EP3892777A1 - Strassenfertiger und verfahren mit querprofilsteuerung - Google Patents

Strassenfertiger und verfahren mit querprofilsteuerung Download PDF

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EP3892777A1
EP3892777A1 EP20168635.9A EP20168635A EP3892777A1 EP 3892777 A1 EP3892777 A1 EP 3892777A1 EP 20168635 A EP20168635 A EP 20168635A EP 3892777 A1 EP3892777 A1 EP 3892777A1
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EP
European Patent Office
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road
screed
paver
control system
height profile
Prior art date
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EP20168635.9A
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Martin Buschmann
Ralf Weiser
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Joseph Voegele AG
Original Assignee
Joseph Voegele AG
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Publication date
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Priority to CN202120731925.9U priority patent/CN216712654U/zh
Priority to JP2021065919A priority patent/JP2021167560A/ja
Priority to US17/225,316 priority patent/US20210317620A1/en
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    • 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
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    • E01C2301/00—Machine characteristics, parts or accessories not otherwise provided for
    • E01C2301/14—Extendable screeds

Definitions

  • the present invention relates to a road paver and a method for operating a road paver.
  • Pavements are often not only built in a completely horizontal and flat shape, but also have a transverse profile in order to achieve beneficial effects, such as improved rainwater drainage.
  • Straight sections of the route are manufactured with a roof profile, i.e. sloping outwards on both sides from a highest line in the middle of the road. Curves are made with a superelevation that increases from the inner to the outer curve radius.
  • the settings are made by an operator, for example by means of the hydraulic adjustment of the leveling cylinder or manually operated adjusting nuts.
  • a partially automatic control is from the EP 0 849 399 B1 known.
  • the object of the present invention is to provide a road finisher with an improved control system for automatic transverse profile control and an improved method for operating a road finisher.
  • a paver according to the invention comprises a screed, the screed comprising at least one compaction unit.
  • the road finisher also includes a GNSS receiver, a material conveyor and an electronic control system, which in turn includes a memory and a data processor.
  • Digital building data in particular a nominal height profile of a road surface to be produced, are stored in the memory.
  • the control system is configured to use the building data to automatically control an actuator system present on the road paver, in particular a leveling cylinder and / or roof profile adjustment and / or slope adjustment and / or berm adjustment, in order to match the paving material with the target height profile and thus a defined Install the cross profile for the respective location coordinate point of the paver finisher determined with the GNSS receiver.
  • Both the position of the entire screed in the room and the orientation can be adjusted automatically individual plank parts to each other.
  • the transverse inclination of the screed can be set automatically for paving a curve superelevation.
  • a left and a right half of the plank can be automatically set at an angle to one another for the production of a roof profile.
  • add-on or pull-out elements can also be set automatically; in particular, their inclination across the direction of travel can be set automatically.
  • the actuators can be, for example, hydraulic or electromotive adjusting elements or drives.
  • the transverse profiles can therefore be precisely planned when the digital building data is created and then installed with the paver using precise coordinates. Possible errors by an operator are excluded and the operator can take care of other operational functions of the paver finisher.
  • the control system is preferably configured to automatically control the steering of the road finisher as a function of location. This ensures that the road surface is also installed in the exactly foreseen position, which is particularly important in the case of a profiled road surface, since the subgrade and lateral terrain transitions are coordinated with it.
  • the GNSS-based position determination of the road paver means that other reference systems such as mechanical, laser-based or visual monitoring by the operator can be omitted, but they can also continue to be used. The operator is further relieved by the automatic control of the steering.
  • control system is configured to automatically set the screed width as a function of location. In this way, changes in the desired width of the road surface are taken into account, whereby the operator is not additionally required or can limit himself to monitoring the automatic settings.
  • the already mentioned, as well as the following automatic functions of the paver finisher, based on the digital building data which are processed by the electronic control system, can overall enable a nearly or completely autonomous paving of a road surface.
  • the screed preferably has a slope sensor, the control system being configured to automatically control the actuators on the basis of the data received from the slope sensor.
  • the screed can have several inclination sensors, at least one of which is expediently attached to each inclination-adjustable screed part. For example, the transverse inclination of a right and left half of the basic screed, a right and left attachment or extension part and, if necessary, of elements for berm adjustment on the extension or extension parts can be measured. So can it Control system automatically make the required settings with the help of this feedback mechanism.
  • the data from the slope sensors can indicate the absolute slope of the respective screed part in space and / or the relative inclination to one or more other screed parts.
  • the road paver expediently has a sensor for measuring an actual height profile, the control system being configured to calculate a deviation of the actual height profile from the target height profile and to automatically control the actuators as a function thereof.
  • a feedback mechanism is used to control the automatic installation activity and the settings can be adjusted automatically in order to achieve the desired result. Not only can the machine settings, as mentioned in the previous section, be monitored, but also the actual paving result, whereby a particularly high paving quality is achieved.
  • control system is configured to automatically adjust the actuators at the transition between two transverse profiles.
  • transitions for example from a roof profile on a straight road section to a curve cant, are particularly laborious to create manually, since the angling of two halves of the plank to one another must continuously transition into a transverse slope of an otherwise straight plank, without creating unevenness.
  • a high road quality is particularly important in cornering areas.
  • the automatic adjustment takes care of this installation with the highest quality and excludes setting errors that are possible with manual control.
  • the paver finisher's GNSS positioning ensures the exact positioning of the roadway profiles and their transitions.
  • Slope sensors for example for one left and one right half of the screed, can monitor the current setting of the screed. The operator does not have to initiate the transition sequence manually on the basis of a position determination carried out by him.
  • control system is configured to compare the actuator settings required for installing the target height profile with their control limits. This ensures that the paver used can pave the desired profiles. It is conceivable that this check can also be carried out using an external data processing system. In both cases, the paver finisher's data is stored digitally for this purpose.
  • control system is configured to compare the adjustment speeds of the actuators required for installing the desired height profile with the possible adjustment speeds. In particular, this enables changes to be made in the Plan the transverse profile exactly and adjust the driving or paving speed of the road paver accordingly.
  • the road surface is installed in the desired geometry and in the intended position.
  • the position of the GNSS receiver or the receiving antenna on the paver finisher can be taken into account so that the position of the screed is precisely referenced.
  • Two GNSS receivers can also be used for this purpose.
  • a transverse inclination of the screed and / or a screed part is expediently determined by means of one or more transverse inclination sensors.
  • the transverse inclination of each adjustable screed part such as the left or right half of the basic screed, pull-out elements, berm elements, if present, is measured by means of a separate sensor on the respective element.
  • the data is received and processed by the control system so that an automatic feedback mechanism monitors the exact setting of the bank slope.
  • the data can also be displayed to an operator.
  • An actual height profile of the built-in road surface is preferably determined by means of a sensor.
  • This data can, for example, be presented to the operator on a display device. In this way, the operator can also intervene manually in the production process and make corrections if necessary.
  • a difference between the actual height profile and the target height profile is calculated and the actuators are automatically regulated to minimize the difference.
  • a particularly high manufacturing quality is achieved through this feedback mechanism.
  • the actuator system is preferably set automatically at the transition between two transverse profiles.
  • the settings of the paving screed must be changed continuously when two cross sections transition, until the transition is complete. This is extremely difficult and error-prone to do manually. In addition, a second operator is often required. Thanks to the automatic control, installation is always carried out with a consistently high level of quality and the operator is relieved.
  • the digital building data are expediently transferred from an external data processing system to the memory of the electronic control system by means of a radio or cable connection. All precalculations and data enrichments can be carried out on a PC.
  • the data of the desired height profile of the road surface can be linked to the three-dimensional height profile of the subgrade, or calculated based on this.
  • the formation data can have been obtained beforehand by means of a surface scan. In this way, the layer thickness of the paving material, the material requirements and other additional data can be calculated.
  • the external processing of the data is often more practicable, however, and it may be possible to dispense with the otherwise necessary display and input devices on the paver finisher.
  • the actuator settings required for installing the nominal height profile are compared with their control limits before installation begins. This ensures that the paver, and in particular the screed, is suitable for producing the road surface with the desired transverse profiles.
  • the necessary adjustment speeds of the actuators are compared with the possible adjustment speeds before installation begins.
  • the paving speed can be planned and adjusted accordingly.
  • sensors 57 for measuring the actual height profile 59 of the built-in road surface 15 are shown.
  • the measurement data are compared by the control system 19 with the nominal height profile 43, and the actuator or actuators for the roof profile adjustment 55 are readjusted accordingly in order to prevent deviations.
  • the actuators 55 for adjusting the roof profile With the actuators 55 for adjusting the roof profile, the geometry of the screed 3 can be adjusted.
  • the transverse inclination of the entire screed 3 and the paving thickness of the road surface 15 can be adjusted by means of the leveling cylinder 17.
  • Figure 5 shows a rear view of a road finisher 1 with the screed 3 in the slope position.
  • the pull-out parts 51 are inclined in addition to the halves 47, 49 of the basic screed.
  • the settings are made with appropriate actuators for slope adjustment 61. For example, rain drains with a steep incline can be created at the edges of a roadway.
  • Figure 6 shows a rear view of a road paver 1 with a screed 3 in the berm position.
  • sections 63 of the pull-out parts 51 can be brought into the angled position shown.
  • These berm sections 63 make it possible, for example, to produce a channel for the water to run off on the side of the road.
  • the berm sections 63 can be automatically controlled by the control system 19 by means of actuators for berm adjustment 67 and can have further inclination sensors 53 so that both the transverse inclination of the main surface 65 of the pull-out part and the transverse inclination of the berm section 63 can be measured.
  • Figure 7 shows a rear view of a road paver 1 with a screed 3 with extending parts 51, the lower surfaces of which, including the main surface 65 and, if present, a berm section 63, are height-adjustable. This can be done, for example, by hydraulic or electrical drives and in addition to the inclination adjustment.
  • M or W transverse profiles can be set by combinations of the transverse inclinations of the pile parts 47, 49, 51.

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  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Road Paving Machines (AREA)

Abstract

Straßenfertiger (1) mit einer Einbaubohle (3), wobei die Einbaubohle (3) mindestens ein Verdichtungsaggregat (5, 7, 9) umfasst, und der Straßenfertiger (1) des Weiteren einen GNSS-Empfänger (25) sowie einen Materialförderer (13) umfasst. Der Straßenfertiger (1) umfasst des Weiteren ein elektronisches Steuerungssystem (19), welches einen Speicher (21) und einen Datenprozessor (23) umfasst, wobei in dem Speicher (21) digitale Bauwerksdaten (37), insbesondere ein Soll-Höhenprofil (43) eines zu fertigenden Straßenbelags (15) gespeichert sind. Das Steuerungssystem (19) ist dazu konfiguriert, anhand der Bauwerksdaten (37) eine am Straßenfertiger (1) vorhandene Aktuatorik (17, 55, 61, 67), insbesondere Nivellierzylinder (17) und/oder Dachprofilverstellung (55) und/oder Slope-Verstellung (61) und/oder Berme-Verstellung (67), automatisch zu steuern, um Einbaumaterial (11) mit dem Soll-Höhenprofil (43) und damit einem definierten Querprofil für den jeweiligen mit dem GNSS-Empfänger (25) ermittelten Ortskoordinatenpunkt (45) des Straßenfertigers (1) einzubauen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Straßenfertiger sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers.
  • Fahrbahnbeläge werden häufig nicht nur in vollständig horizontaler und flacher Form gebaut, sondern weisen ein Querprofil auf, um vorteilhafte Wirkungen zu erzielen, wie beispielsweise einen verbesserten Abfluss von Regenwasser. So werden gerade Streckenabschnitte mit einem Dachprofil, also von einer höchsten Linie in der Fahrbahnmitte beidseitig nach außen hin abfallend, gefertigt. Kurven werden mit einer vom inneren zum äußeren Kurvenradius ansteigenden Überhöhung gefertigt. Um derartige Profile mit einem Straßenfertiger einbauen zu können, ist es bislang bekannt, die Querneigung der Einbaubohle als Ganzes zu ändern und Abschnitte der Einbaubohle separat voneinander zu neigen. Die Einstellungen werden dabei von einem Bediener vorgenommen, beispielsweise mittels der hydraulischen Verstellung der Nivellierzylinder oder über manuell betätigbare Stellmuttern. Eine teilweise automatische Steuerung ist aus der EP 0 849 399 B1 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Straßenfertiger mit einem verbesserten Steuerungssystem zur automatischen Querprofilsteuerung sowie ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers bereitzustellen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch einen Straßenfertiger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder durch ein Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein erfindungsgemäßer Straßenfertiger umfasst eine Einbaubohle, wobei die Einbaubohle mindestens ein Verdichtungsaggregat umfasst. Der Straßenfertiger umfasst des Weiteren einen GNSS-Empfänger, einen Materialförderer und ein elektronisches Steuerungssystem, welches wiederum einen Speicher und einen Datenprozessor umfasst. In dem Speicher sind digitale Bauwerksdaten, insbesondere ein Soll-Höhenprofil eines zu fertigenden Straßenbelags gespeichert. Das Steuerungssystem ist dazu konfiguriert, anhand der Bauwerksdaten eine am Straßenfertiger vorhandene Aktuatorik, insbesondere Nivellierzylinder und/oder Dachprofilverstellung und/oder Slope-Verstellung und/oder Berme-Verstellung, automatisch zu steuern, um das Einbaumaterial mit dem Soll-Höhenprofil und damit einem definierten Querprofil für den jeweiligen mit dem GNSS-Empfänger ermittelten Ortskoordinatenpunkt des Straßenfertigers einzubauen. Automatisch verstellt werden kann also sowohl die Lage der gesamten Einbaubohle im Raum, als auch die Orientierung einzelner Bohlenteile zueinander. So kann beispielsweise die Querneigung der Einbaubohle zum Einbau einer Kurvenüberhöhung automatisch eingestellt werden. Ebenso kann eine linke und eine rechte Bohlenhälfte abgewinkelt zueinander zur Fertigung eines Dachprofils automatisch eingestellt werden. Zusätzlich zur Hauptbohle können auch Anbau- bzw. Ausziehelemente automatisch eingestellt werden, insbesondere kann ihre Neigung quer zur Fahrtrichtung automatisch eingestellt werden. Bei der Aktuatorik kann es sich beispielsweise um hydraulische oder elektromotorische Stellelemente oder Antriebe handeln. Die Querprofile können also bei der Erstellung der digitalen Bauwerksdaten exakt geplant und anschließend präzise koordinatenbasiert mit dem Straßenfertiger eingebaut werden. Mögliche Fehler eines Bedieners werden ausgeschlossen und dieser kann sich um andere Betriebsfunktionen des Straßenfertigers kümmern.
  • Vorzugsweise ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, die Lenkung des Straßenfertigers ortsabhängig automatisch zu steuern. So wird sichergestellt, dass der Straßenbelag auch an der exakt vorhergesehenen Position eingebaut wird, was insbesondere bei einer profilierten Fahrbahnoberfläche wichtig ist, da Planum und seitliche Geländeübergänge darauf abgestimmt sind. Durch die GNSS-basierte Positionsbestimmung des Straßenfertigers können andere Referenzsysteme, wie mechanische, laserbasierte oder Sichtüberwachung durch den Bediener wegfallen, sie können aber auch zusätzlich weiter zum Einsatz kommen. Durch die automatische Steuerung der Lenkung wird der Bediener weiter entlastet.
  • In einer vorteilhaften Variante ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, die Bohlenbreite ortsabhängig automatisch einzustellen. So werden Änderungen in der gewünschten Breite des Fahrbahnbelags berücksichtigt, wobei ebenfalls der Bediener nicht zusätzlich gefordert ist, oder sich darauf beschränken kann die automatischen Einstellungen zu überwachen. Die bereits erwähnten, sowie die noch folgenden automatischen Funktionen des Straßenfertigers, basierend auf den digitalen Bauwerksdaten, welche von dem elektronischen Steuerungssystem verarbeitet werden, können insgesamt ein nahezu oder vollständig autonomes Einbauen eines Straßenbelags ermöglichen.
  • Bevorzugt weist die Einbaubohle einen Querneigungssensor auf, wobei das Steuerungssystem dazu konfiguriert ist, anhand der von dem Querneigungssensor empfangenen Daten die Aktuatorik automatisch zu steuern. Die Einbaubohle kann mehrere Querneigungssensoren aufweisen, wovon zweckmäßig jeweils mindestens einer an jedem neigungsverstellbaren Bohlenteil angebracht ist. So kann beispielsweise jeweils die Querneigung einer rechten und linken Hälfte der Grundbohle, eines rechten und linken Anbau- oder Ausziehteils und gegebenenfalls von Elementen zur Berme-Einstellung an den Anbau- oder Ausziehteilen gemessen werden. So kann das Steuerungssystem automatisch mit Hilfe dieses Rückmeldungsmechanismus die gewünschten Einstellungen exakt vornehmen. Die Daten der Querneigungssensoren können die absolute Querneigung des jeweiligen Bohlenteils im Raum und/oder die relative Neigung zu einem oder mehreren anderen Bohlenteilen angeben.
  • Zweckmäßig weist der Straßenfertiger einen Sensor zur Messung eines Ist-Höhenprofils auf, wobei das Steuerungssystem dazu konfiguriert ist, eine Abweichung des Ist-Höhenprofils von dem Soll-Höhenprofil zu berechnen und in Abhängigkeit davon die Aktuatorik automatisch zu steuern. So wird mit einem Rückmeldungsmechanismus die automatische Einbautätigkeit maschinell kontrolliert und es können die Einstellungen automatisch nachgeregelt werden, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen. Es können also nicht nur die Maschineneinstellungen, wie im vorangegangenen Abschnitt erwähnt, überwacht werden, sondern auch das tatsächliche Einbauergebnis, wodurch eine besonders hohe Einbauqualität erreicht wird.
  • In einer vorteilhaften Variante ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, die Aktuatorik beim Übergang zwischen zwei Querprofilen automatisch zu verstellen. Solche Übergänge, beispielsweise von einem Dachprofil auf einem geraden Fahrbahnabschnitt zu einer Kurvenüberhöhung, sind besonders aufwändig manuell zu erstellen, da die Abwinkelung zweier Bohlenhälften zueinander kontinuierlich in eine Querneigung einer ansonsten geraden Bohle übergehen muss, ohne dass dabei Unebenheiten entstehen. Besonders in Kurvenbereichen ist eine hohe Fahrbahnqualität wichtig. Die automatische Verstellung erledigt diesen Einbau mit höchster Qualität und schließt Einstellungsfehler, welche bei der manuellen Regelung möglich sind, aus. Die GNSS-Positionsbestimmung des Straßenfertigers sichert dabei die exakte Positionierung der Fahrbahnprofile und deren Übergänge. Querneigungssensoren, beispielsweise jeweils für eine linke und rechte Bohlenhälfte, können die momentane Einstellung der Einbaubohle überwachen. Der Bediener muss also die Übergangssequenz nicht anhand einer von ihm vorgenommenen Positionsbestimmung manuell einleiten.
  • Idealerweise ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, die zum Einbau des Soll-Höhenprofils nötigen Aktuatoreneinstellungen mit deren Stellgrenzen zu vergleichen. So wird sichergestellt, dass der verwendete Straßenfertiger die gewünschten Profile einbauen kann. Dabei ist es denkbar, diese Überprüfung auch mittels einer externen Datenverarbeitungsanlage vorzunehmen. In beiden Fällen sind dazu die Daten des Straßenfertigers digital vorgehalten.
  • In einer weiteren Variante ist das Steuerungssystem dazu konfiguriert, die zum Einbau des Soll-Höhenprofils nötigen Verstellgeschwindigkeiten der Aktuatoren mit den möglichen Verstellgeschwindigkeiten zu vergleichen. Dies ermöglicht insbesondere den Einbau von Änderungen im Querprofil exakt zu planen und die Fahr- bzw Einbaugeschwindigkeit des Straßenfertigers entsprechend anzupassen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers, insbesondere eines Straßenfertigers nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • Vorhalten von digitalen Bauwerksdaten, insbesondere einem Soll-Höhenprofil und einem damit definierten Querprofil eines zu fertigenden Straßenbelags, in einem Speicher eines elektronischen Steuerungssystems des Straßenfertigers,
    • Einbau eines Einbaumaterials mittels einer Einbaubohle des Straßenfertigers, wobei die jeweilige aktuelle Position des Straßenfertigers mittels eines GNSS-Empfängers ermittelt wird und anhand des Soll-Höhenprofils eine am Straßenfertiger vorhandene Aktuatorik, insbesondere Nivellierzylinder und/oder Dachprofilverstellung und/oder Slope-Verstellung und/oder Berme-Verstellung, automatisch gesteuert wird.
  • So wird der Straßenbelag in der gewünschten Geometrie und an der vorgesehenen Position eingebaut. Dabei kann die Position des GNSS-Empfängers bzw. der Empfangsantenne am Straßenfertiger berücksichtigt werden, so dass die Position der Einbaubohle exakt referenziert wird. Dazu können auch zwei GNSS-Empfänger zum Einsatz kommen.
  • Zweckmäßig wird eine Querneigung der Einbaubohle und/oder eines Bohlenteils mittels eines oder mehrerer Querneigungssensoren ermittelt. Idealerweise wird die Querneigung jedes verstellbaren Bohlenteils, wie linke oder rechte Hälfte der Grundbohle, Ausziehelemente, Berme-Elemente, sofern jeweils vorhanden, mittels eines eigenen Sensors an dem jeweiligen Element gemessen. Die Daten werden von dem Steuerungssystem empfangen und verarbeitet, so dass ein automatischer Rückkopplungsmechanismus die exakte Einstellung der Querneigung überwacht. Ebenso können die Daten einem Bediener angezeigt werden.
  • Vorzugsweise wird ein Ist-Höhenprofil des eingebauten Straßenbelags mittels eines Sensors ermittelt. Diese Daten können beispielsweise dem Bediener auf einem Anzeigegerät dargestellt werden. So kann der Bediener bei Bedarf auch manuell in den Fertigungsprozess eingreifen und Korrekturen vornehmen.
  • In einer vorteilhaften Variante wird eine Differenz des Ist-Höhenprofils zu dem Soll-Höhenprofil berechnet und die Aktuatorik zur Minimierung der Differenz automatisch geregelt. Durch diesen Rückkoppelungsmechanismus wird eine besonders hohe Fertigungsqualität erreicht.
  • Bevorzugt wird die Aktuatorik beim Übergang zwischen zwei Querprofilen automatisch eingestellt. Die Einstellungen der Einbaubohle müssen beim Übergang zweier Querprofile kontinuierlich geändert werden, bis der Übergang vollständig abgeschlossen ist. Dies ist manuell äußerst schwierig und fehleranfällig. Zudem wird oftmals eine zweite Bedienperson benötigt. Durch die automatische Regelung wird stets mit gleichbleibender hoher Qualität eingebaut und der Bediener entlastet.
  • Zweckmäßig werden die digitalen Bauwerksdaten zu Beginn des Verfahrens von einer externen Datenverarbeitungsanlage in den Speicher des elektronischen Steuerungssystems mittels Funk- oder Kabelverbindung übertragen. So können alle Vorberechnungen und Datenanreicherungen an einem PC vorgenommen werden. Es können beispielsweise die Daten des Soll-Höhenprofils des Straßenbelags mit dem dreidimensionalen Höhenprofil des Planums verknüpft werden, bzw. basierend auf diesem berechnet werden. Die Planumsdaten können zuvor durch einen Oberflächenscan gewonnen worden sein. So können auch die Schichtstärke des Einbaumaterials, der Materialbedarf und andere zusätzliche Daten berechnet werden. Dabei ist es jedoch auch denkbar, derartige Berechnungen mittels des Steuerungssystems des Straßenfertigers selbst durchzuführen. Die externe Aufbereitung der Daten ist jedoch oftmals praktikabler, und es kann eventuell auf sonst nötige Anzeige- und Eingabegeräte am Straßenfertiger verzichtet werden.
  • In einer bevorzugten Variante werden vor Beginn des Einbaus die zum Einbau des Soll-Höhenprofils nötigen Aktuatoreneinstellungen mit deren Stellgrenzen verglichen. So wird sichergestellt, dass der Straßenfertiger und insbesondere die Einbaubohle zur Fertigung des Straßenbelags mit den gewünschten Querprofilen geeignet ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Variante werden vor Beginn des Einbaus die nötigen Verstellgeschwindigkeiten der Aktuatoren mit den möglichen Verstellgeschwindigkeiten verglichen. Entsprechend kann die Einbaugeschwindigkeit geplant und eingestellt werden.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen
    • Figur 1:
    eine Seitenansicht eines Straßenfertigers,
    Figur 2:
    eine schematische Ansicht digitaler Bauwerksdaten,
    Figur 3:
    eine Rückansicht eines Straßenfertigers mit einer Einbaubohle in Querneigung,
    Figur 4:
    eine Rückansicht eines Straßenfertigers mit einer Einbaubohle in Dachprofilstellung,
    Figur 5:
    eine Rückansicht eines Straßenfertigers mit einer Einbaubohle in Slope-Stellung
    Figur 6:
    eine Rückansicht eines Straßenfertigers mit einer Einbaubohle in Berme-Stellung,
    Figur 7:
    eine Rückansicht eines Straßenfertigers mit einer Einbaubohle mit höhenverstellten Ausziehteilen.
  • Einander entsprechende Komponenten sind in den Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    • Figur 1 zeigt einen Straßenfertiger 1 mit einer Einbaubohle 3 mit Tamper 5, Glättblech 7 und Pressleiste 9 zum Verdichten von Einbaumaterial 11, welches mittels einem Materialförderer 13 vor der Einbaubohle 3 abgelegt ist. Die Einbaubohle 3 fertigt einen Straßenbelag 15 mit einem vorgegebenen Querprofil. In dieser Seitenansicht ist des Weiteren ein Nivellierzylinder 17 zu erkennen, welcher unter Anderem zur Einstellung einer Querneigung der Einbaubohle 3 angesteuert werden kann. Dazu ist ein Steuerungssystem 19, welches einen Speicher 21 und einen Datenprozessor 23 umfasst, auf geeignete Weise mit dem Nivellierzylinder 17 bzw. einer mit diesem verbundenen Hydrauliksteuerung verbunden. Der Straßenfertiger 1 umfasst zudem einen GNSS-Empfänger 25 zur Ermittlung der aktuellen Ortskoordinate, wobei eine Entfernung der tatsächlichen Empfängerantenne 27 zur Einbaubohle 3 berücksichtigt werden kann, um die tatsächliche Position der Bohle 3 zu bestimmen. Alternativ kann die GNSS-Empfängerantenne 27 auch auf der Einbaubohle 3 angeordnet sein. Auch können zwei GNSS-Empfängerantennen 27 verwendet werden, um die Position der Einbaubohle 3 exakt zu bestimmen. Eine externe Datenverarbeitungseinheit 29 kann mittels Funkverbindung 31 oder Kabelverbindung 33 Daten mit dem Steuerungssystem 19 austauschen. Wenigstens eine Achse des Straßenfertigers 1 ist mit einer Lenkung 35 ausgestattet, welche ebenfalls von dem Steuerungssystem 19 ansteuerbar sein kann.
    • Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung digitaler Bauwerksdaten 37, welche in diesem Beispiel ein Höhenprofil 39 eines Planums 41, sowie ein Soll-Höhenprofil 43 des zu fertigenden Straßenbelags 15 umfassen. Das Soll-Höhenprofil 43 ist bzw. definiert das Querprofil und ist hier in Form eines Dachprofils dargestellt. Die Bauwerksdaten 37 sind jeweils für Ortskoordinatenpunkte 45 gespeichert und stellen zusammen mit den Höhendaten einen dreidimensionalen Datensatz dar. Die Querprofileinstellung der Einbaubohle 3 wird anhand der Bauwerksdaten 37 für den jeweiligen mit dem GNSS-Empfänger 25 erfassten Ortskoordinatenpunkt 45 eingestellt. Es versteht sich, dass Übergänge zwischen zwei Profilarten zweckmäßig graduell, also ohne abrupte Änderungen gestaltet sind. Die Planumsdaten 39 können beispielsweise durch einen Oberflächenscan gewonnen werden. Hierzu wird beispielsweise mit einem Fahrzeug das Planum abgefahren, wobei ein Oberflächenscanner und ein GNSS-Empfänger am Fahrzeug angeordnet sind und die Höhendaten 39 mit der jeweiligen Ortskoordinate abgespeichert werden.
    • Figur 3 zeigt eine Rückansicht eines Straßenfertigers 1 mit der Einbaubohle 3 in Querneigung zur Fertigung einer schrägen Fahrbahnoberfläche, wie sie beispielsweise als Kurvenüberhöhung verwendet wird. In der hier dargestellten Variante weist bereits das Planum 41 die gewünschte Querneigung im Vergleich zur Horizontalen auf. Somit fährt der Straßenfertiger 1 bereits geneigt auf dem Planum 41, wobei die Einbaubohle 3 mit ihrer Rechts-Links-Achse im Wesentlichen senkrecht zum restlichen Straßenfertiger 1 steht. Ebenso ist es jedoch möglich bei einem horizontalen Planum 41 die Einbaubohle 3 in eine Querneigung relativ zum Chassis des Straßenfertigers 1 und zum Planum 41 zu bringen, um einen Straßenbelag 15 mit quergeneigter Fahrbahnoberfläche auf dem horizontalen Planum 41 zu fertigen. Die Querneigung der gesamten Einbaubohle 3 wird dabei durch die Verstellung der Nivellierzylinder 17 vorgenommen.. Für alle Ausführungsformen kann die Einbaubohle 3 eine linke Bohlenhälfte 47, eine rechte Bohlenhälfte 49 sowie Verbreiterungs- und/oder Ausziehteile 51 aufweisen. Zur Überwachung der Querneigung können Querneigungssensoren 53 an der Einbaubohle 3 bzw. an den jeweiligen Bohlenteilen 47, 49, 51 angeordnet sein.
    • Figur 4 zeigt eine Rückansicht eines Straßenfertigers 1 mit der Einbaubohle 3 in einer Dachprofilstellung. Eine linke Bohlenhälfte 47 und eine rechte Bohlenhälfte 49 sind mittels eines Aktuators zur Dachprofilverstellung 55 in eine zueinander geneigte Position verstellt. Hier ist ein positives Dachprofil gezeigt, bei dem die äußeren Enden der Einbaubohle 3 nach unten geneigt sind. Ebenso ist auch ein negatives Dachprofil möglich, bei dem die äußeren Enden nach oben weisen. In diesem Beispiel ist eine Einbaubohle 3 ohne Ausziehteile 51 gezeigt, wobei die Ausziehteile 51 vorhanden sein können.
  • Zudem sind Sensoren 57 zur Messung des Ist-Höhenprofils 59 des eingebauten Straßenbelags 15 gezeigt. Die Messdaten werden von dem Steuerungssystem 19 mit dem Soll-Höhenprofil 43 verglichen, und der oder die Aktuatoren zur Dachprofilverstellung 55 entsprechend nachgeregelt, um Abweichungen zu verhindern. Mit den Aktuatoren 55 zur Dachprofilverstellung kann die Geometrie der Einbaubohle 3 verstellt werden. Zusätzlich kann mittels der Nivellierzylinder 17 die Querneigung der gesamten Einbaubohle 3 und die Einbaustärke des Straßenbelags 15 eingestellt werden.
  • Figur 5 zeigt eine Rückansicht eines Straßenfertigers 1 mit der Einbaubohle 3 in Slope-Stellung. Dabei sind die Ausziehteile 51 zusätzlich zu den Hälften 47, 49 der Grundbohle geneigt. Die Einstellungen werden mit entsprechenden Aktuatoren zur Slope-Verstellung 61 vorgenommen. So können beispielsweise an den Rändern einer Fahrbahn stärker geneigte Regenabflüsse gefertigt werden.
  • Figur 6 zeigt eine Rückansicht eines Straßenfertigers 1 mit einer Einbaubohle 3 in Berme-Stellung. Dazu können Abschnitte 63 der Ausziehteile 51 in die gezeigte abgewinkelte Position gebracht werden. Diese Berme-Abschnitte 63 ermöglichen beispielsweise das Fertigen einer Rinne für den Wasserablauf am seitlichen Fahrbahnrand. Die Berme-Abschnitte 63 sind mittels Aktuatoren zur Berme-Verstellung 67 von dem Steuerungssystem 19 automatisch steuerbar und können weitere Querneigungssensoren 53 aufweisen, so dass sowohl die Querneigung der Hauptfläche 65 des Ausziehteils als auch die Querneigung des Berme-Abschnitts 63 gemessen werden kann.
  • Figur 7 zeigt eine Rückansicht eines Straßenfertigers 1 mit einer Einbaubohle 3 mit Ausziehteilen 51, deren untere Flächen, umfassend Hauptfläche 65 und sofern vorhanden Berme-Abschnitt 63, höhenverstellbar sind. Dies kann beispielsweise durch hydraulische oder elektrische Antriebe und zusätzlich zur Neigungsverstellung erfolgen.
  • Ausgehend von den oben dargestellten Ausführungsformen eines Straßenfertigers 1 und eines Verfahrens zum Betrieb eines Straßenfertigers 1 sind vielerlei Variationen derselben denkbar. So können M- oder W-Querprofile durch Kombinationen der Querneigungen der Bohlenteile 47, 49, 51 eingestellt werden.

Claims (15)

  1. Straßenfertiger (1) mit einer Einbaubohle (3), wobei die Einbaubohle (3) mindestens ein Verdichtungsaggregat (5, 7, 9) umfasst, und der Straßenfertiger (1) des Weiteren einen GNSS-Empfänger (25) sowie einen Materialförderer (13) umfasst, wobei der Straßenfertiger (1) gekennzeichnet ist durch ein elektronisches Steuerungssystem (19), welches einen Speicher (21) und einen Datenprozessor (23) umfasst, wobei in dem Speicher (21) digitale Bauwerksdaten (37), insbesondere ein Soll-Höhenprofil (43) eines zu fertigenden Straßenbelags (15) gespeichert sind, und das Steuerungssystem (19) dazu konfiguriert ist, anhand der Bauwerksdaten (37) eine am Straßenfertiger (1) vorhandene Aktuatorik (17, 55, 61, 67), insbesondere Nivellierzylinder (17) und/oder Dachprofilverstellung (55) und/oder Slope-Verstellung (61) und/oder Berme-Verstellung (67), automatisch zu steuern, um Einbaumaterial (11) mit dem Soll-Höhenprofil (43) und damit einem definierten Querprofil für den jeweiligen mit dem GNSS-Empfänger (25) ermittelten Ortskoordinatenpunkt (45) des Straßenfertigers (1) einzubauen.
  2. Straßenfertiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (19) dazu konfiguriert ist, die Lenkung (35) des Straßenfertigers (1) ortsabhängig automatisch zu steuern.
  3. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (19) dazu konfiguriert ist, die Bohlenbreite ortsabhängig automatisch einzustellen.
  4. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbaubohle (3) einen Querneigungssensor (53) aufweist, wobei das Steuerungssystem (19) dazu konfiguriert ist, anhand der von dem Querneigungssensor (53) empfangenen Daten die Aktuatorik (17, 55, 61, 67) automatisch zu steuern.
  5. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, einen Sensor (57) zur Messung eines Ist-Höhenprofils (59) aufzuweisen, wobei das Steuerungssystem (19) dazu konfiguriert ist, eine Abweichung des Ist-Höhenprofils (59) von dem Soll-Höhenprofil (43) zu berechnen und in Abhängigkeit davon die Aktuatorik (17, 55, 61, 67) automatisch zu steuern.
  6. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem dazu konfiguriert ist, die Aktuatorik (17, 55, 61, 67) beim Übergang zwischen zwei Querprofilen automatisch zu verstellen.
  7. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (19) dazu konfiguriert ist, die zum Einbau des Soll-Höhenprofils (43) nötigen Aktuatoreneinstellungen mit deren Stellgrenzen zu vergleichen.
  8. Straßenfertiger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (19) dazu konfiguriert ist, die zum Einbau des Soll-Höhenprofils (43) nötigen Verstellgeschwindigkeiten der Aktuatoren (17, 55, 61, 67) mit den möglichen Verstellgeschwindigkeiten zu vergleichen.
  9. Verfahren zum Betrieb eines Straßenfertigers (1), insbesondere eines Straßenfertigers (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend folgende Verfahrensschritte:
    - Vorhalten von digitalen Bauwerksdaten (37), insbesondere einem Soll-Höhenprofil (43) und einem damit definierten Querprofil eines zu fertigenden Straßenbelags (15), in einem Speicher (21) eines elektronischen Steuerungssystems (19) des Straßenfertigers (1),
    - Einbau eines Einbaumaterials (11) mittels einer Einbaubohle (3) des Straßenfertigers (1), wobei die jeweilige aktuelle Position des Straßenfertigers (1) mittels eines GNSS-Empfängers (25) ermittelt wird und anhand des Soll-Höhenprofils (43) eine am Straßenfertiger (1) vorhandene Aktuatorik (17, 55, 61, 67), insbesondere Nivellierzylinder (17) und/oder Dachprofilverstellung (55) und/oder Slope-Verstellung (61) und/oder Berme-Verstellung (67), automatisch gesteuert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querneigung der Einbaubohle (3) und/oder eines Bohlenteils (47, 49, 51, 63) mittels eines oder mehrerer Querneigungssensoren (53) ermittelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ist-Höhenprofil (59) des eingebauten Straßenbelags (15) mittels eines Sensor (57) ermittelt wird und eine Differenz des Ist-Höhenprofils (59) zu dem Soll-Höhenprofil (43) berechnet und die Aktuatorik (17, 55, 61, 67) zur Minimierung der Differenz automatisch geregelt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorik (17, 55, 61, 67) beim Übergang zwischen zwei Querprofilen automatisch eingestellt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Bauwerksdaten (37) zu Beginn des Verfahrens von einer externen Datenverarbeitungsanlage (29) in den Speicher (21) des elektronischen Steuerungssystems (19) mittels Funk- oder Kabelverbindung (31, 33) übertragen werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn des Einbaus die zum Einbau des Soll-Höhenprofils (43) nötigen Aktuatoreneinstellungen mit deren Stellgrenzen vergleichen werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn des Einbaus die nötigen Verstellgeschwindigkeiten der Aktuatoren (17, 55, 61, 67) mit den möglichen Verstellgeschwindigkeiten verglichen werden.
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