Internationales Verkehrswesen (74) 2 | 2022 18 Den idealen Standort für Weigh In Motion finden Strukturelle Straßenanalyse von Kistler für optimale WIM-Leistung Automatische Gewichtserfassung, Gewichtskontrolle bei Fahrzeugen, Weigh In Motion, Verkehrsüberwachung Die Straßenverwaltung der Tschechischen Republik und ihr lokaler Systemintegrator SPEL waren unter den ersten Kunden, die den neuen Service Structural Road Analysis (SRA) von Kistler genutzt haben. SRA hilft dabei, die richtige Stelle und das beste Sensorlayout für eine optimale Weigh In Motion (WIM)- Leistung zu bestimmen - zwei Schlüsselfaktoren, um die nötige Genauigkeit für die direkte Gewichtskontrolle unter allen Bedingungen zu erreichen. A utomatische Systeme zur Gewichtserfassung von Fahrzeugen - kurz Weigh In Motion - gewinnen in vielen Ländern weltweit an Popularität. Sie können für verschiedene Zwecke eingesetzt werden: Überwachung von Straßen, Schutz von Brücken, industrielles Wägen und nicht zuletzt direkte Gewichtskontrolle von überladenen Fahrzeugen. Für letztere Anwendung muss die Technologie strenge Anforderungen erfüllen: Das installierte WIM- System muss eine verlässliche Datenbasis für eine gesetzliche Verfolgung liefern, wofür bestimmte technische Standards zu erreichen sind. In vielen Ländern ist eine Genauigkeit von mindestens 95 Prozent GVW (Gross Vehicle Weight - Fahrzeuggesamtgewicht) für die direkte Gewichtskontrolle erforderlich - zu jeder Zeit und unter allen Bedingungen, unabhängig von Umwelteinflüssen, Betriebsdauer und weiteren Faktoren. Die Erfahrung der letzten Jahre hat gezeigt, dass die tatsächliche Leistung eines installierten WIM-Systems entscheidend von der Straßenbeschaffenheit abhängt. Deshalb bietet Kistler, der schweizerische Entwickler von Messtechnik zur Erfassung von Druck, Kraft, Drehmoment und Beschleunigung, seinen Kunden nun einen Service, um die bestmögliche Leistung ihrer WIM-Lösungen zu sichern. Diese „Structural Road Analysis“ (SRA) ist in drei Stufen verfügbar: •• SRA Standard - Standortbewertung anhand von Kundendokumenten (z. B. Zeichnungen, Pläne etc.) •• SRA Plus - Standortbewertung und -analyse anhand von IRI-Daten (International Roughness Index) und Spurrillentiefe: Ein Spezialfahrzeug mit drei verschiedenen Messgeräten sammelt die erforderlichen Daten und kombiniert sie mit einem sogenannten Viertelauto-Modell bei 80 km/ h. Die Berechnungen liefern die Straßenqualität sowohl horizontal als auch vertikal. Bild 1: Die neue Straßenanalyse von Kistler hilft, die besten Standorte und Layouts zu bestimmen, um die Leistung von Weigh In Motion-Lösungen zu optimieren. Alle Abbildungen: Kistler INFRASTRUKTUR Praxis Internationales Verkehrswesen (74) 2 | 2022 19 Praxis INFRASTRUKTUR •• SRA Komplett - Standortbewertung und -analyse anhand von IRI- und FWD-Daten (Falling Weight Deflectometer) Bei der FWD-Messmethode wird eine dynamische Gewichtslast eingesetzt, um ein fahrendes Auto zu simulieren (Bild 1). Die Reaktion des Straßenbelags wird mit Geophonen gemessen. Mithilfe eines speziellen Algorithmus werden aus den Ausschlägen die Elastizitätsmodule der einzelnen Schichten errechnet (Bild 2). Beste Straßenkenntnis dank tiefer Analyse Einer der ersten Kunden, die den neuen SRA-Service genutzt haben, war SPEL, der von der Straßen- und Autobahnverwaltung der Tschechischen Republik (ŘSD ČR) beauftragte lokale Systemintegrator. Für die geplante Erweiterung einer bestehenden WIM-Station bei Kilometer 8,3 der Autobahn D2 von Břeclav nach Brno wurde ein kompletter SRA-Service durchgeführt, über eine Länge von 150 Metern auf beiden Spuren in Richtung Brno. Ziel war es, die beste Stelle und das optimale Sensorlayout zu finden, um sowohl die Leistung des WIM-Systems zu optimieren als auch seine Lebensdauer zu maximieren. Eine frühere Untersuchung hatte die Herausforderungen bezüglich des Straßenzustandes bereits offengelegt. Also wurde eine vollständige Analyse durchgeführt - inklusive Vermessung der Straßenoberfläche, der Belastungskapazität des Asphalts (mittels FWD) sowie von IRI and Tiefe der Spurrillen, um die Unebenheit der Straße in Längs- und Querrichtung zu bestimmmen. Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde die Struktur des Straßenbelags modelliert und das Elastizitätsmodul jeder Schicht errechnet. Der Abschlussbericht an SPEL lieferte eine tiefgehende Analyse und Bewertung in Verbindung mit praktischen Hinweisen zu Systemkonfiguration und Sensorlayout. Datengetriebene Empfehlungen ermöglichen WIM-Optimierung Zunächst wurde festgestellt, dass die Grundschicht beider Spuren ziemlich heterogen ist: Der Boden enthält größere Wassermengen, die einen saisonalen Effekt auf die Messgenauigkeit haben und sogar die Straße beschädigen können. Die Spurrillen überschreiten an manchen Stellen die erlaubten Werte für die Überwachung der Straße, sodass die Stellen zur Installation der Sensoren sehr sorgfältig ausgewählt werden müssen. Spur 1 zeigt insgesamt bessere Qualität und eignet sich im gegebenen Zustand für die direkte Gewichtskontrolle; jedoch wurden hier drei Reihen WIM-Sensoren statt der üblichen zwei empfohlen. Des Weiteren zeigte die Analyse, dass das WIM-System auf Spur 2 im bisherigen Zustand den Anforderungen an die direkte Gewichtskontrolle nicht genügt - hier müssen vier Reihen der Lineas-Sensoren eingesetzt werden, um die gewünschte Genauigkeit bezüglich GVW zu erreichen. Anschließend wurde ein Simulationsmodell erstellt, um das beste Sensorlayout zu ermitteln, basierend auf den Daten der beiden Spuren. Im Modell werden acht Fahrzeuge sowohl in beladenem als auch in unbeladenem Zustand simuliert. Auf dieser Basis wurde ein Bereich zwischen Meter 68 und 84 des betreffenden Autobahnabschnitts als bester Standort für die Sensorinstallation ermittelt. Kistler stellte zusätzlich eine grafische Layout-Empfehlung zur Verfügung: Sie enthält die verschiedenen Sensoranordnungen und Abstände für beide Spuren (Bild 3). SPEL hat mit der strukturellen Straßenanalyse so gute Erfahrungen gemacht, dass man beschloss, sie für jede zukünftige WIM-Installation zu nutzen. „Die in den Tests gewonnenen Informationen sind sehr wertvoll für uns, betont Miroslav Kolda, der Technische Direktor von SPEL. „Die richtige Anzahl der Sensoren zu kennen, den richtigen Standort sowie das ideale Layout und die Zwischenabstände - das alles spart uns viel Zeit und Geld im späteren Verlauf.“ Unterdessen hat SPEL einen zweiten SRA-Service bestellt. Das hat zu Gesprächen mit ŘSD ČR über die Einführung von SRA als Pflichtanforderung geführt - der neue Service könnte künftig bei jeder kommenden WIM-Installation in der Tschechischen Republik vorgeschrieben werden. ■ Kistler Group / ae Bild 3: Empfohlene Sensorlayouts für Weigh In Motion auf den Spuren 1 und 2 der Autobahn D2 in der Tschechischen Republik (km 8,3, Richtung Brno) Bild 2: Analysen, basierend auf Messungen mit einem Falling Weight Deflectometer (FWD), liefern Schlüsseldaten zur Straßenbeschaffenheit und Qualität der verschiedenen Schichten.