EP2118372B1 - Fahrbahnbelagmaterial, fahrbahndecke aus selbigem, reifenfahrzeug, verfahren zur vermeidung der vereisung oder zur enteisung einer fahrbahndecke und system zur durchführung desselben - Google Patents

Fahrbahnbelagmaterial, fahrbahndecke aus selbigem, reifenfahrzeug, verfahren zur vermeidung der vereisung oder zur enteisung einer fahrbahndecke und system zur durchführung desselben Download PDF

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EP2118372B1 EP08715539A EP08715539A EP2118372B1 EP 2118372 B1 EP2118372 B1 EP 2118372B1 EP 08715539 A EP08715539 A EP 08715539A EP 08715539 A EP08715539 A EP 08715539A EP 2118372 B1 EP2118372 B1 EP 2118372B1
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motor vehicle
tyres
icing
road
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Jürgen Fischer
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Matthai Bauunternehmen & Co KG GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
    • E01C11/24—Methods or arrangements for preventing slipperiness or protecting against influences of the weather
    • E01C11/245—Methods or arrangements for preventing slipperiness or protecting against influences of the weather for preventing ice formation or for loosening ice, e.g. special additives to the paving material, resilient coatings

Definitions

  • the present invention relates to a pavement covering material.
  • pavement material is meant a road construction material such as a bituminous road construction material such as asphalt, asphalt concrete, rolled asphalt, asphalt mastic, stone mastic asphalt, drainage asphalt and mastic asphalt, concrete and paving stones.
  • the road surface covering material is used for the production or processing of a road surface, for example asphalt surface, concrete pavement, plaster ceiling.
  • the road surface can be either the ceiling of a road for a motor vehicle or a runway for an aircraft.
  • Road surface can mean all layers, such as base courses, binder courses and cover or wearing courses.
  • snow and winter smoothness such as snow, frost, ice and black ice
  • many accidents with dead and injured occur every winter and the road performance is reduced.
  • a snow removal is made.
  • the mechanical elimination of snow in towns and communities is made more difficult compared to the free routes by the lack of required areas for snow deposition at the roadside. To avoid traffic obstructions, it may be necessary to drive off the snow.
  • the use of the various snow removal equipment such as snowploughs, snow removing machines, sweepers or combinations thereof, is aimed at.
  • thawing scattering substances can be used. These are de-icing salt and blunting substances. Dulling litter materials increase the grip of winter-slippery lanes by mechanical means, thawing litter substances in a physico-chemical way. However, this has a negative impact on the environment and the road surface.
  • roadway heating systems As additional measures roadway heating systems, ice-inhibiting coverings and Tauffensprühanlagen can be used. However, their use is limited to individual, spatially limited measures, for example, to increase the safety on problem lines.
  • Previously developed road heating systems use fossil or electric energy sources, district heating or geothermal energy with the help of heat exchange systems. The use of these systems is limited to special cases, such as bridges, tunnels or steep ramps to parking garages. Road heating systems cause high construction costs and very high operating costs.
  • An ice-inhibiting type of coating is obtained by the addition of a special additive, such as Ca, NaCl, in the asphalt mixture or in the concrete during the construction of the road wear layer. They release only very small quantities of scrap compared to a litter application. So ice-inhibiting deposits can delay the formation of ice, but eliminate any smoothness.
  • a special additive such as Ca, NaCl
  • de-icing spray systems automatically spray Taustoff into the lane through an installed system of spray cans in a very low dose. If required, a de-icing spray system can also be triggered by hand.
  • a de-icing agent is dissolved in liquid de-icing salt, brine used.
  • Taustoffsprühanlagen can react immediately and faster than a scattering service on forming smoothness and are therefore also suitable at points with particular smoothness. Because of the high investment costs, they are mainly used on high-traffic and important roads, where the traffic is disturbed sensitive in smoothness or comes to a complete halt.
  • WO 02/50375 discloses a towable device equipped with induction coils, with which a road surface containing magnetizable material is heated by means of electric eddy currents.
  • the known device is used to bind different layers of the road surface together.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a tire motor vehicle, made by means of which a timely deicing or even icing of a road surface, for example by stoppage of snow cover, can be prevented.
  • this object is achieved by a tire motor vehicle with the features of claim 1, a method having the features of claim 5 and a system having the features of claim 6.
  • the electrically conductive coil itself generates a constant magnetic field, but the road surface through the movement of the electrically conductive coil perceives a variable magnetic field. This leads to the generation of electrical eddy currents by induction. The amount of direct current depends on the particular application.
  • the at least one device is arranged on the underside of the tire motor vehicle.
  • the eddy-current generating device or devices is or are arranged in the direction of travel of the tire motor vehicle in front of and / or behind the tire or in the direction of travel between successively spaced tires.
  • the road surface is heated primarily in the area of the lanes, that is, tracks on which the tires of the tire motor vehicles predominantly roll.
  • At least one device is provided on the rim of a tire of the tire motor vehicle.
  • the at least one device can be switched off. This can prevent unnecessary heating of the road surface and unnecessary consumption of electrical energy.
  • the magnetizable material is ferromagnetic.
  • the magnetizable material is finely divided material.
  • the magnetizable material is in powder or granular form.
  • the magnetizable material may be steel powder or steel chips.
  • the roadway material is based on asphalt or concrete.
  • the eddy current device is switched on or off automatically depending on the outside and / or bottom temperatures. Then still appropriate sensors, such as temperature sensors, must be provided.
  • the invention is based on the surprising finding that, by utilizing induction, a road surface itself is continuously heated by eddy currents due to road traffic or the use of a roadway and prevents icing or at least partial deicing can be carried out, with the exception of the conventional measures can be or these are necessary only to a small extent.
  • the prevention of icing or de-icing is environmentally friendly and not limited to particularly problematic or busy roads. Furthermore, this can be done with a low staff and cost.
  • the road surface is heated and prevents icing or enteist an already icy road surface.
  • the method can also be used to heat non-ferromagnetic, conductive road surface covering materials.
  • a tire vehicle 10 in the present case a car, with two front wheels 32 and 34 and two rear wheels, only one of which is visible and identified by the reference numeral 36, travels on a pavement 12 of a pavement covering material which is substantially evenly distributed ferromagnetic Contains material 14 in granular form.
  • an induction coil 16 is shown on a wheel rim 18.
  • the induction coil is formed by a substantially U-shaped iron core 20 and a wound around the iron core 20, not shown wire.
  • the resulting magnetic poles 22 and 24 are preferably facing the road surface 12.
  • the centrally arranged web 26 of the iron core 20 extends circumferentially around the wheel rim 18.
  • the two legs 28 and 30 of the iron core 20 are present or folded only where there are further induction coils (not shown) circumferentially around the wheel rim ,
  • the induction coil 16 is powered by the on-board electronics (not shown), e.g. the alternator, the tire vehicle 10 is supplied in an unclaimed embodiment with AC power. If necessary, a shielding of the electromagnetic fields to the vehicle side can be provided.
  • FIGS. 4 and 5 show an alternative embodiment of a tire vehicle 10 according to the present invention.
  • no induction coils are provided on the wheel rims, but between the front and rear wheels 32 and 36 and 34 and 38 on both sides.
  • the induction coils (not shown) are disposed on the underside 40 of the tire vehicle 10. It is an elongated area between the respective front wheel 32 and 34 and the respective rear wheel, of which only that indicated by the reference numeral 36 can be seen.
  • induction coils may be provided in other areas on the underside of the tire vehicle 10. However, it is the cost and weight factor to consider.
  • the areas in which alternating electromagnetic fields are generated again by boxes in the FIGS. 4 and 5 indicated schematically.
  • the induction coils are preferably arranged with alternating orientation of north and south pole in the direction of travel or direction of rotation of the wheels of the tire vehicle.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrbahnbelagmaterial. Mit Fahrbahnbelagmaterial ist ein Straßenbaustoff, wie zum Beispiel ein bituminöser Straßenbaustoff, wie Asphalt, Asphaltbeton, Walzasphalt, Asphaltmastix, Splittmastixasphalt, Dränasphalt und Gußasphalt, Beton und Pflastersteine, gemeint. Das Fahrbahnbelagmaterial dient zur Herstellung oder Aufarbeitung einer Fahrbahndecke, zum Beispiel Asphaltdecke, Betondecke, Pflasterdecke. Bei der Fahrbahndecke kann es sich sowohl um die Decke einer Straße für ein Kraftfahrzeug als auch eine Start- und Landebahn für ein Flugzeug handeln. Mit Fahrbahndecke können alle Schichten, wie Tragschichten, Binderschichten und Deck- oder Verschleißschichten, gemeint sein.
  • Durch Schnee- und Winterglätte, wie Schneeglätte, Reifglätte, Eisglätte und Glatteis, ereignen sich in jedem Winter viele Unfälle mit Toten und Verletzten und wird die Leistungsfähigkeit der Straßen gemindert. Zur Vermeidung oder Reduzierung der Vereisung einer Fahrbahn wird zum Beispiel eine Schneeräumung vorgenommen. Die mechanische Beseitigung des Schnees in Städten und Gemeinden ist gegenüber den freien Strecken durch das Fehlen von erforderlichen Flächen für die Schneeablagerung am Fahrbahnrand erschwert. Um Verkehrsbehinderungen zu vermeiden, kann es notwendig werden, den Schnee abzufahren.
  • Nach dem Räumzweck, der Schneehöhe und der Schneebeschaffenheit richtet sich der Einsatz der verschiedenen Schneeräumgeräte, wie Schneepflüge, Schneeräummaschinen, Kehrgeräte oder Kombinationen daraus.
  • Alternativ oder zusätzlich können tauende Streustoffe eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um Auftausalz und abstumpfende Stoffe. Abstumpfende Streustoffe erhöhen die Griffigkeit winterglatter Fahrbahnen auf mechanischem Weg, tauende Streustoffe auf physikalisch-chemischen Weg. Dies hat jedoch negative Auswirkungen auf die Umwelt und die Fahrbahn.
  • Als ergänzende Maßnahmen können Fahrbahnheizungen, eishemmende Beläge und Taumittelsprühanlagen eingesetzt werden. Ihr Einsatz ist jedoch auf einzelne, räumlich begrenzte Maßnahmen beschränkt, um zum Beispiel die Sicherheit auf Problemstrecken zu erhöhen. Bislang entwickelte Fahrbahnheizungen nutzen fossile oder elektrische Energiequellen, Fernwärme oder Erdwärme mit Hilfe von Wärmetauschsystemen. Der Einsatz dieser Systeme ist auf Sonderfälle, wie zum Beispiel Brücken, Tunnel oder steile Rampen zu Parkgaragen, beschränkt. Fahrbahnheizungen verursachen hohe Baukosten und sehr hohe Betriebskosten.
  • Eine eishemmende Belagart erhält man durch die Zugabe eines speziellen Zusatzes, wie Ca, NaCl, in das Asphaltgemisch bzw. in den Beton während des Aufbaus der Fahrbahnverschleißschicht. Sie setzen im Vergleich mit einem Streueinsatz nur sehr geringe Taustoffmengen frei. So können eishemmende Beläge die Eisbildung verzögern, aber keine Glätte beseitigen. Der Einsatz der eishemmenden Beläge ist auf Sonderfälle, wie zum Beispiel Brücken, Tunnel oder auch von einer Meisterei weit entfernt liegende Strecken, beschränkt.
  • Gesteuert über Glättemeldeanlagen sprühen Taumittelsprühanlagen automatisch in sehr geringer Dosis Taustoff durch ein installiertes System von Sprühdosen auf die Fahrbahn. Bei Bedarf kann eine Taumittelsprühanlage auch von Hand ausgelöst werden. Als Taumittel wird in Flüssigkeit gelöstes Auftausalz, Salzsole, verwendet. Taumittelsprühanlagen können unmittelbar und schneller als ein Streudienst auf sich bildende Glätte reagieren und eignen sich daher ebenfalls an Punkten mit besonderer Glättegefahr. Wegen der hohen Investitionskosten werden sie vorwiegend auf hoch belasteten und verkehrswichtigen Straßen eingesetzt, auf denen der Verkehr bei Glätte empfindlich gestört wird oder völlig zum Erliegen kommt.
  • WO 02/50375 offenbart eine schleppbare, mit Induktionsspulen ausgestattete Vorrichtung, womit eine magnetisierbares Material enthaltende Fahrbahndecke mittels elektrischen Wirbelströmen erwärmt wird. Die bekannte Vorrichtung wird benutzt, um verschiedene Schichten der Fahrbahndecke zusammen zu binden.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Reifen-Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels dessen eine rechtzeitige Enteisung vorgenommen oder sogar einer Vereisung einer Fahrbahndecke, beispielsweise durch Festfahren einer Schneedecke, vorgebeugt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Reifen-Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Die elektrisch leitende Spule selbst erzeugt ein konstantes Magnetfeld, wobei aber die Fahrbahndecke durch die Bewegung der elektrisch leitenden Spule ein veränderliches Magnetfeld wahrnimmt. Dies führt zur Erzeugung von elektrischen Wirbelströmen durch Induktion. Die Höhe des Gleichstroms hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab.
  • Bei dem Reifen-Kraftfahrzeug kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Einrichtung an der Unterseite des Reifen-Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Beispielsweise ist denkbar, dass die Wirbelstromerzeugungseinrichtung beziehungsweise -einrichtungen in Fahrtrichtung des Reifen-Kraftfahrzeugs vor und/oder hinter den Reifen oder in Fahrtrichtung zwischen hintereinander im Abstand angeordneten Reifen angeordnet ist beziehungsweise sind. Dadurch wird die Fahrbahndecke vornehmlich im Bereich der Fahrspuren, das heißt Bahnen, auf denen die Reifen der Reifen-Kraftfahrzeuge vornehmlich rollen, erwärmt.
  • Vorzugsweise ist mindestens eine Einrichtung an der Felge eines Reifens des Reifen-Kraftfahrzeugs vorgesehen.
  • Zweckmäßigerweise ist die mindestens eine Einrichtung abschaltbar. Dadurch kann einer unnötigen Erwärmung der Fahrbahndecke und einem unnötigen Verbrauch von elektrischer Energie vorgebeugt werden.
  • Vorzugsweise ist das magnetisierbare Material ferromagnetisch.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das magnetisierbare Material fein verteiltes Material ist.
  • Zweckmäßigerweise liegt das magnetisierbare Material in Pulver- oder Granulatform vor.
  • Das magnetisierbare Material kann Stahlpulver oder Stahlschnitzel sein.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Fahrbahnmaterial auf Asphalt oder Beton basiert.
  • Alternativ ist auch denkbar, dass es ein Pflasterstein ist, in dem das magnetisierbare Material enthalten ist.
  • Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Wirbelstromeinrichtung in Abhängigkeit von den Außen- und/oder Bodentemperaturen automatisch ein- bzw. ausgeschaltet wird. Dann müssen noch entsprechende Sensoren, wie Temperatursensoren, vorgesehen sein.
  • Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch Ausnutzung von Induktion eine Fahrbahndecke durch Wirbelströme durch den Straßenverkehr bzw. die Nutzung einer Fahrbahn selbst kontinuierlich erwärmt und einer Vereisung vorgebeugt bzw. eine zumindest teilweise Enteisung durchgeführt werden kann, so dass von den herkömmlichen Maßnahmen abgesehen werden kann bzw. diese nur noch in einem geringen Maß notwendig sind. Zudem ist die Vorbeugung einer Vereisung bzw. die Enteisung umweltfreundlich und nicht nur auf besonders problematische oder viel befahrene Straßen beschränkt. Ferner lässt sich diese mit einem geringen Personal- und Kostenaufwand durchführen.
  • Bei jeder Überfahrt eines entsprechenden ausgerüsteten Reifenfahrzeugs wird die Fahrbahndecke erwärmt und eine Vereisung verhindert bzw. eine bereits vereiste Fahrbahndecke enteist. Je größer die Verkehrsbelastung ist, desto stärker und kontinuierlicher wird die Verkehrsfläche erwärmt. Im Prinzip lassen sich mit dem Verfahren auch nicht ferromagnetische, leitende Fahrbahnbelagmaterialien erwärmen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    eine Vorderansicht von einem Reifenfahrzeug gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einer im Vertikalschnitt gezeigten Fahrbahndecke gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    Figur 2
    eine Seitenansicht von dem Reifenfahrzeug von Figur 1 auf der im Vertikalschnitt gezeigten Fahrbahndecke von Figur 1;
    Figur 3
    eine Vertikalschnittansicht durch einen Reifen des Reifenfahrzeugs von Figur 1 und der Fahrbahndecke von Figur 1;
    Figur 4
    eine Vorderansicht von einem Reifenfahrzeug gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung auf der in Figur 1 gezeigten Fahrbahndecke; und
    Figur 5
    eine Seitenansicht von dem Reifenfahrzeug von Figur 4 auf der im Vertikalschnitt gezeigten Fahrbahndecke von Figur 1.
  • In Figur 1 fährt ein Reifenfahrzeug 10, im vorliegenden Fall ein PKW, mit zwei vorderen Rädern 32 und 34 und zwei hinteren Rädern, von denen nur eines sichtbar und mit der Bezugszahl 36 gekennzeichnet ist, auf einer Fahrbahndecke 12 aus einem Fahrbahnbelagmaterial, das im wesentlichen gleichmäßig verteiltes ferromagnetisches Material 14 in Granulatform enthält. In Figur 3 ist eine Induktionsspule 16 an einer Radfelge 18 gezeigt. Die Induktionsspule wird von einem im wesentlichen U-förmigen Eisenkern 20 und einem um den Eisenkern 20 gewickelten, nicht gezeigten Draht gebildet. Die resultierenden Magnetpole 22 und 24 sind vorzugsweise zur Fahrbahndecke 12 gewandt. Zur Vermeidung einer Unwucht erstreckt sich der mittig angeordnete Steg 26 des Eisenkerns 20 umlaufend um die Radfelge 18. Die beiden Schenkel 28 und 30 des Eisenkerns 20 sind nur dort vorhanden bzw. abgekantet, wo sich weitere Induktionsspulen (nicht gezeigt) umlaufend um die Radfelge befinden.
  • Die Induktionsspule 16 wird über die Bordelektronik (nicht gezeigt), z.B. die Lichtmaschine, des Reifenfahrzeugs 10 in einer nicht beanspruchten Ausführungsform mit Wechselstrom versorgt. Falls notwendig, kann auch eine Abschirmung der elektromagnetischen Felder zur Fahrzeugseite hin vorgesehen sein.
  • In den lediglich schematisch durch ein jeweiliges Kästchen angedeuteten Bereichen (siehe Figuren 1 bis 3) wird durch den Wechselstrom in den Induktionsspulen sowie durch die Fahrbewegung des Reifenfahrzeugs 10 ein elektromagnetisches Wechselfeld in der Fahrbahndecke 12 erzeugt, das zu elektrischen Wirbelströmen in dem induktionsfähigen Material in der Fahrbahndecke und damit zu einer Erwärmung derselben führt.
  • Die Figuren 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführungsform eines Reifenfahrzeugs 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei besagtem Reifenfahrzeug sind keine Induktionsspulen an den Radfelgen, sondern zwischen den vorderen und hinteren Rädern 32 und 36 sowie 34 und 38 auf beiden Seiten vorgesehen. Die Induktionsspulen (nicht gezeigt) sind an der Unterseite 40 des Reifenfahrzeugs 10 angeordnet. Es handelt sich dabei um einen länglichen Bereich zwischen dem jeweiligen vorderen Rad 32 bzw. 34 und dem jeweiligen hinteren Rad, von denen nur das mit der Bezugszahl 36 gekennzeichnete zu sehen ist. Natürlich können alternativ oder zusätzlich Induktionsspulen in anderen Bereichen an der Unterseite des Reifenfahrzeugs 10 vorgesehen sein. Es ist aber der Kosten- und Gewichtsfaktor zu berücksichtigen. Die Bereiche, in den elektromagnetische Wechselfelder erzeugt werden, sind wieder durch Kästchen in den Figuren 4 und 5 schematisch angedeutet.
  • Sowohl bei der Ausführungsform in den Figuren 1 bis 3 als auch bei der AusKhnmgsform in den Figuren 4 und 5 sind die Induktionsspulen vorzugsweise mit abwechselnder Orientierung von Nord- und Südpol in Fahrtrichtung bzw. Drehrichtung der Räder des Reifenfahrzeugs angeordnet.

Claims (6)

  1. Reifen-Kraftfahrzeug (10) zur Nutzung einer Fahrbahn, wobei mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung eines bezogen auf das Kraftfahrzeug konstanten Magnetfeldes vorgesehen ist, um durch besagtes Magnetfeld elektrische Wirbelströme in einem magnetisierbaren Material in einer Fahrbahndecke (12) bei Befahren derselben durch das Kraftfahrzeug zu erzeugen, wobei die mindestens eine Einrichtung eine elektrisch leitenden Spule und eine Gleichstromversorgung zur Versorgung der elektrisch leitenden Spule mit Gleichstrom umfasst.
  2. Reifen-Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einrichtung an der Unterseite (40) des Reifen-Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
  3. Reifen-Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einrichtung an der Felge eines Reifens des Reifen-Kraftfahrzeugs (10) vorgesehen ist.
  4. Reifen-Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einrichtung abschaltbar ist.
  5. Verfahren zur Vermeidung der Vereisung einer magnetisierbares Material enthaltenden Fahrbahndecke (12), umfassend die Schritte:
    - Bereitstellen einer magnetisierbares Material enthaltenden Fahrbahndecke (12),
    - Erwärmen der Fahrbahndecke unter Nutzung einer Vielzahl von Reifen-Kraftfahrzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit eingeschalteter Einrichtung im fließenden Straßenverkehr.
  6. System zur Vermeidung der Vereisung einer Fahrbahndecke (12), umfassend eine magnetisierbares Material enthaltende Fahrbahndecke (12) und mindestens ein Reifen-Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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