Längs- und Querneigung der Oberfläche überlagert und im Falle eines Niederschlags sich ergebende maximale Wasser höhe (Aquaplaning) rechnerisch bestimmt. Das Ergebnis der Analyse wird zweckmäßigerweise sowohl graphisch als auch alphanumerisch dargestellt. Die sich aufgrund der entsprechenden Wasserhöhe ergebende Gefährdung kann an hand der Meßdaten klassifiziert und kartographisch dargestellt werden. Vorzugs weise wird auf einer Landkarte der oder jeder klassifizierte Abschnitt farblich ge kennzeichnet, so daß in einer Übersicht gefährdete Bereiche kenntlich gemacht sind. Außerdem wird das Ergebnis der Analyse in einer Zusammenfassung und als Statistik zur Verfügung gestellt.

Bezüglich des Systems wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 12. Dazu umfaßt die mobile Prüfeinrichtung eine Anzahl von zweckmäßigerweise zueinander rechtwinklig angeordneten Meßbal ken mit jeweils mehreren Abstandssensoren zur Messung des Längsprofils und des Querprofils jedes Oberflächenabschnitts sowie dessen Neigung gegenüber dem jeweiligen Meßbalken. Außerdem umfaßt die Prüfeinrichtung mindestens einen Neigungsmesser zur Ermittlung der Längsneigung und der Querneigung des Meßbalkens gegenüber der Vertikalen. Des weiteren umfaßt die Prüfeinrich tung ein Ortungssystem zur Bestimmung der globalen Position der Prüfeinrich tung, d. h. deren Position auf der Erdoberfläche, und eine Meßeinrichtung zur Er fassung einer Oberflächenmarkierung. Ferner ist eine Datenverarbeitungsanlage zur Auswertung der erfaßten Meß- und Positionsdaten vorgesehen.

Die mobile Prüfeinrichtung in Form einer durch ein Fahrzeug bewegten Meß anordnung mit einer Anzahl von Sensoren ermöglicht im Zusammenwirken mit der die Meßdaten erfassenden und diese analytisch auswertenden Datenverarbei tungsanlage die Ermittlung von Unebenheiten und Schädigungen sowie eine Analyse der sich daraus ergebenden Gefahrenpotentiale für die aus miteinander korrelierten Meßabschnitte zumindest annähernd exakt nachgebildete Oberfläche. Die Datenverarbeitungsanlage ermittelt dabei anhand des Längs- und Querprofils sowie der Neigung der Abschnitte zueinander und der Positionsdaten der Ab schnitte das deckungskorreliert zusammengesetzte Oberflächenrelief der gesam ten Oberfläche, z. B. einer mehrspurigen Fahrbahn. Die Meß- und Positionsdaten werden dazu für eine zwei- und dreidimensionale Darstellung des Oberflächenre liefs aufbereitet, so daß mittels der Datenverarbeitungsanlage beliebig auswähl bare Oberflächendaten über Abmessungen und Ausdehnungen der Unebenheiten oder Schadstellen angegeben werden können.

Die Neigung des Meßbalkens sowohl in Längs- als auch in Querrichtung wird zweckmäßigerweise mittels einer Anzahl von Beschleunigungsaufnehmern paral lel für jeden Meßvorgang erfaßt. Zur Bestimmung der Position der Prüfeinrich tung und damit der Meßbalken wirken zweckmäßigerweise das Ortungs- oder Satellitennavigationssystem und ein Trägheitsnavigationssystem sowie das Sy stem zur Erfassung der Oberflächenmarkierung in Richtung sowohl längs als auch quer des Abschnitts bzw. der Fahrbahn zusammen. Dadurch wird eine lokale Zu ordnung der Meßdaten sowohl längs als auch quer zur Bewegungs- oder Fahrt richtung erreicht. Die ermittelte Position der Prüfeinrichtung wird zusammen mit den Meßdaten mittels der Datenverarbeitungsanlage aufgezeichnet und abge speichert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch eine ausreichend exakte Bestimmung der Position einer Prüfeinrichtung zur Er fassung der Oberflächenbeschaffenheit einer Verkehrsfläche in jedem Abschnitt einer abschnittsweise meßtechnisch erfaßten Oberfläche die Meßdaten von Prüffahrten benachbarter Abschnitte oder Fahrspuren derart miteinander korreliert werden kann, daß als Ergebnis mehrerer Meß- oder Prüffahrten auf aneinander grenzenden Fahrspuren von Straßen, Flugplätzen oder anderen Verkehrsflächen eine Gesamtbeurteilung des Oberflächen- oder Fahrbahnzustands ermöglicht ist. Durch eine Aufzeichnung der Meßdaten im Hinblick auf eine zwei- oder dreidi mensionale Darstellung der Fahrbahn-Oberfläche mit den korrelierten Abschnitten können sowohl qualitative als auch quantitative Aussagen über das Ausmaß von Unebenheiten und Schadstellen auch im Grenzbereich benachbarter Abschnitte zuverlässig abgeleitet werden. Anhand der ausgewerteten Meßdaten kann die aus miteinander korrelierten Abschnitten zusammengesetzte Oberfläche in ihrer Ge samtheit in verschiedenen Ansichten, insbesondere perspektivisch sowie in be liebigen Längs- und Querschnitten, dargestellt werden. Dabei können die absolu ten Werte der Abmessungen der einzelnen Unebenheiten und Schadstellen zu sätzlich angegeben werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Meßfahrzeug mit einer Prüfein richtung sowie mit einer Datenerfassungs- und -verarbeitungsanla ge,

Fig. 2 ein Flußdiagramm mit zur Prüfmessung einer Fahrbahnoberfläche vorgesehenen Verarbeitungsschritten,

Fig. 3 ein Flußdiagramm mit zur fotografischen Inspektion der Fahrbahn oberfläche vorgesehenen Verarbeitungsschritten,

Fig. 4 in einer Konzeptionsdarstellung Komponenten zur Positionsaufnah me und -erfassung der Prüfeinrichtung,

Fig. 5 ein Flußdiagramm mit zur Korrelation mehrerer Prüfabschnitte und Prüffahrten vorgesehenen Verarbeitungsschritten,

Fig. 6 ein ermitteltes Oberflächenprofil einer Straße mit zwei Fahrbahnen gemäß Fig. 1 in einerzweidimensionalen Darstellung,

Fig. 7 eine Straßenkarte mit einer Fenstermarkierung des geprüften Wegabschnitts, und

Fig. 8 ein Diagramm der Griffigkeit einer Fahrbahnoberfläche entlang einer Fahrstrecke.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszei chen versehen.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Prüfeinrichtung zur meßtechnischen Erfassung der Oberflächenstruktur einer Straße mit zwei nachfolgend als Ab schnitte A1 und A2 bezeichneten Fahrbahnen oder Fahrspuren als Beispiel für eine Verkehrsfläche mit einem Trägerfahrzeug 1. Mit diesem sind längs und quer zur Fahrt- oder Bewegungsrichtung R angeordnete Meßbalken verbunden. Dazu ist ein erster Meßbalken 2 in Fahrtrichtung R verlaufend an einer Seite des Trä gerfahrzeugs 1 angebracht. Der Meßbalken 2 weist eine Anzahl von - bezogen auf die Fahrtrichtung R - hintereinander in Reihe angeordneten Abstandssensoren 3 sowie mindestens einen Beschleunigungsmesser 4 auf. Ein quer zur Fahrtrich tung R verlaufender Meßbalken 5 ist am Heck des Trägerfahrzeugs 1 angebracht und weist ebenfalls nebeneinander angeordnete Abstandssensoren 6 sowie min destens einen Beschleunigungsmesser 7 auf. Der Meßbalken 2 mit den Ab standssensoren 3 dient zur Ermittlung der Ebenheit der Oberfläche F längs der Fahrbahn oder Verkehrsfläche in Fahrtrichtung R, während der Beschleuni gungsmesser 4 die Neigung des Meßbalkens 2 gegenüber der Oberfläche F er mittelt. Analog dient der Meßbalken 5 mit den in Reihe angeordneten Ab standssensoren 6 zur Ermittlung der Ebenheit der Oberfläche F quer zur Fahrt richtung R, während der Beschleunigungsmesser 7 zur Ermittlung der Neigung dieses Meßbalkens 5 dient.

Ein Längenmeßsystem 8 erfaßt die Anzahl der Umdrehung eines Rades des Trägerfahrzeugs 1 und ermittelt daraus die von der Prüfeinrichtung zurückgelegte Fahrstrecke. Die entsprechenden Meßdaten werden außerdem zur Triggerung einer Datenerfassung und Datenaufzeichnung in einer Datenverarbeitungsanla ge 9 herangezogen. Eine Antenne 10 dient zum Empfangen eines Navigations signals des "Global Positioning System (GPS, DGPS)" zur Bestimmung der globa len Position der Prüfeinrichtung. Die Funktionsweise der Positionsaufnahme und Positionsbestimmung ist in Fig. 4 konzeptionell dargestellt.

Zwei am Heck des Trägerfahrzeugs 1 angeordnete Videokameras 11, 12 erfassen den aktuelle geprüften Abschnitt A1 der Oberfläche F der Fahrbahn. Dabei erfaßt die der Fahrbahnmitte und damit dem benachbarten Abschnitt A2 zugewandte Kamera 12 eine in diesem Grenzbereich vorgesehene Oberflächenmarkierung M. Diese ist im Ausführungsbeispiel im Falle einer mehrspurigen Straße zweckmäßi gerweise deren Mittelstreifen. Es können jedoch auch andere Markierungen, z. B. eine vor der Prüffahrt aufgestellte Ortsmarkierung, aufgenommen werden.

Ein von dem Trägerfahrzeug 1 außerdem mitgeführtes Trägheitsnavigationssy stem 13 erfaßt die Vertikalbewegung der Prüfeinrichtung relativ zur Oberfläche F. Der Aufbau und die Funktionsweise eines derartigen Trägheitsnavigationssystems sind z. B. unter dem Stichwort "Trägheitsnavigation" im Brockhaus, Band 22, 19. Auflage (1993), Seite 299, beschrieben. Ein ebenfalls vom Trägerfahrzeug 1 und damit von der Prüfeinrichtung mitgeführtes Normrad 14 erfaßt die Griffigkeit der Oberfläche F. Dazu wird dieses in einem festen Winkel zur Fahrtrichtung R ange stellt und mit einer definierten Kraft an die Oberfläche F gedrückt. Die daraus re sultierende Seitenkraft wird meßtechnisch erfaßt und zur Ermittlung der Oberflä chengriffigkeit herangezogen.

In Fig. 2 ist ein Flußdiagramm eines Auswerteprogramms der Datenverarbei tungsanlage 9 dargestellt. Dieses zeigt den Programmablauf zur Ermittlung von Unebenheiten des jeweiligen Abschnitts A1, A2 der Oberfläche F und der Neigung der Meßbalken 2 und 5 des Trägerfahrzeugs und somit der Prüfeinrichtung ge genüber der Oberfläche F sowie der aus Unebenheiten und Schadstellen resultie renden möglichen Wassertiefe in lokalen Mulden oder Vertiefungen in der Ober fläche F. Dazu wird aus den Meßdaten MA der Abstandssensoren 3 und 6 das Fahrbahnrelief oder -profil FQ, FL sowohl quer als auch längs zur Fahrtrichtung R erfaßt. Dieses wird mit den mittels der Beschleunigungsmesser 4 und 7 und dem Trägheitsnavigationssystem 13 ermittelten Meßdaten MN hinsichtlich der Neigung des Trägerfahrzeugs 1 und damit der Prüfeinrichtung relativ zur Oberfläche F, d. h. sowohl quer und längs als auch vertikal zur Fahrtrichtung R, verknüpft. Das die Neigung berücksichtigende Fahrbahnrelief FP1 des Abschnitts A1 wird mit dem Fahrbahnrelief FP2 des Abschnitts A2 der Oberfläche F unter Berücksichtigung dessen Neigung korreliert, so daß insgesamt ein Oberflächenrelief oder Fahr bahnprofil OP der gesamten Fahrbahn F vorliegt. Anhand der entsprechenden Daten werden die maximal zu erwartenden Wassertiefen W berechnet und die Oberflächenunebenheiten OU einschließlich der Fahrbahn- oder Oberflächennei gung ON sowohl graphisch (GO) als auch numerisch (NO) dargestellt (Fig. 6 und 7). Die entsprechenden Daten stehen dann für einen numerischen Ausdruck NA oder für einen mehrdimensionalen Farbausdruck GA zur Verfügung. Die Daten werden zudem zur kartographischen Darstellung KD, KD' bezüglich der Wasser tiefe W bzw. der Fahrbahnunebenheiten OU einschließlich der Neigung ON her angezogen.

Fig. 3 zeigt ebenfalls anhand eines Flußdiagramms die Erfassung und analytische Auswertung fotografisch aufgenommener Bilder der Oberfläche F des jeweiligen Abschnitts A1, 2. Dazu erfolgt zunächst eine Digitalisierung DB der von den vor zugsweise in CCD-Technik ausgeführten Kameras 11 und 12. Diese Kamerabilder KB(11), KB(12) der Oberfläche F werden mit den Positionsdaten PD der globalen Positionserfassung korreliert und mittels Videorekordern V1, V2 abgespeichert. Die entsprechenden Oberflächenbilder DB werden außerdem einer Vorverarbei tung VB und Bewertung BB unterzogen sowie anschließend in dieser Form in ei nem Speicher SP abgelegt. Anhand der jederzeit aufrufbaren Bilder können be liebige Ausschnitte der Oberfläche F, beispielsweise im Hinblick auf Rißbildungen, visuell ausgebildet werden.

Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen die globale und exakte Positionsaufnahme der Prüfeinrichtung anhand des DGP-Satellitennavigationssystems und der Erfas sung der Oberflächenmarkierung M in konzeptioneller Darstellung bzw. anhand des Flußdiagramms eines entsprechenden Auswerteprogramms der Datenverar beitungsanlage 9. Dazu werden das DGPS-Signal S' von einem zweikanaligen Empfänger 15 und zusätzlich ein GPS-Satellitensignal S von drei Empfängern 16 erfaßt. Das Trägheitsnavigationssystem 13 der Prüfeinrichtung sowie das Län genmeßsystem 8 liefern ihre Meßdaten über ein Interface I einem Datenspeicher gerät, das Teil der Datenverarbeitungsanlage 9 ist. Die anhand der Ortungssigna le S, S' ermittelte globale Position der Prüfeinrichtung wird anhand der erfaßten Oberflächenmarkierung M korrigiert. Dadurch wird eine ausreichend exakte Be stimmung der Position des Trägerfahrzeugs 1 und damit der Prüfeinrichtung er reicht, so daß die nacheinander abgefahrenen und geprüften Abschnitte A1 und A2 der Oberfläche F positionsgenau rechnerisch zusammengefügt werden kön nen.

Dazu wird gemäß Fig. 5 bei Beginn einer Prüffahrt P₁, d. h. bei stehendem Träger fahrzeug 1, der Standort SO der Prüfeinrichtung mittels des Satellitennavigations systems GPS, DGPS ermittelt. Analog wird der Beginn SO jeder weiteren Prüf fahrt P_n ermittelt. Das vom Längenmeßsystem 8 aufgenommene Wegsignal wird während einer Prüffahrt zur Triggerung TG verwendet. Dadurch ist der Ort der Prüfeinrichtung innerhalb des jeweiligen Abschnitts A1 . . . An zu jedem Zeitpunkt exakt bestimmbar. Diese Positionsdaten PD₁ werden mit den aus der Oberflä chenmarkierung M ermittelten Daten zur exakten Positionsbestimmung des Prüf- oder Trägerfahrzeugs 1 verknüpft. Die entsprechenden Positionsdaten PD₁ wer den anschließend aufgezeichnet (APD_{1. . .n}) und mit den Positionsdaten PD_n der übrigen Prüffahrten verknüpft (PD_{1. . .n}). Eine daraus abgeleitete Gesamtauswer tung GA aller Prüffahrten wird zur Auswertung der Oberflächenstruktur der gesam ten Oberfläche F herangezogen.

Das Ergebnis aller Prüffahrten in Form der aus den Meßdaten abgeleiteten Ober flächenstrukturerfassung ist in Form unterschiedlicher Darstellungsarten abrufbar. So zeigt Fig. 6 in einer zweidimensionalen Darstellung eines Oberflächenaus schnitts die aus den miteinander korrelierten Abschnitten A1 und A2 nachgebilde te Oberfläche F. In einem Bezugs- oder Koordinatensystem (Teilbereich T1) mit entsprechender Längenangabe der Straße in Kilometern (Abszisse) und Breiten angabe der Straße in Metern (Ordinate) sind die beiden Abschnitte A1 und A2 - und somit die Fahrbahnen der Straße - im Positiven bzw. im Negativen dargestellt, während der Mittelstreifen M auf der Null-Linie liegt. Die Darstellung erfolgt zweckmäßigerweise in einem sogenannten C-Bild, das das Höhenniveau der Oberfläche F farbig kodiert zeigt. Wahlweise kann hier ein geodätisches Höhenni veau oder ein aus der Ausbildung von Senken oder Mulden in der Fahrbahn- Oberfläche sich bei Niederschlag von Regen ergebender maximaler Wasserstand als Maß für die Gefährdung des rollenden Fahrzeugverkehrs durch Aquaplaning abgebildet werden.

Der Teilbereich T2 in Fig. 6 zeigt den Ist-Zustand IF des Oberflächen- oder Fahr bahnquerprofils FQ an einer Stelle, die im Teilbereich T1 mit einer vertikalen Linie eines Cursors C1 gekennzeichnet ist. Auf der Abszisse ist eine Skalierung ange geben, mittels der das graphisch dargestellte Profil FQ vermessen werden kann. Auf der Ordinate ist wiederum die Fahrbahnbreite angegeben. Mittels des beweg lichen Cursers C1 kann jeder beliebige Querschnitt der Oberfläche F in einem zweidimensionalen Profil über die gesamte Fahrbahnbreite dargestellt werden. Der Teilbereich T1 des dargestellten Oberflächenausschnitts läßt sich analog in beliebigen Längsschnitten darstellen, wozu ein entsprechender Cursor C2 entlang der Fahrbahnbreite verfahren wird. Der der Position des beweglichen Cursors C2 entlang der horizontalen Linie im Teilbereich T1 entsprechende Ist-Zustand IF des Fahrbahnlängsprofils FL zeigt der Teilbereich T3.

Die jeweiligen Abmessungen oder Ausdehnungen der Senken oder Mulden und der Erhebungen der Oberfläche F in den Profilabschnitten der Quer- und Längs schnitte LQ, FL des Oberflächenabschnitts werden durch numerische Angaben ergänzt. Daraus lassen sich Höhen, Tiefen und Breiten von Schadstellen exakt bestimmen.

Ein wesentliches Kriterium dabei ist auch die mögliche Wassertiefe W einer er faßten muldenartigen Vertiefung. Aus der Profildarstellung FQ des Querschnitts entlang der Fahrbahnbreite erschließt sich vorteilhafterweise auch die Neigung jeder Fahrbahn F, d. h. jedes Abschnitts A1, A2. Durch diese relative Lage der Fahrbahnabschnitte A1 und A2 zueinander werden somit auch mögliche Wasser stände im Bereich der Fahrbahnmitte (0-Punkt im Teilbereich T2) erkannt. Auch läßt sich im Falle einer Muldenbildung im Bereich der Fahrbahnmitte feststellen, ob entlang der Fahrbahn in Fahrtrichtung R oder quer dazu ein Gefälle vorhanden ist, über das sich möglicherweise im Bereich der Fahrbahnmitte ansammelndes Wasser abfließen kann oder nicht. Aufgrund dieser hochaufgelösten und exakt ermittelten Oberflächenstruktur durch Korrelation geprüfter Abschnitte A1, A2 einer Fahrbahn F kann sowohl der Grad von Unebenheiten und Schadstellen als auch ein sich daraus ergebendes Gefahrenpotential abgeleitet werden. Diese ermög licht gezielt Gegenmaßnahmen zu ergreifen, indem die Schadstellen entspre chend ihrem Gefahrenpotential priorisiert werden können.

Fig. 7 zeigt in einer kartographischen Darstellung den geprüften Wegabschnitt WS der Straße. Mittels der Datenverarbeitungsanlage 9 kann auf der jeweiligen Strecken karte ein Fenster B entlang des geprüften Straßenabschnitts verschoben und die Oberfläche F des ausgewählten Ausschnitts zwei- oder dreidimensional dar gestellt werden. Eine dreidimensionale Darstellung enthält dann analog zur Dar stellung gemäß Fig. 6 zweckmäßigerweise eine numerische Anzeige der Weg strecke WS in km und der Fahrbahnbreite in m sowie der Tiefe von Oberflächen strukturen, insbesondere von Spurrillen, in cm. Insgesamt können somit beliebige geprüfte Oberflächenausschnitte nach verschiedenen Kriterien unterschiedlich dargestellt werden.

Fig. 8 zeigt in einer Diagrammdarstellung den relativen Grad der Griffigkeit GR der Oberfläche F als Ist-Verlauf IV entlang einer in km angegebenen Wegstrecke der Fahrbahn F. Dabei ist der Grad der Griffigkeit am jeweiligen Ort auch numerisch darstellbar. Dies ist beispielhaft anhand der maximalen und der minimalen Griffig keit G_max, G_min am jeweiligen Ort des Fahrbahnausschnitts dargestellt.

Auch ist eine Zusammenfassung des hinsichtlich des Ausmaßes einer Schädi gung der Oberfläche F klassifizierten Ergebnisses von durchgeführten Meßfahrten in Form von z. B. farbigen Markierungen auf einer Straßenkarte darstellbar. Diese Art der Darstellung erfolgt für unterschiedliche Schadenstypen, wie z. B. einem maximalen Wasserstand der Oberflächen-Welligkeit in Längs- und Querrichtung, die Anzahl vorhandener Risse in der Oberfläche F usw. Auch ist eine entspre chende Zusammenfassung in Form einer Tabelle oder Liste darstellbar. Diese Art der Darstellung erfolgt ebenfalls für unterschiedliche Schadenstypen. Die Klassifi zierung der Schäden kann bei einer Off-line-Auswertung der erfaßten und ermit telten Daten durch Eintragung in eine Graphik in einfacher Weise verändert wer den und ermöglicht somit eine Optimierung geplanter Erneuerungs- oder Repara turarbeiten.

Bezugszeichenliste

1

Trägerfahrzeug

2

Meßbalken

3

Abstandssensor

4

Beschleunigungsmesser

5

Meßbalken

6

Abstandssensor

7

Beschleunigungsmesser

8

Längenmeßsystem

9

Datenverarbeitungsanlage

10

Antenne

11

,

12

Kamera

13

Trägheitsnavigationssystem

14

Normrad

15

,

16

Empfänger
A1, 2 Oberflächenabschnitt
B Fenster
C1, 2 Cursor
DB Oberflächenbild
F Oberfläche
FB Fahrbahnbreite
FL Längsprofil
FP1, 2 Fahrbahnrelief/-profil
FQ Querprofil
GR Griffigkeit
I Interface
IF Ist-Zustand
KB Kamerabild
M Oberflächenmarkierung
MA Meßdaten
MN Meßdaten
ON Oberflächenneigung
OP Fahrbahn-/Oberflächenrelief
OU Oberflächenunebenheiten
PD Positionsdaten
R Fahrtrichtung
S, S' Ortungssignal
SO Standort
SP Speicher
T1, 2, 3 Teilbereich
TG Triggerung
TO Tiefe
V1, 2 Videokamera
W Wassertiefe
WS Wegabschnitt

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung von Unebenheiten und Schadstellen in der Oberflä che (F) einer Verkehrsfläche mittels einer bewegten Prüfeinrichtung (1), bei dem die Oberfläche (F) abschnittsweise meßtechnisch erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Abschnitt (A1, 2) die globale Position der Prüfeinrichtung (1) an hand eines Ortungssignals (S, S') ermittelt wird, wobei benachbarte Abschnit te (A1, 2) durch Erfassung einer diesen Abschnitten (A1, 2) gemeinsamen Oberflächenmarkierung (M) miteinander korreliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenmarkierung (M) der Mittelstreifen (F) einer Fahrbahn her angezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Startpunkt (SO) jedes Abschnitts (A1, 2) statisch geortet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Längsprofil (FL) und das Querprofil (FQ) jedes Abschnittes (A1, 2) in Abhängigkeit von einem die zurückgelegte Prüfstrecke angebenden Triggersi gnal (TG) ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Prüfeinrichtung (1) sowohl gegenüber der Oberfläche (F) als auch gegenüber der Vertikalen bestimmt und daraus die Inklination der Oberfläche (F) ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächenrelief (OP) dreidimensional und/oder in einstellbaren Längs- und Querschnitten dargestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (F) jedes Abschnitts (A1, 2) fotografisch erfaßt wird, wo bei jedem Oberflächenbild (KB) die Position der Prüfeinrichtung (1) zugeord net wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch automatische Mustererkennung anhand des Oberflächenbil des (KB) die Oberflächenrauhigkeit und/oder Schadstellen (OU) der Oberflä che (F) ermittelt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines schräg gestellten Normrades (14) die Oberflächengriffig keit (GR) erfaßt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine mögliche Wassertiefe (W) jeder geschlossenen Vertiefung der Oberfläche (F) ermittelt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geprüften Abschnitte (A1, 2) zusammen mit den ermittelten Oberflä chendaten kartographisch dargestellt werden.

12. System zur Ermittlung von Unebenheiten und Schadstellen in der Oberflä che (F) einer Verkehrsfläche, mit einer mobilen Prüfeinrichtung (1), die eine Anzahl von auf mindestens einem Meßbalken (2, 5) angeordneten Abstands sensoren (3, 6) zur Messung des Profils der Oberfläche (F) und mindestens ei nen Neigungsmesser (4, 7, 13) zur Ermittlung der Neigung des Meßbal kens (2, 5) gegenüber der Oberfläche (F) und der Vertikalen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (1) ein Ortungssystem (10, 15, 16) zur Bestimmung deren globaler Position in jedem Abschnitt (A1, 2) der Oberfläche (F) und eine Meßeinrichtung (11, 12) zur Erfassung einer Oberflächenmarkierung (M) sowie eine Datenverarbeitungsanlage (9) aufweist, die die erfaßten Meß- und Posi tionsdaten (MA, MN, PD) auswertet und eine Analyse der aus miteinander kor relierten Meßabschnitten (A1, 2) nachgebildeten Oberfläche (F) durchführt.

13. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen ersten Meßbalken (5) zur Messung des Querprofils (FQ) der Oberflä che (F), und durch einen quer zu diesem angeordneten zweiten Meßbalken (2) zur Messung des Längsprofils (FL) der Oberfläche (F).

14. System nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch mindestens ein Bildaufzeichnungsgerät (11, 12) zur Aufnahme der Oberflä che (F) und der Oberflächenmarkierung (M).

15. System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch einen Trägheitsnavigationsmesser (13) zur Erfassung von Vertikalbewegun gen der Prüfeinrichtung (1).

16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch mindestens einen Empfänger (15, 16) zur Erfassung eines Ortungssi gnals (S, S').

17. System nach einem der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch ein Längenmeßsystem (8) zur Erfassung einer von der Prüfeinrichtung (1) zu rückgelegten Strecke.