EP3741914A1 - Maschinenzug aus einer strassenfräsmaschine und einem strassenfertiger und verfahren zum betreiben einer strassenfräsmaschine und eines strassenfertigers - Google Patents

Maschinenzug aus einer strassenfräsmaschine und einem strassenfertiger und verfahren zum betreiben einer strassenfräsmaschine und eines strassenfertigers Download PDF

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EP3741914A1
EP3741914A1 EP20180921.7A EP20180921A EP3741914A1 EP 3741914 A1 EP3741914 A1 EP 3741914A1 EP 20180921 A EP20180921 A EP 20180921A EP 3741914 A1 EP3741914 A1 EP 3741914A1
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EP
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road
machine
milling
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height profile
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Christoph Menzenbach
René Müller
Cyrus Barimani
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Wirtgen GmbH
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Wirtgen GmbH
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    • E01C23/08—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for roughening or patterning; for removing the surface down to a predetermined depth high spots or material bonded to the surface, e.g. markings; for maintaining earth roads, clay courts or like surfaces by means of surface working tools, e.g. scarifiers, levelling blades
    • E01C23/085—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for roughening or patterning; for removing the surface down to a predetermined depth high spots or material bonded to the surface, e.g. markings; for maintaining earth roads, clay courts or like surfaces by means of surface working tools, e.g. scarifiers, levelling blades using power-driven tools, e.g. vibratory tools
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    • E01C19/4866—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for laying-down the materials and consolidating them, or finishing the surface, e.g. slip forms therefor, forming kerbs or gutters in a continuous operation in situ with solely non-vibratory or non-percussive pressing or smoothing means for consolidating or finishing
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    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/01—Devices or auxiliary means for setting-out or checking the configuration of new surfacing, e.g. templates, screed or reference line supports; Applications of apparatus for measuring, indicating, or recording the surface configuration of existing surfacing, e.g. profilographs

Definitions

  • the invention relates to a machine train consisting of a road milling machine traveling ahead, which has a machine frame carried by crawler tracks or wheels and a milling drum arranged on the machine frame for milling material, and a subsequent road paver, which has a machine frame carried by crawler drives or wheels, on which a storage container is arranged for material to be paved and a screed for paving material.
  • the invention also relates to a method for operating a road milling machine and a road paver.
  • Self-propelled construction machines of various types are used in road construction. These machines include the well-known road milling machines with which existing layers of the road surface can be removed.
  • the known road milling machines have a rotating milling drum that is equipped with suitable milling or cutting tools for processing the soil.
  • the milling drum is arranged on the machine frame, which is adjustable in height in relation to the soil to be worked. The height adjustment of the machine frame takes place by means of a lifting device which has lifting columns assigned to the individual crawler tracks or wheels.
  • the road milling machine has a conveying device with a conveyor belt to remove the milled off material.
  • the known road milling machines have a control and computing unit with which the lifting device is controlled.
  • the machine frame is lowered so that the milling drum penetrates the road surface.
  • the lifting columns allow both the height adjustment of the machine frame or the milling drum and the setting of a predetermined inclination of the milling drum transversely to the feed direction of the road milling machine.
  • the known road milling machines have milling depth regulating devices or leveling systems which have one or more measuring devices for measuring the distance between a reference point have on the milling machine and the road surface to be machined.
  • the known measuring devices have tactile sensors or contactless sensors for distance measurement, for example ultrasonic sensors.
  • measuring systems known as multiplex leveling systems are used, which have several distance sensors arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the substrate to be processed in order to be able to calculate an average value from the measured values of the individual sensors.
  • the lifting columns are then controlled as a function of the mean value, so that minor unevenness can be largely compensated for.
  • the distance sensors are attached to an elongated boom which is attached to one side of the machine frame.
  • road pavers are used that have a storage container for receiving the mix and a screed.
  • the mix is conveyed with a conveyor device from the storage container to the screed, the mix being piled in front of the screed in the direction of manufacture.
  • Screeds are known which float on the material to be paved. This means that minor unevenness in the subsurface can be largely evened out.
  • the screeds generally have a device for heating and compacting the material to be paved.
  • the road pavers like the road milling machines, can have a leveling device that can have one or more distance sensors.
  • the material milled by the road milling machine is removed from the construction site with a truck to be processed in a processing plant to be able to. Prepared mix is then driven to the construction site in a truck to be paved again with the paver.
  • a road milling machine can, however, also be operated together with a road paver as a machine train.
  • the road milling machine in front is used as a recycler, which mills off the damaged road surface and processes the milled surface, for example with additives such as bitumen emulsion, while the following road paver paves the processed surface again.
  • the conveyor device of the road milling machine conveys the milled material into the storage container of the road paver.
  • a road paver is operated together with a road milling machine as a machine train, only a certain amount of material is available.
  • the road paver can only pave as much material as the road milling machine has previously milled off. It must be taken into account that the volume of the material milled per unit of time or route section with the road milling machine can change continuously depending on the nature of the road surface.
  • the volume of the material to be paved with the road paver per unit of time or route section is also not constant. For example, the compensation of a depression requires a larger volume of material for the corresponding route section. Consequently, the position of the screed has to be changed in order to achieve a uniform road surface. Proper operation of the paver also requires a sufficient amount of material in the storage bin.
  • a leveling device for a road milling machine which provides a sensor for detecting the actual value of the milling depth and a sensor for detecting the current inclination of the milling drum in relation to a reference surface on the left and right side of the road milling machine.
  • the milling depth can be specified on the left and right side of the machine.
  • the milling depth can also only be on one of the two sides can be specified. In this case, in addition to the milling depth, a specific cross slope can be specified on only one side.
  • the EP 0 542 378 B1 describes a control device for a road milling machine which has three ultrasonic sensors which are arranged one behind the other in the feed direction of the milling machine. A shoulder of the road is to be scanned as a reference surface with the ultrasonic sensors. Two distance sensors are located on the machine frame at the height of the drives and one sensor is arranged between the drives. The distance values are evaluated statistically, for example an average value is formed in order to generate a control signal for the lifting device for adjusting the height of the drives.
  • the EP 0 542 297 B1 proposes an ultrasonic control device for a road finisher which has three ultrasonic sensors which are arranged one behind the other in the feed direction of the paver and which are fastened to a holder.
  • the measured distance values are evaluated in order to generate a control signal for a leveling device to change the position of the screed.
  • Distance values that lie outside the specified limits should be discarded.
  • Unevenness in the scanned reference plane should be largely compensated for by averaging.
  • the disadvantage is that the distance values can only be recorded over a range that is determined by the sensors attached to the holder. Therefore, elongated bumps that extend over a greater length than the machine frame cannot be detected.
  • the invention is based on the object of achieving improved detection of the subsurface in order to also be able to detect elongated unevenness.
  • An object of the invention is also to scan a reference area or line with a relatively small additional technical effort for the operation of the road finisher.
  • the road paver which has a machine frame carried by crawler tracks or wheels, on which a receptacle for material to be paved and a screed for paving material is arranged, is preferably operated in conjunction with a road milling machine, which has one of crawler tracks or wheels supported machine frame and arranged on the machine frame milling drum for milling off material.
  • a road milling machine which has one of crawler tracks or wheels supported machine frame and arranged on the machine frame milling drum for milling off material.
  • the machine train from the road milling machine ahead and the road paver behind it is characterized in that the road milling machine has a profile data determination device for the leveling device of the road paver, the profile data determination device being designed in such a way that, during the advance of the road milling machine, a sequence of the height of the Height profile data describing the road surface in the longitudinal direction are determined.
  • the reference line or reference surface for example a strip of the road surface to be machined, is therefore not scanned with distance sensors, which can only be located on the paver within an area limited by the geometric dimensions of the machine frame, but by means of the road milling machine driving ahead. Consequently, the road milling machine serves as a "scanning device".
  • height profile data is understood to mean all data with which the profile of any strip or line extending in the longitudinal direction of the road surface to be processed can be described, for example the distance values between an assumed reference point or a reference line, for example the mean profile in the center of the road, and another reference point or line on the road surface.
  • Under Profile data are also understood as corresponding electrical signals.
  • the height profile data can comprise absolute or relative distance values.
  • a data transmission device is provided on the road milling machine to transmit the height profile data.
  • a data transmission device is understood to mean all means with which data or signals can be transmitted.
  • the data can be transmitted, for example, using electromagnetic or optical signals.
  • the data transmission device can be a display unit on which the height profile data or data derived therefrom are displayed so that the machine operator of the road paver or another person can recognize the height profile data.
  • data derived from the height profile data can be visualized, for example, as symbols or the like, which can serve as work instructions for controlling the paver.
  • the road finisher preferably has a data receiving device so that the height profile data can be received by the road finisher.
  • the data transmission device and data receiving device can be a transmitting and receiving device, which can comprise a radio transmitter and receiver, and can be part of a WLAN (Wireless Local Area Network), for example.
  • the data transmission device can also comprise a device for reading out data on a data carrier, for example a drive or a USB stick, and the data receiving device can comprise a device for reading in data from a data carrier.
  • Intermediate storage of the data on a data carrier is necessary if the road milling machine and the road paver are not operated as a machine train, but rather a certain period of time lies between the work step of recording and reading in the data.
  • the road finisher has a leveling device which has at least one actuator and a control unit which is designed in such a way that the control unit, depending on a height profile data set, which is obtained from the height profile data determined by the road milling machine, generates a control signal to control the at least one actuator.
  • the height profile data can be recorded in advance over a wide area of the road surface with the road milling machine before the material is paved in this area with the road paver.
  • the elevation profile data can be temporarily stored in a memory for the period of time that the road paver needs to cover the corresponding route section. This memory can be provided on the road milling machine or the road paver.
  • the extraction of the altitude profile data set from the altitude profile data requires an evaluation of the data or signals. Since the invention lies primarily in the provision of the data, how the data are processed or evaluated and how the position of the screed is controlled with this data is not decisive for the invention. For example, the recorded height profile data or data derived therefrom can only be shown on a display, on the basis of which the machine operator of the road paver carries out manual control of the position of the screed.
  • the elevation profile data set can be obtained from the elevation profile data using an evaluation device which can be provided in the road milling machine or the road paver.
  • the evaluation device is preferably part of a control and computing unit of the road milling machine.
  • the evaluation device is designed in such a way that the height profile data are statistically evaluated in order to obtain the height profile data set.
  • the evaluation device is preferably designed in such a way that the statistical evaluation of the height profile data includes averaging and / or the rejection of height profile data lying outside predetermined limit areas.
  • the road milling machine has a device for determining spatial data, the profile data determining device being designed in such a way that spatial height profile data are obtained from the height profile data.
  • the device for determining spatial data can be, for example, an odometer.
  • the position in space can also be determined with a global positioning system (Global Navigation Satellite System (GNSS), e.g. GPS).
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the height profile can be described for any point in space.
  • the drives or wheels of the road milling machine can be attached to the machine frame via lifting columns in such a way that the height of the machine frame relative to the surface of the floor can be changed to adjust the milling depth of the milling drum.
  • the acquisition of height profile data suitable for controlling the screed is particularly simple and reliable with the road milling machine in front if it can be assumed that changes in the height profile will only occur on one side, i.e. on the left or right side of the machine in the direction of travel are expected.
  • this situation often arises from the fact that the road surface of a road in need of repair in the middle of the road has no or only slight bumps, while the road surface in the edge area of the road often has strong bumps, for example due to settlement in the shoulder area.
  • a track is then removed for each operation, with one side of the machine moving on the barely worn center of the road and the other side of the machine moving over the edge area of the road with relatively large bumps .
  • height profile data suitable for controlling the screed can be recorded particularly easily and reliably with the road milling machine in front if the road milling machine has a slope sensor which, depending on the cross slope of the machine frame and / or the milling drum, generates a sequence of cross slope data generated, wherein the profile data determining device is designed in such a way that the height profile data are obtained from the cross slope data determined with the slope sensor. It is assumed that the transverse slope of the road milling machine describes the height profile of the road surface on one side of the road in the longitudinal direction.
  • the road milling machine has a milling depth control device for controlling the lifting columns, which has a first measuring device for measuring the distance between a reference point on the road milling machine and the surface of the unworked soil on the left side of the milling drum in the working direction, and a second measuring device for measuring the distance of a reference point on the road milling machine to the surface of the unmachined soil on the right side of the milling drum in the working direction, the milling depth control device being designed in such a way that the lifting columns are controlled in such a way that the milling depth on the advance of the road milling machine the left and right side of the milling drum in the working direction is kept essentially constant regardless of the nature of the soil surface.
  • This regulation of the milling depth means that, regardless of the nature of the subsurface, a specified layer thickness is removed over the entire width of the milling drum or roadway.
  • the transverse inclination of the machine frame and the milling drum on the machine frame can change when the road milling machine is advanced according to the profile of the road surface.
  • the inclination of the road milling machine provides information about the nature of the height profile in the longitudinal direction of the roadway on the other side, on which the height profile is, for example, due to settlement in the shoulder area changes. For example, a large depression in the road surface can cause the machine frame to tilt more than a smaller depression.
  • the profile data determination device can obtain the height profile data from the cross slope data, since the cross slope data in such a milling depth control describe the elevation profile.
  • tactile sensors for example draw-wire sensors or non-contact sensors, for example ultrasonic sensors
  • a cable sensor can detect the position of the left and / or right edge protection, which rests floating on the floor surface, relative to the machine frame.
  • the edge protector moves upwards relative to the machine frame by an amount corresponding to the change in the milling depth. If, on the other hand, the milling depth is reduced, the edge protection moves downward relative to the machine frame by an amount which corresponds to the change in the milling depth.
  • a milling depth control is preferably designed in such a way that a specific milling depth is specified. If the milling depth sensors detect a deviation of the sensor (actual) values from the specified (nominal) values, the milling depth is corrected. Since milling depth sensors can be provided on both sides of the milling drum, a milling depth (possibly also the same) can be specified for each side of the milling drum.
  • the height of the machine frame is only adjusted on the left side, for example by or extend only the lifting columns on the left side of the machine frame. If there is a depression in the road surface on the left side of the machine, this is recognized by the left milling depth sensor as a reduction in the milling depth. In response to this, the lifting columns on the left side of the machine frame are retracted in order to increase the milling depth again.
  • the road milling machine has a milling depth control device for controlling the lifting columns, which has a measuring device for Measuring the distance of a reference point on the road milling machine to the surface of the unmachined soil on one of the two sides of the milling drum, the milling depth control device being designed in such a way that the lifting columns are controlled in such a way that the milling depth on the one hand the two sides of the milling drum is kept essentially constant regardless of the nature of the soil surface.
  • a transverse inclination control device is provided, which is designed in such a way that the lifting columns are controlled in such a way that the transverse inclination of the machine frame is kept essentially constant when the road milling machine is advanced, regardless of the nature of the ground surface, so that a certain profile is also used for the road surface a certain transverse slope can be specified.
  • a measuring device is provided for measuring the distance of a reference point on the road milling machine to the surface of the unworked soil on the other of the two sides of the milling drum, the height profile data can be obtained from the sequence of the measured distance values.
  • the profile data determination device is designed in such a way that the height profile data are obtained from the distance data.
  • milling depth regulations described above which are a prerequisite for determining the height profile data from the bank data or distance data, are known from the prior art. These milling depth regulations are for example in the DE 10 2006 020 293 A described in detail.
  • Fig. 1 shows a side view of a self-propelled road milling machine for milling road surfaces in a simplified representation.
  • the road milling machine 1 has a machine frame 3 carried by a chassis 2.
  • the chassis 2 of the milling machine comprises front and rear crawler tracks 4 and 5, which are arranged on the right and left side of the machine frame 3 in the working direction A.
  • wheels can also be provided.
  • the road milling machine has a lifting device 7 which comprises lifting columns 8 and 9 assigned to the individual crawler tracks 4, 5, by which the machine frame 3 is supported.
  • the road milling machine 1 also has a milling drum 10 equipped with milling tools, which is arranged on the machine frame 3 between the front and rear track drives 4, 5 in a milling drum housing 11 which is closed on the long sides by a left and right edge protection 12.
  • a conveyor device 13 with a conveyor belt 14 is provided to remove the milled road surface.
  • the conveying device 13 is arranged at the rear end of the road milling machine, seen in the working direction A, so that the milled material can be loaded from the road milling machine in front onto a subsequent road paver.
  • the operator's platform 15 for the machine operator is located on the machine frame 3 above the milling drum housing 11.
  • the height and inclination of the machine frame 3 and the milling drum 10 arranged on the machine frame relative to the floor surface 6 can be adjusted. In principle, however, it is also possible to change the height and inclination of the milling drum in relation to the stationary machine frame.
  • Fig. 2 shows a simplified perspective view of a self-propelled road paver 16.
  • the road paver has a machine frame 18 carried by crawler tracks 17 (crawler paver). Instead of crawler tracks, wheels can also be provided (wheeled pavers).
  • crawler tracks 17 crawler paver
  • wheels can also be provided (wheeled pavers).
  • a storage container 19 for receiving the material to be installed is arranged.
  • a screed 20 for paving the material.
  • the operator's platform 21 is arranged between the storage container 19 and the screed 20.
  • the screed 20 is designed as a screed floating on the material to be laid.
  • the screed 20 is movably connected to the machine frame 18 via spars 22 which are provided on both sides of the machine frame 18.
  • the paver 16 has a leveling device 23 ( Fig. 3 ) to compensate for short and long unevenness in the subsurface so that a roadway can be produced with the desired evenness and paving thickness.
  • the leveling device 23 has actuators 24 for changing the position of the screed 20 and a control unit 23A ( Fig. 3 ), which generates control signals for controlling the actuators 24.
  • the desired paving thickness is achieved in particular by adjusting the setting angle of the screed 20, which is determined by the height of a screed pulling point.
  • the actuators 24 of the leveling device 23 can include leveling cylinders 26 provided on the sides of the machine frame 18. With the leveling cylinders 26, not only the angle of incidence of the screed 20, but also the inclination of the screed transverse to the direction of manufacture A can be adjusted.
  • the control unit 23A of the leveling device 23 is configured in such a way that the setting of the position of the screed 20 takes place on the basis of a height profile data set which comprises a sequence of height profile data describing the height of the road surface 6 in the longitudinal direction.
  • the road milling machine 1 from Fig. 1 and the paver 16 from Fig. 2 are operated according to the invention as a machine train, the road milling machine 1 traveling ahead providing the height profile data from which the height profile data set for the leveling device 23 of the following road paver 16 is obtained.
  • FIG. 3 Describes in detail how the height profile data are determined by the road milling machine 1 and the height profile data set is obtained from the height profile data.
  • Fig. 3 shows the machine train consisting of road milling machine 1 and road paver 16 with the essential components for the acquisition and transmission of the height profile data in a greatly simplified schematic representation.
  • the height profile data are transmitted from the road milling machine 1 to the road paver 16.
  • the road milling machine 1 has a data transmission device 27 for transmitting the height profile data and the road paver 16 has a data receiving device 28 for receiving the height profile data.
  • the data transmission device and the data receiving device can be a transmitting and receiving device 27, 28.
  • the transmitting device 27 is a radio transmitter and the receiving device 28 is a radio receiver, so that the signals can be transmitted wirelessly. Radio transmitters and radio receivers can be part of a WLAN.
  • the road surface of a damaged roadway is milled off with the road milling machine 1 and the milled and reconditioned material is installed again as a new surface using the road paver 16.
  • the road milling machine 1 moves at a predetermined feed rate, for example, on the right half of the road, the milling drum 10 extending transversely to the working direction A over the width of the right half of the road.
  • Fig. 3 the original profile is shown in the middle of the street (central gradient) and in the area of the right edge of the street (outer gradient).
  • the central gradient 29 has essentially no depressions or elevations. However, depressions 31 or elevations can be clearly seen on the outer gradient 30.
  • the height of the roadway along a line in the longitudinal direction of the roadway, ie the central or outer gradient, is plotted on the Y-axis, and the distance is plotted on the X-axis.
  • ⁇ z n denotes the vertical distance between the central gradient 29 and the outer gradient 30 at a point a n on the route, for example
  • ⁇ z 1 denotes the vertical distance between the central gradient 29 and the outer gradient 30 at the waypoint a 1 .
  • the road is inclined towards the edge by the angle ⁇ .
  • the angle ⁇ is dependent on the horizontal distance and the vertical distance ⁇ z n between the central gradient 29 and the outer gradient 30. Since the horizontal distance between the central gradient 29 and the outer gradient 30 is known and remains constant during the tillage, the angle ⁇ is at the waypoint a n suitable to determine the vertical distance ⁇ z n .
  • the milling machine has a milling depth control device 33 for controlling the lifting columns 8, 9, which has a first measuring device 33A for measuring the distance between a reference point on the road milling machine 1 and the surface of the unworked soil on the left side of the milling drum 10 and in the working direction A / or a second measuring device 33B for measuring the distance of a reference point on the road milling machine to the surface of the unworked soil on the right side of the milling drum 10 in the working direction A.
  • the road milling machine 1 according to the invention with the milling depth control device 33 is preferably operated in such a way that the road surface machined with the milling drum 10 is a copy of the unmachined surface, i.e. in the longitudinal direction largely the same layer thickness is always removed over the entire width of the milling drum .
  • the current milling depth is recorded by the two measuring devices 33A, 33B on the right or left side of the milling drum 10. If one of the milling depth measuring devices 33A, 33B determines a deviating milling depth, a corresponding correction is made.
  • the transverse inclination of the machine frame 3 changes as the milling machine is advanced.
  • the changing transverse slope can therefore be understood as a measure of the depth of the depression in relation to a mean height of the road surface, in particular the mean gradient, i.e. H. the transverse slope of the machine frame describes the height profile of the road surface at the edge of the roadway.
  • the first or second measuring device 33A, 33B can have a distance sensor, which can be a tactile or contactless distance sensor.
  • the distance sensor can be an ultrasonic sensor.
  • the distance sensor can also be a sensor that detects the position of the left or right edge protection 12 of the milling machine, for example a cable sensor.
  • the two measuring devices 33A, 33B generate a measuring signal which correlates with the distance and which the milling depth control device 33 of the road milling machine 1 receives.
  • the milling depth control device 33 is configured in such a way that the lifting columns 8, 9 are retracted or extended depending on the measurement signals in such a way that when the road milling machine is advanced, the milling depth on the left and right side of the milling drum 10 in the working direction is independent of the Condition of the soil surface is kept essentially constant.
  • Such a milling depth control device is from DE 10 2006 020 293 A1 known.
  • the road milling machine 1 also has a profile data determining device 36 which has a slope sensor 37.
  • the transverse slope ⁇ of the machine frame 3 or the milling drum 10, which changes as a result of bumps, is detected by the transverse slope sensor 37 while the road milling machine is being advanced.
  • the transverse slope can be measured continuously during the advance or at specified time intervals in order to generate the height profile data.
  • the height profile data can be, for example, the data of the bank slope sensor 37 read out at specific time intervals by the profile data determination device. From the data of the slope sensor 37, the profile data determination device 36 determines a sequence of height profile data describing the height of the profile at the waypoints a 1 , a 2 , a 3 ...
  • the profile data determination device 36 can have a global position determination system (GPS) 38 which, at the times at which the data from the bank angle sensor 37 is read out, ie at the waypoints a 1 , a 2 , a 3 .., a n position Provides data (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ) ... (x n , y n ) to extract from the height profile data ( ⁇ z 1 , ⁇ z 2 , ⁇ z 3 , ..., ⁇ z n ) to determine spatial height profile data.
  • GPS global position determination system
  • the profile data determination device 36 which during the advance of the milling machine a sequence of the height of the profile at the waypoints a 1 , a 2 , a 3 ... a n descriptive height profile data ( ⁇ z 1 , ⁇ z 2 , ⁇ z 3 ,. .., ⁇ z n ), assigns the altitude profile data at the individual waypoints to the data (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ) .. . (x n , y n ) to.
  • a distance counter can also be provided to determine the position data (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ) ... (x n , y n ).
  • the position data can also be calculated from the feed rate and the time required by the road milling machine 1 to reach a specific path point a 1 , a 2 , a 3 ... a
  • ⁇ z n (x n , y n ) From the spatial height profile data ⁇ z n (x n , y n ) a spatial height profile data set [file: ( ⁇ z 1 (x 1 , y 1 ), ⁇ z 2 (x 2 , y 2 ), ⁇ z 3 (x 3 , y 3 ) ... ⁇ z n (x n , y n )], which describes the relative height profile in the longitudinal direction of a certain road section, in particular along the outer gradient.
  • the absolute height of the central gradient 29 is determined. If the absolute height of the central gradient 29 is known, absolute height profile data (z 1 , z 2 , z 3 , ...) can be obtained from the relative height profile data ( ⁇ z 1 , ⁇ z 2 , ⁇ z 3 , ..., ⁇ z n ). ., z n ) and a spatially related absolute height profile data set can be calculated, which describes the absolute height profile in the longitudinal direction of a certain road section, in particular along the outer gradient.
  • An evaluation device 39 which can be provided in the road milling machine 1 or the road paver 16, is provided to obtain the height profile data set. If the evaluation device 39 is provided in the road milling machine 1, the entire data set or a part of the data set is transmitted to the data receiving device 28 with the data transmission device 27. The evaluation device 39 is preferably provided in the road milling machine 1. The evaluation device 39 can then be part of the milling depth control device 33 of the road milling machine 1.
  • the evaluation device 39 can be configured in such a way that the height profile data are evaluated according to known statistical evaluation methods.
  • the mean value can be formed from the measured transverse slopes.
  • data lying outside predetermined limit ranges are discarded prior to the averaging. With these measured values, it is assumed that incorrect measurements are present or that the measuring device does not detect the road surface itself, but rather objects lying on the road, for example larger stones.
  • the height profile data set can be used to control the actuators 24 of the leveling device 23 of the road paver 16.
  • the control unit 23A of the leveling device 23 can be configured, for example, in such a way that the leveling cylinders 26 are extended or retracted on the basis of the height profile data set.
  • the angle of attack and / or the transverse inclination of the screed 20 can be set as a function of the height profile data.
  • the transverse inclination of the screed 20 is changed as a function of the height profile in such a way that depressions on the right-hand side of the roadway are compensated.
  • the inclination of the screed 20 is reduced so that a larger amount of material is installed on the right-hand side.
  • the necessary changes in the angle of attack and / or the transverse inclination of the screed 20 can already be determined by the evaluation device 39 on the basis of the height profile data set. If the evaluation device 39 is provided on the road milling machine 1, it is sufficient in this case if the data transmission device 27 does not transmit the entire height profile data set, but rather only control instructions for the actuators, in particular to a data receiving device 28.
  • the height profile data record determined with the road milling machine 1 traveling ahead can include data over a larger section of the road without a large number of sensors being required to determine this data.
  • a boom on the road paver 16 for fastening a plurality of sensors is also not required, which arm would otherwise be limited in its spatial dimensions essentially to the length of the paver. Even the gradients of winding roads can easily be recorded and made available to the paver.
  • the milling depth control device 33 of the road milling machine 1 and the leveling device 23 of the road paver 16 can, for example, have a general one Processor, a digital signal processor (DSP) for the continuous processing of digital signals, a microprocessor, an application-specific integrated circuit (ASIC), an integrated circuit (FPGA) consisting of logic elements or other integrated circuits (IC) or hardware components for the control of the actuators.
  • DSP digital signal processor
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGA integrated circuit
  • a data processing program software can run on the hardware components.
  • a combination of the various components is also possible.
  • An alternative embodiment requires a milling depth control device known in the prior art for controlling the lifting columns 8, 9, which has a measuring device for measuring the distance between a reference point on the road milling machine and the surface of the unworked soil on only one of the two sides of the milling drum 10 having.
  • a measuring device 33A is only provided on the left side of the machine frame 3.
  • the milling depth control device 33 is designed such that the lifting columns 8, 9 are extended or retracted in such a way that when the road milling machine is advanced, the milling depth on one of the two sides of the milling drum is kept essentially constant regardless of the nature of the soil surface . In the present embodiment, the milling depth is kept constant on the left side.
  • a transverse inclination control device 40 is provided, which is designed such that the lifting columns 8, 9 are controlled in such a way that the transverse inclination of the machine frame 3 is kept essentially constant when the road milling machine is advanced, regardless of the nature of the ground surface, so that results in a given transverse slope for the milled surface.
  • the slope control device can be part of the milling depth control device, which in turn can be part of a central control and processing unit.
  • a sequence of distance data is generated.
  • the profile data determining device 36 is designed such that the height profile data are obtained from the distance data of the second measuring device 33B.
  • Such a milling depth control device which has two measuring devices on the left and right side and a bank control for setting a specific bank slope, is from the DE 10 2006 020 293 A1 known.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Maschinenzug aus einer vorausfahrenden Straßenfräsmaschine 1, die einen von Kettenlaufwerken 3, 4 oder Rädern getragenen Maschinenrahmen 3 und eine an dem Maschinenrahmen angeordnete Fräswalze 10 zum Abfräsen von Material aufweist, und einem nachfolgenden Straßenfertiger 16, der einen von Kettenlaufwerken 17 oder Rädern getragenen Maschinenrahmen 18 aufweist, an dem ein Vorratsbehälter 19 für einzubauendes Material und eine Einbaubohle 20 zum Einbau von Material angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Maschinenzuges aus einer vorausfahrenden Straßenfräsmaschine und einem nachfolgenden Straßenfertiger. Der Maschinenzug aus Straßenfräsmaschine und Straßenfertiger zeichnet sich dadurch aus, dass die Straßenfräsmaschine 1 eine Profildaten-Ermittlungseinrichtung 33 aufweist, wobei die Profildaten-Ermittlungseinrichtung 33 derart ausgebildet ist, dass während des Vorschubs der Straßenfräsmaschine eine Folge von die Höhe der Straßenoberfläche in Längsrichtung beschreibende Höhenprofil-Daten ermittelt werden. Zur Übermittlung der Höhenprofil-Daten ist an der Straßenfräsmaschine 1 eine Datenübermittlungseinrichtung 27 und an dem Straßenfertiger 16 eine Datenempfangseinrichtung 27 vorgesehen. Zur Veränderung der Lage der Einbaubohle 20 verfügt der Straßenfertiger 1 über eine Nivelliereinrichtung 23, die mindestens einen Aktor 24 und eine Steuereinheit 23A aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die Steuereinheit 23A in Abhängigkeit von einem Höhenprofil-Datensatz ein Steuersignal zum Ansteuern des mindestens einen Aktors 24 erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Maschinenzug aus einer vorausfahrenden Straßenfräsmaschine, die einen von Kettenlaufwerken oder Rädern getragenen Maschinenrahmen und eine an dem Maschinenrahmen angeordnete Fräswalze zum Abfräsen von Material aufweist, und einem nachfolgenden Straßenfertiger, der einen von Kettenlaufwerken oder Rädern getragenen Maschinenrahmen aufweist, an dem ein Vorratsbehälter für einzubauendes Material und eine Einbaubohle zum Einbau von Material angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Straßenfräsmaschine und eines Straßenfertigers.
  • Im Straßenbau werden selbstfahrende Baumaschinen unterschiedlicher Bauart eingesetzt. Zu diesen Maschinen zählen die bekannten Straßenfräsmaschinen, mit denen bestehende Straßenschichten des Straßenoberbaus abgetragen werden können. Die bekannten Straßenfräsmaschinen verfügen über eine rotierende Fräswalze, die mit geeigneten Fräs- oder Schneidwerkzeugen zur Bearbeitung des Bodens bestückt ist. Die Fräswalze ist an dem Maschinenrahmen angeordnet, der in der Höhe gegenüber dem zu bearbeitenden Boden verstellbar ist. Die Höhenverstellung des Maschinenrahmens erfolgt mittels einer Hubeinrichtung, die den einzelnen Kettenlaufwerken oder Rädern zugeordnete Hubsäulen aufweist. Zum Abführen des abgefrästen Materials weist die Straßenfräsmaschine eine Fördereinrichtung mit einem Transportband auf. Darüber hinaus verfügen die bekannten Straßenfräsmaschinen über eine Steuer- und Recheneinheit, mit der die Hubeinrichtung gesteuert wird. Zum Abfräsen eines schadhaften Straßenbelages wird der Maschinenrahmen abgesenkt, so dass die Fräswalze in den Straßenbelag eindringt. Die Hubsäulen erlauben dabei sowohl die Höhenverstellung des Maschinenrahmens bzw. der Fräswalze als auch die Einstellung einer vorgegebenen Neigung der Fräswalze quer zur Vorschubrichtung der Straßenfräsmaschine.
  • Zur genauen Einstellung der Frästiefe und Fräsneigung verfügen die bekannten Straßenfräsmaschinen über Frästiefen-Regeleinrichtungen bzw. Nivelliersysteme, die eine oder mehrere Messeinrichtung zum Messen des Abstandes zwischen einem Referenzpunkt auf der Fräsmaschine und der zu bearbeitenden Straßenoberfläche aufweisen. Die bekannten Messeinrichtungen weisen zur Abstandsmessung taktile Sensoren oder berührungslose Sensoren auf, beispielsweise Ultraschallsensoren. Zur Messung langgezogener Unebenheiten werden als Multiplex-Nivelliersysteme bezeichnete Messsysteme eingesetzt, die über mehrere in Längsrichtung des zu bearbeitenden Untergrundes im Abstand zueinander angeordnete Abstandssensoren verfügen, um aus den Messwerten der einzelnen Sensoren einen Mittelwert berechnen zu können. Die Hubsäulen werden dann in Abhängigkeit von dem Mittelwert gesteuert, so dass kleinere Unebenheiten weitgehend ausgeglichen werden können. Die Abstandssensoren sind bei den bekannten Multiplex-Systemen an einem langgestreckten Ausleger befestigt, der an einer Seite des Maschinenrahmens angebracht ist.
  • Zum Einbau des Straßenmaterials finden Straßenfertiger Verwendung, die über einen Vorratsbehälter zur Aufnahme des Mischgutes und eine Einbaubohle verfügen. Das Mischgut wird mit einer Fördereinrichtung aus dem Vorratsbehälter zu der Einbaubohle gefördert, wobei das Mischgut in Fertigungsrichtung vor der Einbaubohle angehäuft wird. Es sind Einbaubohlen bekannt, die auf dem einzubauenden Material schwimmen. Dadurch können kleinere Unebenheiten des Untergrundes weitgehend ausgeglichen werden. Die Einbaubohlen weisen im Allgemeinen eine Einrichtung zum Beheizen und Verdichten des einzubauenden Materials auf. Die Straßenfertiger können wie die Straßenfräsmaschinen über eine Nivelliereinrichtung verfügen, die einen oder mehrere Abstandssensoren aufweisen können.
  • In besonderen Einbausituationen kann es notwendig sein, das Schwimmverhalten der Einbaubohle zu verändern. Daher sehen bekannte Straßenfertiger eine schwimmende Lagerung der Einbaubohle vor, die ein Anheben und Absenken der Bohle erlaubt, wobei auch die Querneigung der Bohle verändert werden kann. Die Veränderung bzw. Einstellung der Lage der Einbaubohle erfolgt mit einer Nivelliereinrichtung in Bezug auf eine Referenzlinie oder Referenzfläche.
  • Im Allgemeinen wird das von der Straßenfräsmaschine abgefräste Material von der Baustelle mit einem LKW abgefahren, um in einer Aufbereitungsanlage aufbereitet werden zu können. Aufbereitetes Mischgut wird dann mit einem LKW zu der Baustelle gefahren, um mit dem Straßenfertiger wieder eingebaut zu werden. Eine Straßenfräsmaschine kann aber auch zusammen mit einem Straßenfertiger als Maschinenzug betrieben werden. Die vorausfahrende Straßenfräsmaschine wird dabei als Recycler eingesetzt, der den schadhaften Straßenbelag abfräst und den abgefrästen Belag beispielsweise mit Zuschlagstoffen wie Bitumenemulsion aufbereitet, während der nachfolgende Straßenfertiger den aufbereiteten Belag wieder einbaut. Dabei fördert die Förderereinrichtung der Straßenfräsmaschine das abgefräste Material in den Vorratsbehälter des Straßenfertigers.
  • Wenn ein Straßenfertiger zusammen mit einer Straßenfräsmaschine als Maschinenzug betrieben wird, steht nur eine bestimmte Menge an Material zu Verfügung. Während des Vorschubs der beiden Straßenbaumaschinen kann der Straßenfertiger nur soviel Material einbauen, wie die Straßenfräsmaschine zuvor abgefräst hat. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Volumen des pro Zeiteinheit bzw. Streckenabschnitt mit der Straßenfräsmaschine abgefrästen Materials sich in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Straßenoberfläche dauernd verändern kann. Auch das Volumen des mit dem Straßenfertiger pro Zeiteinheit bzw. Streckenabschnitt einzubauenden Materials ist nicht konstant. Beispielsweise erfordert der Ausgleich einer Vertiefung ein größeres Materialvolumen für den entsprechenden Streckenabschnitt. Folglich muss die Lage der Einbaubohle verändert werden, um eine gleichmäßige Fahrbahnoberfläche zu erzielen. Der ordnungsgemäße Betrieb des Straßenfertigers setzt auch eine ausreichende Menge an Material in dem Vorratsbehälter voraus.
  • Aus der DE 10 2006 020 293 A1 ist eine Nivelliereinrichtung für eine Straßenfräsmaschine bekannt, die auf der linken und rechten Seite der Straßenfräsmaschine jeweils einen Sensor zum Erfassen des Ist-Wertes der Frästiefe und einen Sensor zum Erfassen der aktuellen Neigung der Fräswalze in Bezug auf eine Referenzfläche vorsieht. In Abhängigkeit von der Abweichung der Soll-Werte von den gemessenen Ist-Werten kann die Frästiefe auf der linken und rechten Seite der Maschine vorgegeben werden. Die Frästiefe kann aber auch nur auf einer der beiden Seiten vorgegeben werden. In diesem Fall kann neben der Frästiefe auf nur einer Seite eine bestimmte Querneigung vorgegeben werden.
  • Die EP 0 542 378 B1 beschreibt eine Regeleinrichtung für eine Straßenfräsmaschine, die drei Ultraschallsensoren aufweist, die in Vorschubrichtung der Fräsmaschine hintereinander angeordnet sind. Mit den Ultraschall-Sensoren soll als Referenzfläche ein Seitenstreifen der Straße abgetastet werden. Zwei Abstandssensoren sind am Maschinenrahmen in der Höhe der Laufwerke und ein Sensor ist zwischen den Laufwerken angeordnet. Die Abstandswerte werden statistisch ausgewertet, beispielsweise wird ein Mittelwert gebildet, um ein Steuersignal für die Hubeinrichtung zur Höhenverstellung der Laufwerke zu erzeugen.
  • Die EP 0 542 297 B1 schlägt eine Ultraschall-Regeleinrichtung für einen Straßenfertiger vor, der drei in Vorschubrichtung des Fertigers hintereinander angeordnete Ultraschallsensoren aufweist, die an einer Halterung befestigt sind. Die gemessenen Abstandswerte werden ausgewertet, um ein Steuersignal für eine Nivelliereinrichtung zur Veränderung der Lage der Einbaubohle zu erzeugen. Außerhalb vorgegebener Grenzen liegende Abstandswerte sollen verworfen werden. Unebenheiten der abgetasteten Referenzebene sollen durch eine Mittelwertbildung weitgehend ausgeglichen werden. Nachteilig ist, dass die Erfassung der Abstandswerte nur über einen Bereich erfolgen kann, der von den an der Halterung angebrachten Sensoren bestimmt wird. Daher können langgestreckte Unebenheiten, die sich über eine größere Länge als der Maschinenrahmen erstrecken, nicht erfasst werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Erfassung des Untergrundes zu erzielen, um auch langgestreckte Unebenheiten erfassen zu können. Eine Aufgabe der Erfindung ist auch, für den Betrieb des Straßenfertigers eine Referenzfläche oder -linie mit einem verhältnismäßig kleinen zusätzlichen technischen Aufwand abzutasten.
  • Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die Erfindung macht davon Gebrauch, dass der Straßenfertiger, der einen von Kettenlaufwerken oder Rädern getragenen Maschinenrahmen aufweist, an dem ein Aufnahmebehälter für einzubauendes Material und eine Einbaubohle zum Einbau von Material angeordnet ist, mit einer Straßenfräsmaschine vorzugsweise im Verbund betrieben wird, die einen von Kettenlaufwerken oder Rädern getragenen Maschinenrahmen und eine an dem Maschinenrahmen angeordnete Fräswalze zum Abfräsen von Material aufweist. Grundsätzlich ist es auch möglich, Straßenfräsmaschine und Straßenfertiger nicht als Maschinenzug zu betreiben, sondern die Straßenfräsmaschine in einem ersten Arbeitsschritt und den Straßenfertiger in einem zweiten Arbeitsschritt einzusetzen, wobei der erste und zweite Arbeitsschritt nicht unmittelbar aufeinander folgen müssen. Beispielsweise können zwischen den beiden Arbeitsschritte ein oder mehrere Stunden oder Tage liegen.
  • Der Maschinenzug aus der vorausfahrenden Straßenfräsmaschine und dem nachfolgenden Straßenfertiger zeichnet sich dadurch aus, dass die Straßenfräsmaschine eine Profildaten-Ermittlungseinrichtung für die Nivelliereinrichtung des Straßenfertiger aufweist, wobei die Profildaten-Ermittlungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass während des Vorschubs der Straßenfräsmaschine eine Folge von die Höhe der Straßenoberfläche in Längsrichtung beschreibenden Höhenprofil-Daten ermittelt werden. Die Referenzlinie oder Referenzfläche, beispielsweise ein Streifen der zu bearbeitenden Straßenoberfläche, wird also nicht mit Abstandssensoren abgetastet, die sich an dem Straßenfertiger nur innerhalb eines durch die geometrischen Abmessungen des Maschinenrahmens begrenzten Bereiches befinden können, sondern mittels der vorausfahrenden Straßenfräsmaschine. Folglich dient die Straßenfräsmaschine als "Abtasteinrichtung".
  • In diesem Zusammenhang werden unter Höhenprofil-Daten sämtliche Daten verstanden, mit denen das Profil eines beliebigen sich in Längsrichtung der zu bearbeitenden Fahrbahnoberfläche erstreckenden Streifens oder einer Linie beschrieben werden kann, beispielsweise die Abstandswerte zwischen einem angenommenen Referenzpunkt oder einer Referenzlinie, beispielsweise das mittlere Profil in der Mitte der Straße, und einem anderen Referenzpunkt oder einer Referenzlinie auf der Straßenoberfläche. Unter Profildaten werden auch entsprechende elektrische Signale verstanden. Die Höhenprofil-Daten können absolute oder relative Abstandswerte umfassen.
  • Zur Übermittlung der Höhenprofil-Daten ist an der Straßenfräsmaschine eine Datenübermittlungseinrichtung vorgesehen. In diesem Zusammenhang werden unter einer Datenübermittlungseinrichtung sämtliche Mittel verstanden, mit denen Daten bzw. Signale übermittelt werden können. Die Datenübermittlung kann beispielsweise mit elektromagnetischen oder optischen Signalen erfolgen.
  • Im einfachsten Fall kann die Datenübermittlungseinrichtung eine Anzeigeeinheit sein, auf der die Höhenprofil-Daten oder davon abgeleitete Daten angezeigt werden, so dass der Maschinenführer des Straßenfertigers oder eine andere Person die Höhenprofil-Daten erkennen kann. Auf der Anzeigeeinheit können als von den Höhenprofil-Daten abgeleitete Daten beispielsweise als Symbole oder dergleichen visualisiert werden, die als Arbeitsanweisungen für die Steuerung des Fertigers dienen können. Der Straßenfertiger weist aber vorzugsweise eine Datenempfangseinrichtung auf, so dass die Höhenprofil-Daten von dem Straßenfertiger empfangen werden können.
  • Die Datenübermittlungseinrichtung und Datenempfangseinrichtung können eine Sende- und Empfangseinrichtung sein, die einen Funksender und -empfänger umfassen können, und beispielweise Teil eines WLAN (Wireless Local Area Network) sein können. Die Datenübermittlungseinrichtung kann auch eine Einrichtung zum Auslesen von Daten auf einen Datenträger, beispielsweise ein Laufwerk oder ein USB-Stick, und die Datenempfangseinrichtung eine Einrichtung zum Einlesen von Daten von einem Datenträger umfassen. Eine Zwischenspeicherung der Daten auf einen Datenträger ist dann erforderlich, wenn die Straßenfräsmaschine und der Straßenfertiger nicht als Maschinenzug betrieben werden, sondern zwischen dem Arbeitsschritt des Aufnehmens und Einlesens der Daten ein gewisser Zeitraum liegt.
  • Zur Veränderung der Lage der Einbaubohle verfügt der Straßenfertiger über eine Nivelliereinrichtung, die mindestens einen Aktor und eine Steuereinheit aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit von einem Höhenprofil-Datensatz, der aus den von der Straßenfräsmaschine ermittelten Höhenprofil-Daten gewonnen wird, ein Steuersignal zum Ansteuern des mindestens einen Aktors erzeugt.
  • Folglich können die Höhenprofil-Daten über einen weiten Bereich der Straßenoberfläche mit der Straßenfräsmaschine schon im Vorfeld aufgenommen werden, bevor mit dem Straßenfertiger das Material in diesem Bereich eingebaut wird. Für den Zeitraum, den der Straßenfertiger benötigt, um den entsprechenden Streckenabschnitt zurückzulegen, können die Höhenprofil-Daten in einem Speicher zwischengespeichert werden. Dieser Speicher kann an der Straßenfräsmaschine oder dem Straßenfertiger vorgesehen sein.
  • Die Gewinnung des Höhenprofil-Datensatzes aus den Höhenprofil-Daten setzt eine Auswertung der Daten bzw. Signale voraus. Da die Erfindung vor allem in der Bereitstellung der Daten liegt, ist für die Erfindung nicht entscheidend, wie die Daten verarbeitet bzw. ausgewertet werden und wie die Steuerung der Lage der Einbaubohle mit diesen Daten erfolgt. Beispielsweise können die erfassten Höhenprofil-Daten oder davon abgeleitete Daten lediglich auf einer Anzeige dargestellt werden, anhand derer der Maschinenbediener des Straßenfertigers eine manuelle Steuerung der Lage der Einbaubohle vornimmt.
  • Die Gewinnung des Höhenprofil-Datensatzes aus den Höhenprofil-Daten kann mit einer Auswerteeinrichtung erfolgen, die in der Straßenfräsmaschine oder dem Straßenfertiger vorgesehen sein kann. Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung Bestandteil einer Steuer- und Recheneinheit der Straßenfräsmaschine.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass zur Gewinnung des Höhenprofil-Datensatzes die Höhenprofil-Daten statistisch ausgewertet werden. Die Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass die statistische Auswertung der Höhenprofil-Daten eine Mittelwertbildung und/oder die Verwerfung außerhalb vorgegebener Grenzbereiche liegender Höhenprofil-Daten umfasst.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Straßenfräsmaschine eine Einrichtung zur Ermittlung raumbezogener Daten aufweist, wobei Profildaten-Ermittlungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass aus den Höhenprofil-Daten raumbezogene Höhenprofil-Daten gewonnen werden. Die Einrichtung zur Ermittlung raumbezogener Daten kann im einfachsten Fall beispielsweise ein Wegstreckenzähler sein. Die Position im Raum kann aber auch mit einem Globalen Positionsbestimmungssystem (Global Navigation Satellite System (GNSS), z. B. GPS) ermittelt werden. Mit den zusätzlichen raumbezogenen Daten kann das Höhenprofil für jeden beliebigen Punkt im Raum beschrieben werden.
  • Die Laufwerke oder Räder der Straßenfräsmaschine können über Hubsäulen an dem Maschinenrahmen derart befestigt sein, dass zur Einstellung der Frästiefe der Fräswalze die Höhe des Maschinenrahmens gegenüber der Oberfläche des Bodens veränderbar ist.
  • Die Erfassung von für die Steuerung der Einbaubohle geeigneter Höhenprofil-Daten ist mit der vorausfahrenden Straßenfräsmaschine besonders einfach und zuverlässig, wenn davon ausgegangen werden kann, dass Änderungen des Höhenprofils nur auf einer Seite, also auf der linken oder rechten Seite der Maschine in Fahrtrichtung gesehen zu erwarten sind. Diese Situation ergibt sich bei der Instandsetzung von Straßen häufig dadurch, dass der Straßenbelag einer sanierungsbedürftigen Straße in der Straßenmitte keine bis nur geringe Unebenheiten aufweist, während der Straßenbelag im Randbereich der Straße häufig starke Unebenheiten aufweist, beispielsweise durch Setzungen im Bankettbereich. Bei der Bearbeitung mit einer Straßenfräse mit einer Fräsbreite von beispielsweise etwa 2 Metern wird dann je Arbeitsgang eine Spur abgetragen, wobei sich die eine Maschinenseite auf der kaum verschlissenen Mitte der Straße bewegt und die andere Maschinenseite sich über den Randbereich der Straße mit verhältnismäßig großen Unebenheiten bewegt.
  • In diesem Fall können für die Steuerung der Einbaubohle geeignete Höhenprofil-Daten mit der vorausfahrenden Straßenfräsmaschine besonders einfach und zuverlässig erfasst werden, wenn die Straßenfräsmaschine einen Querneigungssensor aufweist, der in Abhängigkeit von der Querneigung des Maschinenrahmens und/oder der Fräswalze eine Folge von Querneigungs-Daten erzeugt, wobei die Profildaten-Ermittlungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Höhenprofil-Daten aus den mit dem Querneigungssensor ermittelten Querneigungs-Daten gewonnen werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Querneigung der Straßenfräsmaschine das Höhenprofil der Straßenoberfläche auf einer Seite der Straße in Längsrichtung beschreibt. Dies trifft dann zu, wenn die Straßenfräsmaschine eine Frästiefen-Regeleinrichtung zur Ansteuerung der Hubsäulen aufweist, die eine erste Messeinrichtung zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der in Arbeitsrichtung linken Seite der Fräswalze und eine zweite Messeinrichtung zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der in Arbeitsrichtung rechten Seite der Fräswalze aufweist, wobei die Frästiefen-Regeleinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Hubsäulen derart angesteuert werden, dass beim Vorschub der Straßenfräsmaschine die Frästiefe an der in Arbeitsrichtung linken und rechten Seite der Fräswalze unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird. Diese Frästiefenregelung führt dazu, dass unabhängig von der Beschaffenheit des Untergrundes über die gesamte Breite der Fräswalze bzw. Fahrbahn eine vorgegebene Schichtdicke abgetragen wird. Dies hat zur Folge, dass sich die Querneigung des Maschinenrahmens und der Fräswalze am Maschinenrahmen beim Vorschub der Straßenfräsmaschine entsprechend dem Profil der Straßenoberfläche verändern kann. Unter der Annahme, dass sich das Profil auf einer der beiden Seiten der Fahrbahn in Längsrichtung nicht ändert, gibt die Neigung der Straßenfräsmaschine Aufschluss über die Beschaffenheit des Höhenprofils in Längsrichtung der Fahrbahn auf der anderen Seite, an der sich das Höhenprofil beispielsweise durch Setzungen im Bankettbereich ändert. Eine große Vertiefung in der Straßenoberfläche kann beispielsweise zu einer größeren Neigung des Maschinenrahmens führen als eine kleinere Vertiefung.
  • Wenn die Straßenfräsmaschine einen Querneigungssensor aufweist, der in Abhängigkeit von der Querneigung des Maschinenrahmens bei einer derartigen Frästiefenregelung eine Folge von Querneigungs-Daten erzeugt, kann die Profildaten-Ermittlungseinrichtung die Höhenprofil-Daten aus den Querneigungs-Daten gewinnen, da die Querneigungsdaten bei einer derartigen Frästiefenregelung das Höhenprofil beschreiben.
  • Zur Erfassung der Frästiefe können taktile Sensoren, beispielsweise Seilzugsensoren oder berührungslos arbeitende Sensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren verwendet werden. So kann beispielsweise ein Seilzugsensor die Position des linken und/oder rechten Kantenschutzes, der schwimmend auf der Bodenoberfläche aufliegt, relativ zum Maschinenrahmen erfassen. Wenn die Frästiefe erhöht wird, bewegt sich der Kantenschutz relativ zu dem Maschinenrahmen um einen Betrag nach oben, der der Änderung der Frästiefe entspricht. Wird die Frästiefe hingegen verringert, bewegt sich der Kantenschutz relativ zu dem Maschinenrahmen um einen Betrag nach unten, der der Änderung der Frästiefe entspricht.
  • Wenn sich die Fräswalze über eine Vertiefung in der Straßenoberfläche bewegt, wird der Kantenschutz nach unten verschoben, woraus auf eine Verringerung der Frästiefe relativ zur Straßenoberfläche geschlossen werden kann. Weist die Straßenoberfläche dagegen Erhöhungen auf, so wird der Kantenschutz relativ zum Maschinenrahmen nach oben verschoben, woraus sich eine Erhöhung der Frästiefe ergibt. Bevorzugt ist eine Frästiefenregelung dergestalt ausgelegt, dass eine bestimmte Frästiefe vorgegeben wird. Stellen die Frästiefensensoren eine Abweichung der Sensor-(IST-)Werte von den vorgegebenen (SOLL-)Werten fest, so erfolgt eine Korrektur der Frästiefe. Da auf beiden Seiten der Fräswalze Frästiefensensoren vorgesehen sein können, kann für jede Seite der Fräswalze eine (ggf. auch die gleiche) Frästiefe vorgegeben werden. Wenn nur auf einer Seite, beispielsweise auf der linken Seite der Fräswalze, eine Abweichung des Sensor-(IST-)Wertes von dem vorgegebenen (SOLL-)Wert festgestellt wird, erfolgt eine Höhenverstellung des Maschinenrahmens lediglich auf der linken Seite, beispielsweise durch Ein- bzw. Ausfahren nur die Hubsäulen auf der linken Seite des Maschinenrahmens. Wenn auf der linken Maschinenseite eine Vertiefung in der Straßenoberfläche vorhanden ist, wird dies durch den linken Frästiefensensor als eine Verringerung der Frästiefe erkannt. Als Reaktion darauf werden die Hubsäulen auf der linken Seite des Maschinenrahmens eingefahren, um die Frästiefe wieder zu erhöhen.
  • Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Straßenfräsmaschine eine Frästiefen-Regeleinrichtung zur Ansteuerung der Hubsäulen aufweist, die eine Messeinrichtung zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf einer der beiden Seiten der Fräswalze aufweist, wobei die Frästiefen-Regeleinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Hubsäulen derart angesteuert werden, dass beim Vorschub der Straßenfräsmaschine die Frästiefe auf der einen der beiden Seiten der Fräswalze unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird. Dabei ist eine Querneigungs-Regeleinrichtung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass die Hubsäulen derart angesteuert werden, dass die Querneigung des Maschinenrahmens beim Vorschub der Straßenfräsmaschine unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird, so dass für die Straßenoberfläche ein bestimmtes Profil mit einer bestimmten Querneigung vorgegeben werden kann. Wenn eine Messeinrichtung zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der anderen der beiden Seiten der Fräswalze vorgesehen ist, können die Höhenprofil-Daten aus der Folge der gemessenen Abstandswerte gewonnen werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Profildaten-Ermittlungseinrichtung derart ausgebildet, dass die Höhenprofil-Daten aus den Abstands-Daten gewonnen werden.
  • Die oben beschrieben Frästiefenregelungen, die eine Voraussetzung für die Ermittlung der Höhenprofil-Daten aus den Querneigungs-Daten oder Abstands-Daten ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Frästiefenregelungen sind beispielsweise in der DE 10 2006 020 293 A im Einzelnen beschrieben.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer Straßenfräsmaschine in vereinfachter Darstellung,
    Fig. 2
    eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Straßenfertigers und
    Fig. 3
    eine stark vereinfachte schematische Darstellung des Maschinenzuges aus Straßenfräsmaschine und Straßenfertiger mit den für die Erfassung und Übertragung der Höhenprofil-Daten wesentlichen Komponenten.
  • Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer selbstfahrenden Straßenfräsmaschine zum Abfräsen von Straßenbelägen in vereinfachter Darstellung. Die Straßenfräsmaschine 1 weist einen von einem Fahrwerk 2 getragenen Maschinenrahmen 3 auf. Das Fahrwerk 2 der Fräsmaschine umfasst vordere und hintere Kettenlaufwerke 4 und 5, die an der in Arbeitsrichtung A rechten und linken Seite des Maschinenrahmens 3 angeordnet sind. Anstelle von Kettenlaufwerken können auch Räder vorgesehen sein.
  • Zur Verstellung der Höhe und/oder Neigung des Maschinenrahmens 3 gegenüber der Oberfläche des Bodens 6 weist die Straßenfräsmaschine eine Hubeinrichtung 7 auf, die den einzelnen Kettenlaufwerken 4, 5 zugeordnete Hubsäulen 8 und 9 umfasst, von denen der Maschinenrahmen 3 getragen wird.
  • Die Straßenfräsmaschine 1 verfügt weiterhin über eine mit Fräswerkzeugen bestückte Fräswalze 10, die am Maschinenrahmen 3 zwischen den vorderen und hinteren Kettenlaufwerken 4, 5 in einem Fräswalzengehäuse 11 angeordnet ist, das an den Längsseiten von einem linken und rechten Kantenschutz 12 verschlossen ist. Zum Abtransport des abgefrästen Straßenbelags ist eine Fördereinrichtung 13 mit einem Förderband 14 vorgesehen. Die Fördereinrichtung 13 ist am in Arbeitsrichtung A gesehen hinteren Ende der Straßenfräsmaschine angeordnet, so dass das abgefräste Material von der vorausfahrenden Straßenfräsmaschine auf einen nachfolgenden Straßenfertiger verladen werden kann. Oberhalb des Fräswalzengehäuses 11 befindet sich am Maschinenrahmen 3 der Fahrstand 15 für den Maschinenführer.
  • Durch Einfahren und Ausfahren der Hubsäulen 8, 9 der Hubeinrichtung 7 kann die Höhe und Neigung des Maschinenrahmens 3 und der am Maschinenrahmen angeordneten Fräswalze 10 gegenüber der Bodenoberfläche 6 eingestellt werden. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, die Höhe und Neigung der Fräswalze gegenüber dem feststehenden Maschinenrahmen zu verändern.
  • Fig. 2 zeigt eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines selbstfahrenden Straßenfertigers 16. Der Straßenfertiger weist einen von Kettenlauflaufwerken 17 getragenen Maschinenrahmen 18 auf (Raupenfertiger). Anstelle von Kettenlaufwerken können auch Räder vorgesehen sein (Radfertiger). In einem in Arbeitsrichtung A vorderen Bereich des Maschinenrahmens 18 ist ein Vorratsbehälter 19 zur Aufnahme des einzubauenden Materials angeordnet. Am Heck des Straßenfertigers 16 befindet sich eine Einbaubohle 20 zum Einbau des Materials. Zwischen Vorratsbehälter 19 und Einbaubohle 20 ist der Fahrstand 21 angeordnet.
  • Die Einbaubohle 20 ist als eine auf dem einzubauenden Material schwimmende Bohle ausgebildet. Hierzu ist die Einbaubohle 20 mit dem Maschinenrahmen 18 beweglich über Holme 22 verbunden, die an beiden Seiten des Maschinenrahmens 18 vorgesehen sind.
  • Der Straßenfertiger 16 verfügt über eine Nivelliereinrichtung 23 (Fig. 3) zum Ausgleich von kurz- und langgestreckten Unebenheiten im Untergrund, so dass eine Fahrbahn in der gewünschten Ebenheit und Einbaudicke gefertigt werden kann. Die Nivelliereinrichtung 23 verfügt über Aktoren 24 zur Veränderung der Lage der Einbaubohle 20 und über eine Steuereinheit 23A (Fig. 3), die Steuersignale zum Ansteuern der Aktoren 24 erzeugt.
  • Die gewünschte Einbaudicke wird im Speziellen über die Verstellung des Anstellwinkels der Einbaubohle 20 erreicht, der durch die Höhe eines Bohlenzugpunktes bestimmt wird. Zur Verstellung des Bohlenzugpunktes können die Aktoren 24 der Nivelliereinrichtung 23 an den Seiten des Maschinenrahmens 18 vorgesehene Nivellierzylinder 26 umfassen. Mit den Nivellierzylindern 26 kann nicht nur der Anstellwinkel der Einbaubohle 20, sondern auch die Neigung der Bohle quer zur Fertigungsrichtung A verstellt werden.
  • Die Steuereinheit 23A der Nivelliereinrichtung 23 ist derart konfiguriert, dass die Einstellung der Lage der Einbaubohle 20 auf der Grundlage eines Höhenprofil-Datensatzes erfolgt, der eine Folge von die Höhe der Straßenoberfläche 6 in Längsrichtung beschreibenden Höhenprofil-Daten umfasst.
  • Die Straßenfräsmaschine 1 von Fig. 1 und der Straßenfertiger 16 von Fig. 2 werden erfindungsgemäß als Maschinenzug betrieben, wobei die vorausfahrende Straßenfräsmaschine 1 die Höhenprofil-Daten liefert, aus denen der Höhenprofil-Datensatz für die Nivelliereinrichtung 23 des nachfolgenden Straßenfertigers 16 gewonnen wird.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 im Einzelnen beschrieben, wie die Höhenprofil-Daten von der Straßenfräsmaschine 1 ermittelt werden und der Höhenprofil-Datensatz aus den Höhenprofil-Daten gewonnen wird. Fig. 3 zeigt den Maschinenzug aus Straßenfräsmaschine 1 und Straßenfertiger 16 mit den für die Erfassung und Übertragung der Höhenprofil-Daten wesentlichen Komponenten in stark vereinfachter schematischer Darstellung.
  • Die Höhenprofil-Daten werden von der Straßenfräsmaschine 1 an den Straßenfertiger 16 übermittelt. Die Straßenfräsmaschine 1 weist eine Datenübermittlungseinrichtung 27 zum Übermitteln der Höhenprofil-Daten und der Straßenfertiger 16 weist eine Datenempfangseinrichtung 28 zum Empfangen der Höhenprofil-Daten auf. Die Datenübermittlungseinrichtung und die Datenempfangseinrichtung können eine Sende- und Empfangseinrichtung 27, 28 sein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sendeeinrichtung 27 ein Funksender und die Empfangseinrichtung 28 ein Funkempfänger, so dass die Signale drahtlos übertragen werden können. Funksender und Funkempfänger können Teil eines WLAN sein.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Straßenbelag einer schadhaften Fahrbahn mit der Straßenfräsmaschine 1 abgefräst und mit dem Straßenfertiger 16 wird das abgefräste und wiederaufbereitete Material als neuer Belag wieder eingebaut.
  • Die Straßenfräsmaschine 1 bewegt sich mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit beispielsweise auf der rechten Straßenhälfte, wobei sich die Fräswalze 10 quer zur Arbeitsrichtung A über die Breite der rechten Straßenhälfte erstreckt.
  • In Fig. 3 wird das ursprüngliche Profil in der Mitte der Straße (Mittengradiente) und im Bereich des rechten Straßenrandes (Außengradiente) gezeigt. Die Mittengradiente 29 zeigt im Wesentlichen keine Vertiefungen bzw. Erhöhungen. Allerdings sind an der Außengradiente 30 Vertiefungen 31 bzw. Erhöhungen deutlich zu erkennen. Auf der Y-Achse ist die Höhe der Fahrbahn entlang einer Linie in Längsrichtung der Fahrbahn, d. h. der Mitten- oder Außengradiente, und auf der X-Achse ist die Wegstrecke aufgetragen. Δzn bezeichnet den vertikalen Abstand zwischen der Mittengradiente 29 und der Außengradiente 30 an einem Punk an auf der Wegstrecke, beispielsweise Δz1 bezeichnet den vertikalen Abstand zwischen der Mittengradiente 29 und der Außengradiente 30 am Wegpunkt a1. Die Fahrbahn ist zum Rand um den Winkel α geneigt. Der Winkel α ist dabei abhängig von dem horizontalen Abstand und dem vertikalen Abstand Δzn zwischen Mittengradiente 29 und Außengradiente 30. Da der horizontale Abstand zwischen Mittengradiente 29 und Außengradiente 30 bekannt ist und im Verlauf der Bodenbearbeitung konstant bleibt, ist der Winkel α am Wegpunkt an geeignet, den vertikalen Abstand Δzn zu bestimmen.
  • Die Fräsmaschine verfügt über eine Frästiefen-Regeleinrichtung 33 zur Ansteuerung der Hubsäulen 8, 9, die eine erste Messeinrichtung 33A zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine 1 zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der in Arbeitsrichtung A linken Seite der Fräswalze 10 und/oder eine zweite Messeinrichtung 33B zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der in Arbeitsrichtung A rechten Seite der Fräswalze 10 aufweist.
  • Zur Erfassung des Höhenprofils wird die erfindungsgemäße Straßenfräsmaschine 1 mit der Frästiefen-Regeleinrichtung 33 vorzugsweise derart betrieben, dass die mit der Fräswalze 10 bearbeitete Straßenoberfläche eine Kopie der unbearbeiteten Oberfläche darstellt, d. h. in Längsrichtung über die gesamte Breite der Fräswalze immer weitgehend die gleiche Schichtdicke abgetragen wird. Hierzu wird von den beiden Messeinrichtungen 33A, 33B auf der rechten oder linken Seite der Fräswalze 10 die aktuelle Frästiefe erfasst. Stellt eine der Frästiefen-Messeinrichtungen 33A, 33B eine abweichende Frästiefe fest, erfolgt eine entsprechende Korrektur. Ist beispielsweise im Randbereich der Straße eine Vertiefung vorhanden, wird diese dadurch ausgeglichen, dass auf dieser Seite des Maschinenrahmens 3 die Frästiefe erhöht wird, indem die Hubsäulen 8, 9, beispielsweise Kolben-ZylinderAnordnungen, auf dieser Seite eingefahren werden. Ist im Randbereich hingegen eine Erhöhung vorhanden, so wird die Frästiefe vermindert, in dem die Hubsäulen auf dieser Seite des Maschinenrahmens ausgefahren werden. Wenn man davon ausgeht, dass die Fahrbahnmitte weitgehend frei von Bodenwellen ist, so ergibt sich, dass auf der zur Fahrbahnmitte ausgerichteten Seite des Maschinenrahmens kaum Regelungseingriffe der Frästiefenregelung notwendig sind. Der Randbereich einer sanierungsbedürftigen Straße weist jedoch erfahrungsgemäß (durch Setzungen im Bankettbereich, ungleiche Belastungen o. ä.) häufig Unebenheiten vorhanden auf, so dass auf der dem Randbereich zugewandten Maschinenseite häufig Regelungseingriffe notwendig sind.
  • Aufgrund der Regeleingriffe der Frästiefen-Regeleinrichtung 33 verändert sich die Querneigung des Maschinerahmens 3 beim Vorschub der Fräsmaschine. Die sich ändernde Querneigung kann also als ein Maß für die Tiefe der Vertiefung in Bezug auf eine mittlere Höhe der Straßenoberfläche, insbesondere der Mittelgradiente, aufgefasst werden, d. h. die Querneigung des Maschinenrahmens beschreibt das Höhenprofil der Straßenoberfläche am Rand der Fahrbahn.
  • Zum Messen des Abstandes Δx zwischen einem Referenzpunkt auf der Straßenfräsmaschine und der nicht bearbeitenden Straßenoberfläche kann die erste oder zweite Messeinrichtung 33A, 33B einen Abstandssensor aufweisen, der ein taktiler oder berührungsloser Abstandssensor sein kann. Beispielsweise kann der Abstandssensor ein Ultraschallsensor sein. Der Abstandssensor kann auch ein die Position des linken bzw. rechten Kantenschutzes 12 der Fräsmaschine erfassender Sensor sein, beispielsweise ein Seilzugsensor. Die beiden Messeinrichtungen 33A, 33B erzeugen ein mit dem Abstand korrelierendes Messsignal, das die Frästiefen-Regeleinrichtung 33 der Straßenfräsmaschine 1 empfängt. Die Frästiefen-Regeleinrichtung 33 ist derart konfiguriert, dass die Hubsäulen 8, 9 in Abhängigkeit von den Messsignalen derart ein- bzw. ausgefahren werden, dass beim Vorschub der Straßenfräsmaschine die Frästiefe an der in Arbeitsrichtung linken und rechten Seite der Fräswalze 10 unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird. Eine derartige Frästiefen-Regeleinrichtung ist aus der DE 10 2006 020 293 A1 bekannt.
  • Die Straßenfräsmaschine 1 verfügt weiterhin über eine Profildaten-Ermittlungseinrichtung 36, die einen Querneigungssensor 37 aufweist. Die sich infolge von Bodenwellen verändernde Querneigung α des Maschinenrahmen 3 bzw. der Fräswalze 10 wird von dem Querneigungssensor 37 während des Vorschubs der Straßenfräsmaschine erfasst. Die Querneigung kann während des Vorschubs kontinuierlich gemessen werden oder in vorgegebenen Zeitabständen, um die Höhenprofil-Daten zu erzeugen. Die Höhenprofil-Daten können beispielsweise die in bestimmten Zeitabständen von der Profildaten-Ermittlungseinrichtung ausgelesenen Daten des Querneigungssensors 37 sein. Aus den Daten des Querneigungssensors 37 ermittelt die Profildaten-Ermittlungseinrichtung 36 während des Vorschubs der Fräsmaschine eine Folge von die Höhe des Profils an den Wegpunkten a1, a2, a3 ... an beschreibenden Höhenprofil-Daten (Δz1, Δz2, Δz3,..., Δzn), Wenn eine Straßenfräsmaschine bereits über diese Frästiefen-Regeleinrichtung verfügt, sind zusätzliche Komponenten für die Ermittlung der Höhenprofil-Daten nicht erforderlich.
  • Die Profildaten-Ermittlungseinrichtung 36 kann über ein Globales Positionsbestimmungssystem (GPS) 38 verfügen, das zu den Zeitpunkten, zu denen die Daten des Querneigungssensors 37 ausgelesen werden, d. h. an den Wegpunkten a1, a2, a3 .., an Positions-Daten (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) ... (xn, yn) zur Verfügung stellt, um aus den Höhenprofil-Daten (Δz1, Δz2, Δz3,..., Δzn) raumbezogene Höhenprofil-Daten zu ermitteln. Die Profildaten-Ermittlungseinrichtung 36, die während des Vorschubs der Fräsmaschine eine Folge von die Höhe des Profils an den Wegpunkten a1, a2, a3 ... an beschreibenden Höhenprofil-Daten (Δz1, Δz2, Δz3,..., Δzn) ermittelt, ordnet den Höhenprofil-Daten an den einzelnen Wegpunkten die mit dem GPS-System ermittelten Daten (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) ... (xn, yn) zu. Zur Ermittlung der Positions-Daten (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) ... (xn, yn) kann aber auch ein Wegstreckenzähler vorgesehen sein. Die Positionsdaten können auch aus der Vorschubgeschwindigkeit und der Zeit berechnet werden, die von der Straßenfräsmaschine 1 benötigt wird, um einen bestimmten Wegpunkt a1, a2, a3 ... an zu erreichen.
  • Aus den raumbezogenen Höhenprofil-Daten Δzn(xn, yn) wird ein raumbezogener Höhenprofil-Datensatz [Datei: (Δz1(x1, y1),Δz2(x2, y2), Δz3(x3, y3) ... Δzn(xn, yn)] gewonnen, der das relative Höhenprofil in Längsrichtung eines bestimmten Straßenabschnitts, insbesondere entlang der Außengradiente, beschreibt.
  • Es ist aber auch möglich, ein absolutes Höhenprofil zu ermitteln.
    In diesem Fall wird die absolute Höhe der Mittengradiente 29 bestimmt. Wenn die absolute Höhe der Mittengradiente 29 bekannt ist, können aus den relativen Höhenprofil-Daten (Δz1, Δz2, Δz3,..., Δzn) absolute Höhenprofil-Daten (z1, z2, z3,..., zn) undein raumbezogener absoluter Höhenprofil-Datensatz berechnet werden, der das absolute Höhenprofil in Längsrichtung eines bestimmten Straßenabschnitts, insbesondere entlang der Außengradiente, beschreibt.
  • Zur Gewinnung des Höhenprofil-Datensatzes ist eine Auswerteeinrichtung 39 vorgesehen, die in der Straßenfräsmaschine 1 oder dem Straßenfertiger 16 vorgesehen sein kann. Wenn die Auswerteeinrichtung 39 in der Straßenfräsmaschine 1 vorgesehen ist, wird mit der Datenübermittlungseinrichtung 27 der gesamte Datensatz oder ein Teil des Datensatzes an die Datenempfangseinrichtung 28 übermittelt. Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung 39 in der Straßenfräse 1 vorgesehen. Die Auswerteeinrichtung 39 kann dann Bestandteil der Frästiefen-Regeleinrichtung 33 der Straßenfräse 1 sein.
  • Die Auswerteeinrichtung 39 kann derart konfiguriert sein, dass die Höhenprofil-Daten nach bekannten statistischen Auswerteverfahren ausgewertet werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann aus den gemessenen Querneigungen der Mittelwert gebildet werden. Weiterhin kann bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass vor der Mittelwertbildung außerhalb vorgegebener Grenzbereiche liegende Daten verworfen werden. Bei diesen Messwerten wird davon ausgegangen, dass Fehlmessungen vorliegen, oder mit der Messeinrichtung nicht die Straßenoberfläche selbst, sondern auf der Straße liegende Objekte, beispielsweise größere Steine erfasst wurden.
  • In dem Straßenfertiger 16 kann der Höhenprofil-Datensatz zur Ansteuerung der Aktoren 24 der Nivelliereinrichtung 23 des Straßenfertigers 16 verwendet werden. Die Steuereinheit 23A der Nivelliereinrichtung 23 kann beispielsweise derart konfiguriert sein, das die Nivellierzylinder 26 auf der Grundlage des Höhenprofil-Datensatzes ein- bzw. ausgefahren werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von den Höhenprofil-Daten der Anstellwinkel und/oder die Querneigung der Einbaubohle 20 eingestellt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Querneigung der Einbaubohle 20 in Abhängigkeit von dem Höhenprofil derart verändert, dass Vertiefungen auf der rechten Fahrbahnseite ausgeglichen werden. Bei einer Vertiefung beispielsweise wird die Neigung der Einbaubohle 20 verringert, so dass eine größere Menge an Material auf der rechten Seite eingebaut wird. Mit einem geeigneten Auswertealgorithmus können somit Unebenheiten im Untergrund ausglichen werden.
  • Alternativ können die notwendigen Änderungen des Anstellwinkels und/oder der Querneigung der Einbaubohle 20 bereits von der Auswerteeinrichtung 39 auf Grundlage des Höhenprofil-Datensatzes ermittelt werden. Ist die Auswerteeinrichtung 39 an der Straßenfräse 1 vorgesehen, ist es in diesem Falle ausreichend, wenn von der Datenübermittlungseinrichtung 27 nicht der gesamte Höhenprofil-Datensatz, sondern lediglich Steuerungsanweisungen für die Aktoren insbesondere an eine Datenempfangseinrichtung 28 übertragen werden.
  • Von Vorteil ist, dass der mit der vorausfahrenden Straßenfräsmaschine 1 ermittelte Höhenprofil-Datensatz Daten über einen größeren Streckenabschnitt der Straße umfassen kann, ohne dass zur Ermittlung dieser Daten eine große Anzahl von Sensoren erforderlich wäre. Auch ist ein Ausleger an dem Straßenfertiger 16 zur Befestigung einer Mehrzahl von Sensoren nicht erforderlich, der im Übrigen in seinen räumlichen Abmessungen im Wesentlichen auf die Länge des Fertigers beschränkt wäre. Selbst die Gradienten von kurvigen Straßen können problemlos erfasst und dem Straßenfertiger zur Verfügung gestellt werden.
  • Die Frästiefen-Regeleinrichtung 33 der Straßenfräsmaschine 1 und die Nivelliereinrichtung 23 des Straßenfertigers 16 können beispielsweise einen allgemeinen Prozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP) zur kontinuierlichen Bearbeitung digitaler Signale, einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), einen aus Logikelementen bestehenden integrierten Schaltkreis (FPGA) oder andere integrierte Schaltkreise (IC) oder Hardware-Komponenten aufweisen, um die Ansteuerung der Aktoren auszuführen. Auf den Hardware-Komponenten kann ein Datenverarbeitungsprogramm (Software) laufen. Es ist auch eine Kombination der verschiedenen Komponenten möglich.
  • Ein alternative Ausführungsform setzt eine im Stand der Technik bekannte Frästiefen-Regeleinrichtung zur Ansteuerung der Hubsäulen 8, 9 voraus, die eine Messeinrichtung zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf nur einer der beiden Seiten der Fräswalze 10 aufweist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Messeinrichtung 33A nur auf der linken Seite des Maschinenrahmens 3 vorgesehen. Die Frästiefen-Regeleinrichtung 33 ist derart ausgebildet ist, dass die Hubsäulen 8, 9 derart ein- bzw. ausgefahren werden, dass beim Vorschub der Straßenfräsmaschine die Frästiefe auf der einen der beiden Seiten der Fräswalze unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Frästiefe auf der linken Seite konstant gehalten. Darüber hinaus ist eine Querneigungs-Regeleinrichtung 40 vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass die Hubsäulen 8, 9 derart angesteuert werden, dass die Querneigung des Maschinenrahmens 3 beim Vorschub der Straßenfräsmaschine unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird, so dass sich für die abgefräste Fläche eine vorgegebene Querneigung ergibt. Dies führt aber dazu, dass auf der rechten Seite in Längsrichtung nicht immer die gleiche Schichtdicke abgetragen wird, beispielsweise im Bereich einer Vertiefung nur eine geringere Schichtdicke und im Bereich einer Erhöhung einer größere Schichtdicke als die mittlere Schichtdicke. Die Querneigungs-Regeleinrichtung kann Bestandteil der Frästiefen-Regeleinrichtung sein, die wiederum Bestandteil einer zentralen Steuer- und Recheneinheit sein kann.
  • Mit einer zweiten Messeinrichtung 33B zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der anderen der beiden Seiten der Fräswalze 10, bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der rechten Seite, wird eine Folge von Abstands-Daten erzeugt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Profildaten-Ermittlungseinrichtung 36 derart ausgebildet, dass die Höhenprofil-Daten aus den Abstands-Daten zweiten Messeinrichtung 33B gewonnen werden. Eine derartige Frästiefen-Regeleinrichtung, die über zwei Messeinrichtungen auf der linken und rechten Seite und eine Querneigungsregelung zur Einstellung einer bestimmten Querneigung verfügt, ist aus der DE 10 2006 020 293 A1 bekannt.

Claims (20)

  1. Maschinenzug aus einer vorausfahrenden Straßenfräsmaschine (1), die einen von Kettenlaufwerken (3, 4) oder Rädern getragenen Maschinenrahmen (3) und eine an dem Maschinenrahmen angeordnete Fräswalze (10) zum Abfräsen von Material aufweist, und einem nachfolgenden Straßenfertiger (16), der einen von Kettenlaufwerken (17) oder Rädern getragenen Maschinenrahmen (18) aufweist, an dem ein Vorratsbehälter (19) für einzubauendes Material und eine Einbaubohle (20) zum Einbau von Material angeordnet ist, wobei der Straßenfertiger (16) eine Nivelliereinrichtung (23) zum Einstellen der Lage der Einbaubohle (20) aufweist, und die Nivelliereinrichtung (23) derart ausgebildet ist, dass die Lage der Einbaubohle (20) in Bezug auf eine Referenzlinie oder Referenzfläche veränderbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Straßenfräsmaschine (1) eine Profildaten-Ermittlungseinrichtung (36) für die Nivelliereinrichtung (23) des Straßenfertiger (16) aufweist, wobei die Profildaten-Ermittlungseinrichtung (36) derart konfiguriert ist, dass während des Vorschubs der Straßenfräsmaschine eine Folge von die Höhe der Straßenoberfläche (6) in Längsrichtung beschreibenden Höhenprofil-Daten ermittelt werden, und eine Datenübermittlungseinrichtung (27) zum Übermitteln der Höhenprofil-Daten an den Straßenfertiger aufweist.
  2. Maschinenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Straßenfertiger eine Datenempfangseinrichtung (28) zum Empfangen der Höhenprofil-Daten aufweist.
  3. Maschinenzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nivelliereinrichtung (23) des Straßenfertigers (16) mindestens einen Aktor (24) zur Veränderung der Lage der Einbaubohle (20) und eine Steuereinheit (23A) aufweist, die derart konfiguriert ist, dass die Steuereinheit (23A) in Abhängigkeit von einem aus den Höhenprofil-Daten gewonnenen Höhenprofil-Datensatz ein Steuersignal zum Ansteuern des mindestens einen Aktors (24) erzeugt.
  4. Maschinenzug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Straßenfräsmaschine (1) oder der Straßenfertiger (16) eine Auswerteeinrichtung (39) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass zur Gewinnung des Höhenprofil-Datensatzes die Höhenprofil-Daten statistisch ausgewertet werden.
  5. Maschinenzug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (39) derart konfiguriert ist, dass die statistische Auswertung der Höhenprofil-Daten eine Mittelwertbildung und/oder die Verwerfung außerhalb vorgegebener Grenzbereiche liegender Höhenprofil-Daten umfasst.
  6. Maschinenzug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (39) an der Straßenfräsmaschine (1) vorgesehen ist.
  7. Maschinenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Straßenfräsmaschine (1) eine Einrichtung (38) zur Ermittlung raumbezogener Daten aufweist, wobei die Profildaten-Ermittlungseinrichtung (36) derart konfiguriert ist, dass aus den Höhenprofil-Daten raumbezogene Höhenprofil-Daten gewonnen werden.
  8. Maschinenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwerke (4, 5) oder Räder der Straßenfräsmaschine (1) über Hubsäulen (8, 9) an dem Maschinenrahmen (3) derart befestigt sind, dass zur Einstellung der Frästiefe der Fräswalze (10) die Höhe des Maschinenrahmens (3) gegenüber der Oberfläche des Bodens veränderbar ist.
  9. Maschinenzug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Straßenfräsmaschine (1) einen Querneigungssensor (37) aufweist, der in Abhängigkeit von der Querneigung des Maschinenrahmens (3) eine Folge von Querneigungs-Daten erzeugt, wobei die Profildaten-Ermittlungseinrichtung (36) derart ausgebildet ist, dass die Höhenprofil-Daten aus den Querneigungs-Daten gewonnen werden.
  10. Maschinenzug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Straßenfräsmaschine eine Frästiefen-Regeleinrichtung (33) zur Ansteuerung der Hubsäulen (8, 9) aufweist, die eine erste Messeinrichtung (33A) zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine (1) zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der in Arbeitsrichtung (A) linken Seite der Fräswalze (10) und eine zweite Messeinrichtung zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der in Arbeitsrichtung (A) rechten Seite der Fräswalze (10) aufweist, wobei die Frästiefen-Regeleinrichtung (33) derart ausgebildet ist, dass die Hubsäulen (8, 9) derart angesteuert werden, dass beim Vorschub der Straßenfräsmaschine die Frästiefe an der in Arbeitsrichtung linken und rechten Seite der Fräswalze unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird.
  11. Maschinenzug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (33A, 33B) zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf einer der beiden Seiten der Fräswalze (10) vorgesehen ist, die eine Folge von Abstands-Daten erzeugt, wobei die Profildaten-Ermittlungseinrichtung (36) derart ausgebildet ist, dass die Höhenprofil-Daten aus den Abstands-Daten gewonnen werden.
  12. Maschinenzug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Straßenfräsmaschine eine Frästiefen-Regeleinrichtung (33) zur Ansteuerung der Hubsäulen (8, 9) aufweist, die eine Messeinrichtung (33A) zum Messen des Abstandes eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf einer der beiden Seiten der Fräswalze (10) aufweist, wobei die Frästiefen-Regeleinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Hubsäulen (8, 9) derart angesteuert werden, dass beim Vorschub der Straßenfräsmaschine die Frästiefe auf der einen der beiden Seiten der Fräswalze (10) unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird, wobei eine Querneigungs-Regeleinrichtung (40) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass die Hubsäulen (8, 9) derart angesteuert werden, dass die Querneigung des Maschinenrahmens (3) beim Vorschub der Straßenfräsmaschine unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird.
  13. Verfahren zum Betreiben einer Straßenfräsmaschine (1), die einen von Kettenlaufwerken (4, 5) oder Rädern getragenen Maschinenrahmen (3) und eine an dem Maschinenrahmen angeordnete Fräswalze (10) zum Abfräsen von Material aufweist, und eines Straßenfertigers (16), der einen von Kettenlaufwerken (17) oder Rädern getragenen Maschinenrahmen (18) aufweist, an dem ein Vorratsbehälter (19) für einzubauendes Material und eine Einbaubohle (20) zum Einbau von Material angeordnet ist, wobei die Lage der Einbaubohle in Bezug auf eine Referenzlinie oder Referenzfläche veränderbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der Lage der Einbaubohle (20) des Straßenfertigers (16) während des Vorschubs der Straßenfräsmaschine eine Folge von die Höhe der Straßenoberfläche in Längsrichtung beschreibende Höhenprofil-Daten ermittelt werden, und die Höhenprofil-Daten mit einer Datenübermittlungseinrichtung (27) an den Straßenfertiger übermittelt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenprofil-Daten von einer Datenempfangseinrichtung (28) des Straßenfertigers (16) empfangen werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem aus den Höhenprofil-Daten gewonnenen Höhenprofil-Datensatz mindestens ein Aktor (24) zur Veränderung der Lage der Einbaubohle (20) angesteuert wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung des Höhenprofil-Datensatzes die Höhenprofil-Daten statistisch ausgewertet werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die statistische Auswertung der Höhenprofil-Daten eine Mittelwertbildung und/oder die Verwerfung außerhalb vorgegebener Grenzbereiche liegender Höhenprofil-Daten umfasst.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Höhenprofil-Daten raumbezogene Höhenprofil-Daten gewonnen werden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine (1) zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der in Arbeitsrichtung (A) linken Seite der Fräswalze (10) und der Abstand eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf der in Arbeitsrichtung (A) rechten Seite der Fräswalze (10) gemessen wird, wobei die Frästiefe der Fräswalze (10) derart geregelt wird, dass beim Vorschub der Straßenfräsmaschine die Frästiefe an der in Arbeitsrichtung linken und rechten Seite der Fräswalze unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird, und wobei die Querneigung des Maschinenrahmens (3) der Straßenfräsmaschine (1) gemessen wird und in Abhängigkeit von der Querneigung eine Folge von Querneigungs-Daten erzeugt werden und die Höhenprofil-Daten aus den Querneigungs-Daten gewonnen werden.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf einer der beiden Seiten der Fräswalze (10) gemessen wird, wobei die Frästiefe der Fräswalze (10) derart geregelt wird, dass beim Vorschub der Straßenfräsmaschine die Frästiefe auf der einen der beiden Seiten der Fräswalze unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird, wobei eine Querneigungsregelung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass die Querneigung des Maschinenrahmens (3) beim Vorschub der Straßenfräsmaschine unabhängig von der Beschaffenheit der Bodenoberfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird, und wobei der Abstand eines Referenzpunktes auf der Straßenfräsmaschine zu der Oberfläche des nicht bearbeiteten Bodens auf einer der beiden Seiten der Fräswalze gemessen wird und eine Folge von Abstands-Daten erzeugt werden und die Höhenprofil-Daten aus den Abstands-Daten gewonnen werden.
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