EP2246485A1

EP2246485A1 - Vollautomatischer Rohr/Kabelverleger, Ground-Tracer.

Info

Publication number: EP2246485A1
Application number: EP09005964A
Authority: EP
Inventors: Martin Herbst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-11-03

Abstract

Der vollautomatische Ground-Tracer dient zur Verlegung und zur Wiederverfüllung von Rohren, Mini-Rohren, Kabeln in Asphaltstraßen oder in jeden anderen Boden. Dieser Ground-Tracer besteht aus einer rotierende Trennscheibe (1), die den Boden aufschneidet, einem Verstell/Hubmotor (8), der die Trennscheibe (1) und ein Tracer-Schwert (4) in den Boden steuert und die Kabel/Rohre/Einbauten auf die Verlegetiefe verlegt, einer Schmutz- und Wasserhochdruckpumpe (3) samt Wassereinspritzung (2) und Wasser/Schmutzwassertank (11), einer Saugvorrichtung (15) zum Entfernen des geschnittenen Materials, einer Trommel (5), auf dem die Kabeln/Rohre transportiert bzw. abgerollt werden, einer Hebe- ,Neige- und Schwenkvorrichtung (7) zum Bewegen der Trennscheibe (1) samt Tracer-Schwert (4), einer Zugmaschine (14) mit redundantem Board-Computer zum Aufzeichnen und Auswerten der Daten sowie Steuerung des kompletten Ground-Tracers, einem Bodendetektor (16) mit Sensoren und einer GPS-Antenne (13) zum Ermitteln von Bodenwerten und Standortdaten, einem Tank (10) mit Material zum Wiederverfüllen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Baugefährt (Ground-Tracer) zur Verlegung von Rohren, Mini-Rohren, Kabel und Einbauten in Asphaltstraßen, jedoch auch bei jeder anderen Bodenbeschaffenheit, in einer Tiefe von beispielsweise 100 cm. Die Mini-Rohre usw. werden in einem Zug schnell und komfortabel verlegt. In diesen Minirohren werden dann zum Beispiel Lichtwellenleiter oder Kupfer/Koaxialleitungen oder andere Anwendungen zum Transport verschiedener Medien, ob flüssig oder fester Form, eingebaut, um so rasch zum Beispiel Kommunikationsleitungen zu verlegen um ein hochmodernes Glasfaser-Telekommunikationsnetz errichten zu können. Damit können beispielsweise Kabel-TV- und Kommunikationsleitungen für Telefonie, Video und Breitbandinternet verlegt werden.
Auf dem derzeitigen Markt gibt es einige einzelne Komponenten aus dem der Ground-Tracer zusammengesetzt ist, wie zum Beispiel Pumpen, Absaugvorrichtungen und Antriebsmaschinen, welche aber einzig und allein zum Aufschneiden des Asphalts geeignet sind. Andere Komponenten wie die Zugmaschine, beispielsweise ein Traktor, muss besonders kräftig ausgeführt sein, weil hohe Hydraulikleistungen benötigt werden. Zur Einbringung der Rohre und diverser Einbauten ist ein einzigartiges Tracer-Schwert von Nöten, welche in Folge der Eingebauten Kameras eine vollautomatische Verlegung, Überwachung und somit Reproduzierbarkeit des Einbauvorganges ermöglicht. Weiters sind in Folge der eingebauten Düsen sofort Verfüllungen und sofortige Stabilisierung des verarbeitenden Straßenstückes inklusive aller Sicherungsmaßnahmen möglich.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik gibt es aber kein Baugerät, das Künetten zur Verlegung von Rohren in einer Tiefe von bis zu 100 cm herstellt, dann gleichzeitig Minirohre verlegt und in einem Arbeitszug die Künette wieder verfüllt, um die Straße sofort wieder befahrbar zu machen. Bei herkömmlicher Herstellung einer Kabelkünette, das heißt vom Entfernen der Asphaltdecke, das Trennen des Erdreichs, Freilegung der Einbauten, Verlegung der Rohre und Kabel, Einsanden der verlegten Rohre und Kabel, Einbringung eines Warnbandes, Wiederverfüllung und Komprimierung des Erdreichs beziehungsweise des neuen Straßeneinbaus und schließlich bis zur Neuasphaltierung, vergehen oft bis 12 Monate.
All dies erspart man sich durch den Groundtracer. Man kann hochmoderne Technologie wie Glasfaserleitungen aber auch alle anderen Medien, welche durch Rohre transportiert werden können, in minutenschnelle verlegen. Der Groundtracer fährt bei einem Straßenzug in einem durch und verlegt alle Rohre in einem Zug auf einer Gesamtlänge von beispielsweise 2 km. Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung ist, dass nahezu ohne Störung des Verkehrs beziehungsweise der Umwelt eine Verlegung von Minirohren bzw. Glasfaserleitungen, sowie auch alle anderen Leitungen, welche gleichzeitig in hoher Zahl eingebracht werden können, eine wochenlange Baustelle und ein Blockieren von Straßen nicht mehr erforderlich macht. Leitungseinbauten mit einem Ausmaß von maximal 50 mm können somit schnell und mit hoher Baukostenersparnisse verlegt werden. Im Besonderen ist jedoch die Zeitspanne entscheidend, da auch bei starken Einbauten eine äußerst schnelle Verlegung von bis zu 200 m und mehr pro Stunde möglich ist. Haupteinsatzgebiet des Ground-Tracers ist das Stadtgebiet und alle öffentlichen und privaten Straßen sowie auch auf Fernverkehrsstraßen und Autobahnen, wo ein Einbau herkömmlicher Art und Weise infolge des Verkehrs nahezu unmöglich ist. Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich auch aus der Einbautenerfassung, welche im selben Arbeitsgang stattfindet. Es werden hierbei die in das System eingelesen Pläne überprüft und mittels Millimeter-GPS abgeglichen und zum anderen nicht in Plänen vorhandenen Einbauten visuell erfasst und mittels Datenträger reproduzierbar auf Wunsch dem Straßenerhalter übermittelt. In einem Arbeitsgang verfolgt im Zuge der Verlegung die Aufzeichnung aller Parameter wie zum Beispiel Kabelsuchgerät Low-frequency und High-frequeny, microwave-Transmitter, Röntgen/Radar-Transmitter, Kameras, einmal Hauptübersicht Weitwinkel Hauptfahrzeug in Richtung Verlegerichtung, Zweite Hauptkamera Weitwinkel 180°, Rückseite Verlegefahrzeug, Kameras im Tracer-Schwert inkl. starker LED-Beleuchtung zur Aufzeichung beschädigter Einbauten und Verlegung der Kabel und Rohre in der untersten Schicht. Die zweite Kamera zur Wiederverfüllung der Künette und eine weitere Kamera zum Abschluss der Künette. Des Weiteren werden Aufgezeichnet die Betriebszustände des Ground-Tracers, die Vortriebsgeschwindigkeit die Schnitttiefe, Temperatur des Erdreichs und Außentemperatur, Feuchtigkeitsgehalt Erdereich und Außenumgebung. Ort und Uhrzeit mittels GPS-Daten, Schnittwinkel des Sägeblattes, Kompass, sowie weitere Parameter über Arbeitsdruck der Hydrauliksysteme usw.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht:

Fig. 1: Seitenansicht des Ground-Tracers
Fig. 2: Draufsicht auf den Ground-Tracer
Fig. 3: 3D-Abbild des Ground-Tracers
Fig. 4: Ansicht des Ground-Tracers von hinten
Fig. 5: Der Bodendetektor (Ground-Detektor)
Fig. 6: Schnitt des Tracer-Schwertes
Fig. 7: Ganzheitliche Perspektive des Ground-Tracers

In Fig. 1, 2 und 3 wird das erfindungsgemäße Baueinsatzfahrzeug, der Ground-Tracer, dargestellt. Die nachfolgend genannten Ziffern ohne Angabe der Fig. beziehen sich auf diese. Die Bauteile sind alle gleich nummeriert.
Mit Einsatzbeginn, als vor Schnittbeginn, wird über den Verstellmotor mit Hydraulikarm 8 die rotierende Trennscheibe 1 samt Einbauschwert 4 in das Erdreich gedrückt. Der Asphalt wird mit der Trennscheibe 1 aufgeschnitten. Der Groundtracer beginnt zu fahren, mit vorerst hochgezogenem Tracer-Schwert 4 wird die Trennscheibe 1 in das Medium über den Hydraulikarm 8 eingeführt wird nach erreichen der Regelverlegetiefe das Tracer-Schwert 4 ebenfalls auf die zu verlegende Regelverlegtiefe gestellt. Über den Hydraulikarm 8 wird die Führung des Tracer-Schwert 4 und somit die optimale Verlegung an den tiefsten Punkt der Künette gesteuert. Die Trennschreibe 1 gräbt sich solange in den Boden ein, bis die Regelverlegetiefe von bis zu 100 cm erreicht wird. Die Trennscheibe 1 beziehungsweise die Tracer-Scheibe schneidet den Asphalt, Stein, Beton usw. und drängt als Feingranulat zur Seite beziehungsweise befördert diese nach oben. Dafür ist eine Absaugvorrichtung 15 vorgesehen. Die Trennscheibe 1 wird mit Wasser aus dem Wassertank 11 bestrahlt. Das Wasser wird vorne aus dem Wassertank 11 in Schläuchen über den Traktor 14 zur Wasserpumpe 3 geleitet und der Wassereinspritzung 2 zugeführt. Die Hochdruckpumpe 3 bestrahlt mit dem Wasser die Tracer-Scheibe 1, das durch die Düsen der Innenseite des Tracer-Gehäuses 12 zugeleitet wird, und entfernt den Schmutz, Erde beziehungsweise das Mikrogranulat von der Tracer-Scheibe 1. Unmittelbar an die Tracer-Scheibe 1 ist das Einbauschwert 4 angeschlossen, welche durch ein Vorlaufschwert, welche unmittelbar an der Tracer-Scheibe 1 befestigt ist, und ebenfalls Sprühdüsen zur Reinigung der Tracer-Scheibe 1 beinhaltet, den feinen Schlitz, den Graben bzw. die feine Künette im Asphalt von beispielsweise 20 bis 50 mm offen hält. Durch das Einbauschwert 4 werden diverse Mikrorohre von 5 bis 50 mm verlegt, welche von der Trommel 5 über den Traktor über Rollen 6 durch das Einbauschwert 4 in die Künette eingebracht werden.
Die Minirohre befinden sich auf Trommeln 5 (Fig. 1) in der gewünschten Paketgröße, das heißt zusammengefasst jeweils 2, 3, 4... und mehr Rohre bzw. Kabel, welche zum Einbau gewünscht sind und in das Einbauschwert 4 (Fig. 1) eingeführt und in den Boden verlegt werden. Zusätzlich wird über das Einbauschwert 4 (Fig. 1) im Bereich 7 (Fig. 6) ein so genanntes Kabelwarnband oberhalb der verlegten Rohre eingelegt.
Das Einbauschwert 4 mit seiner Trennscheibe 1 kann mit der Hebe- und Schwenkvorrichtung 7 vertikal in der Höhe bewegt werden. In Fig. 2 sieht man, dass die Schwenkvorrichtung auch horizontal bewegt werden kann. In Fig. 1 ist eine Drehscheibe 9 eingebaut, damit man das Einbauschwert 4 samt Trennscheibe 1 auch seitlich neigen und drehen kann. Damit wird ein Schrägeinbau zum Beispiel unter einem Gehsteig sowohl aber auch die ökonomische Nutzung ein bereits bestehenden Kabelkünette ermöglicht, um so neben anderen Leitungen und optimaler Ausnutzung des Straßengrundes eine Verlegung ermöglicht wird.
In Asphaltstraßen, jedoch auch bei jeder anderen Bodenbeschaffenheit werden Rohre oder andere Einbauten in einem Zug verlegt. Gleichzeitig während der Verlegung wird das ausgespülte Straßeneinbaumaterial und Erdreich von entsprechend dimensionierten Sauggeräten 15 links und rechts des Einbausschwertes 4 abgesaugt und einem Großbehälter zugeführt. Gleichzeitig wird aus dem Großbehälter an der Unterseite das aufbereitete und eventuell gefilterte Material wieder entnommen und über eine Pumpe 3, dann über das Einbausschwert 4 wieder dem Erdreich zugeführt. Bei der Pumpe 3 handelt es sich um zwei Pumpen 1 (Fig. 2), eine fungiert als Wasserpumpe, die andere dient zum Absaugen des Schmutzes und des Erdreichs. Sollte es vom Straßenerhalter gewünscht sein, so wird das entnommene Material nicht wieder zugeführt, sondern es wird anstelle dessen über das Einbauschwert 4 ein Zweikomponentengemisch aus dem dafür vorgesehen Zweikomponenten-Tank 10 in das Erdreich injiziert, welches somit den Wünschen des Straßenerhalters von soft bis steinhart im Aushärtungsstadium dient, um die Straße wieder zu stabilisieren. Auch die Einbringung von diversen Granulaten und anderer Materialien sind mit und ohne Druck möglich. Unmittelbar über den Schienen der Schwenkvorrichtung 7 (Fig. 1) befindet sich dieser Zwei-Komponententanks 10. Der Wassertank 11 (Fig. 1) ist bei Grabungsbeginn zu 2/3 gefüllt und das Wasser wird durch die Pumpe 3 an der Oberseite des Tanks 11 entnommen und dem Tracergehäuse 12 mit hohem Druck zugeführt.
Fig. 6 zeigt das Tracer-Schwert im Schnitt. Zur Kontrolle der Verlegung sind in das Tracer-Schwert bis zu vier Kameras 1, 3, 5 und 8 (jeweils Fig. 6) eingebaut. Jede Kamera ist mit einer LED-Beleuchtung ausgestattet, so dass eine kontinuierliche Sicht und gute Beleuchtung gegeben ist. Die Digitalkamera 1 im untersten Bereich zeichnet die Grabensohle und den Austritt der untersten Rohre 2 auf, der so genannten Backbone-Rohre. Darüber befindet sich die zweite Kamera 3. Oberhalb dieser zweiten Kamera 3 werden die Abzweigungsrohre 4 (10x10mm) verlegt und es können bis zu 30 oder mehr Rohre gleichzeitig eingebaut werden. Darüber befindet sich die Kamera 5, welche die Verlegung der Abzweigungsrohre 4 und die Verfüllung des darüber liegenden Bereiches 6 für Verfüllmaterial aufnimmt. Mit diesen Aufnahmen kann die Verlegung bestens kontrolliert und protokolliert werden. Der Bereich 6 dient zur Wiederbefüllung der Künetten, diese kann sowohl mit dem zuvor entnommenen und abgesaugten, somit ausgebautem, Material wiederverfüllt werden, als auch mit einem so genannten Zweikomponentenmaterial, welches unmittelbar im Bereich 6 in das Erdreich injiziert oder eingeleitet wird, vermischt wird, damit die chemische Reaktion des Zwei-Komponentenmaterials erfolgen kann. Die Reaktion kann von Aufschäumen bis Verfüllung gegenüber sämtlichen anderen chemischen Zuständen reichen. Oberhalb des Verfüllbereichs 6 befindet sich die Straßenbelagwiederherstellungsöffnung 7, aus welcher der vom Straßenerhalter gewünschte Oberflächenbelag in den Asphalt beziehungsweise Oberfläche eingebracht wird. Einbringungsmöglichkeiten bestehen hierfür für Beton, Feinasphalt, flüssiger Asphalt, Bitumen, heiß oder Kaltbitumen und diverse andere Verfüllmaterialien, die zur Straßenbelagfixierung dienen. Die Kamera 8 filmt den Endzustand der verfüllten und fertigen Straße und zeigt die fertige Oberfläche. Alle Kameras der Fig. 6 werden im Führergehäuse des Traktors 14 (Fig. 1) per Monitor angezeigt und digital aufgezeichnet. Die digitale Aufzeichnung enthält des Weiteren Millimeter-GPS-Daten, Uhrzeit, Datum sowie Informationen über Vortriebgeschwindigkeit, Verlegetiefe, Feuchtigkeit und Konsistenz des Bodens, sowie weitere relevante und für den Erhalter interessanter Angaben. Dazu ist auf dem Dach des Traktors 14 (Fig. 1) eine GPS-Antenne 13 (Fig. 1) angebracht. Ebenfalls sind auf dem Dach zwei Weitwinkelkameras mit einem Blickwinkel von 180° angebracht. Die eine um das Livegeschehen zu zeigen, zum anderen das Geschehen vor und zum anderen die Umgebung hinter dem Gerät zu zeigen.
Die Millimeter GPS Antenne 13 (Fig. 1) versorgt den Bordcomputer mit exakten Positionsdaten um so die in den Bordcomputer eingelesenen Plandaten abzugleichen und gegebenenfalls zu korrigieren. Der Bordcomputer bildet eine Einheit mit dem Groundtracer und steuert das Gerät voll automatisch. Dabei werden die eingelesenen Plandaten, soweit vorhanden, als Basis verwendet, um bestehende Einbauten festzustellen. Über das eingebaute Sondensystem 16 (Fig. 3) unterhalb des Groundtracers werden aktive Leitungen im Hoch- und im Niederfrequenzbereich ausgemessen und dessen Tiefe Beschaffenheit und Funktionalität festgestellt.
In Fig. 3 ist der Boden- bzw. Grunddetektor 16 zu sehen, der mit diversen Sensoren zur Gewinnung weiterer Daten ausgestattet ist, wie es Fig. 5 zeigt. Das ist die zweite Stufe der Datengewinnung. Es wird ein Mikrowellensender 1 (Fig. 5) mit einem Mikrowellendetektor 2 (Fig. 5) verwendet, das sind aktive und passive Antennenelemente. Als nächstes die Mikrowellen-Sensoren 3 (Fig. 5) und 4 (Fig. 5), wobei wahlweise der eine der Sender 3 (Fig. 5) und der andere der Empfänger 4 (Fig. 5) ist, um so ein 3D-Abbild des Untergrunds herzustellen und Einbauten sowie verschiedenste Materialien in Kanal- und Wasserleitungen zu detektieren. Die Röntgen/Radrarsende- 5 (Fig. 5) und Empfangsanlage 6 (Fig. 5) zeigt, welche ebenfalls zur Durchleuchtung des Untergrundes dienen, eine weitere Sicherungsmaßnahme bezüglich der Einbauten. Alle detektierten Einbauten werden aufgezeichnet und in ihrer Lage hinsichtlich Höhe und Tiefe, sowie im Verlauf in Verbindung mit dem Millimeter GPS 13 (Fig. 1) gespeichert. Diese Daten dienen im Wesentlichen auch zur vollautomatischen Steuerung des Groundtracers, der eine Einbautiefe von maximal 100 cm vollautomatisch entsprechend steuern kann. Das heißt mit anderen Worten, wird laut eingelesenen Plan oder von detektierten Einbauten die Verlegetiefe nicht mehr als möglich beziehungsweise bereits verwendet angegeben, so ändert die vollautomatische Steuerung des Groundtracers die Verlegetiefe von zum Beispiel 100 cm auf 70 cm bzw. auf die vorgegebene Maximal- bzw. Minimalverlegetiefe. Die Verlegetiefe kann vom System eingegrenzt werden und wird bei Über- und Unterschreitung ein Alarm bzw. ein Stopp der Verlegung ausgelöst.
Die Verlegegeschwindigkeit wird über Drucksensoren gesteuert, welches sich am Antriebsmotor 17 (Fig. 3) an der Tracer-Scheibe 1 befindet. Gemessen wird zum anderen auch an Sensoren, welche sich direkt an der Ankoppelung zum Zuggerät befinden, der Widerstand, Perspektive die Arbeitskraft, gemessen, um so die Vorantriebsgeschwindigkeit zu entnehmen, bis zu dem jeweils eingestellten Grenzwerten vollautomatisch durchgeführt wird. Weitere Sensoren befinden sich am Tracergehäuse 12 und an der Tracerscheibe 1, die ein eventuelles Auftreffen beziehungsweise annähernde spannungsführende Leitungen detektieren, um eine sofortige Schnitthöhenänderung des Groundtracers veranlassen können. Das heißt mit anderen Worten, noch bevor eine spannungsführende Leitung durchtrennt wird, erfolgt ein Stopp des Groundtracers.
Der Boardcomputer zeichnet neben den Daten des Millimeter GPS 13, Daten der Sensoren in Fig. 5, auch alle Kameradaten in Fig. 6 des Einbauschwertes 1 auf. Es werden zusätzlich drei weitere Kameras für die Umgebung beziehungsweise Arbeitsbereich des Gerätes sowie aller Betriebszustände installiert und synchron aufgezeichnet und auf einen digitalen Datenträger abgespeichert.

Claims

Vollautomatischer Asphalt-Rohr/Kabelverleger (alle Böden), Ground-Tracer, ist ein Baugefährt zur Verlegung von Rohren, Mini-Rohren, Kabeln und diverser Einbauten in Böden und besteht aus einer rotierende Trennscheibe 1, die den Boden aufschneidet, einem Verstell/Hubmotor 8, der die Trennscheibe 1 und das Tracer-Schwert 4 in den Boden steuert und die Kabel/Rohre/Einbauten auf die Verlegetiefe verlegt, drückt und führt, einer Schmutz- und Wasserhochdruckpumpe 3 samt Wassereinspritzung 2 und Wasser/Schmutzwassertank 11, einer Saugvorrichtung 15 zum Entfernen des geschnittenen Materials und zum Wiederverfüllen, einer Trommel 5, auf dem die Kabeln/Rohre transportiert bzw. abgerollt werden, einer Hebe-, Neige- und Schwenkvorrichtung 7 zum Bewegen, Schwenken und Neigen der Trennscheibe 1 samt Tracer-Schwert 4 horizontal und vertikal sowie in der Neigung, einer Zugmaschine 14 mit redundantem Board-Computer zum Aufzeichnen der Daten und Auswertung aller Sensoren sowie Steuerung des kompletten Ground-Tracers, einem Bodendetektor 16 mit Sensoren (Fig. 5) und einer GPS-Antenne 13 zum Ermitteln von Bodenwerten und Standortdaten zum vollautomatischen Abgleich der Eingelesen und vorhandenen Pläne bzw. Erstellen von neuen audiovisuellen Straßenplänen, einem Tank 10 mit Material zum Wiederverfüllen, dem Tracer-Schwert 4 (und Fig. 6) samt Kameras, LED-Beleuchtung und Ausnehmungen/Führungen 2, 4, 6, 7 (Fig. 6), damit die Rohre, Mini-Rohre, Kabeln und Einbauten in den Boden verlegt und wiederverfüllt werden.