Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Straßen vermessen mit 100 Sachen

02.04.2013
Wind und Wetter, Reifen und Stahl machen dem deutschen Straßennetz zu schaffen. Doch die Schäden an Asphalt und Beton zu erfassen war bisher umständlich und teuer. Ein neuer Laserscanner macht die Messung jetzt schneller, genauer und günstiger.

470 Milliarden Euro sind Deutschlands Straßen wert. In vielen Gemeinden machen die Fahrwege über 60 Prozent des kommunalen Anlagevermögens aus. Doch dieser Wert droht zu verfallen. Viele der Strecken sind über 30 Jahre alt. Witterung und vor allem Verschleiß haben den Asphalt- und Betonbelägen stark zugesetzt.


Ein einzelner Laserscanner genügt, um die Ebenheit einer vier Meter breiten Straße mit einem Laserstrahl zu vermessen.
© LEHMANN + PARTNER GmbH

Denn trotz des Bemühens, mehr Verkehr auf Schienen- und Wasserwege zu verlagern, laufen immer noch 65 Prozent des Güter- und 82 Prozent des Personenverkehrs über Straßen. Nicht nur die Berichte über zunehmende Schäden nehmen deshalb zu, auch das Budget zur Erhaltung des Netzes steigt stetig: 2016 soll es ein historisches Hoch von 3,5 Milliarden Euro erreichen.

Doch wie lassen sich der aktuelle Zustand und der Wert einer Straße ermitteln? »Ein wichtiger Faktor ist die Qualität der Oberfläche, genauer gesagt, der Grad ihrer Ebenheit«, erklärt Dr. Alexander Reiterer, Leiter der Forschungsgruppe »Laser Scanning« am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg. Er und sein Team haben den ersten Laserscanner entwickelt, den die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) zur Messung der Straßenebenheit zugelassen hat. Die Technologie, die sich bereits in der Bahnmesstechnik bewährt hat, ist schneller, genauer und kostengünstiger als die bisher angewandte Methode. Ein einzelner hochauflösender Laserscanner genügt, um die Fahrbahnoberfläche auf einer Breite von vier Metern mit einem Laserstrahl abzutasten und zu vermessen.

Nicht größer als ein Schuhkarton

Der Scanner – nicht größer als ein Schuhkarton – ist in drei Metern Höhe am Messfahrzeug befestigt. In dessen Innern rotiert ein achtseitiger Spiegelkörper, der den Laserstrahl quer zur Fahrtrichtung über die Straße lenkt. Ein Öffnungswinkel von 70 Grad genügt, um die komplette Straßenbreite auf vier Metern Breite abzutasten – und dies bei normaler Fahrzeugbreite. Das Signal wird vom Asphalt zurück auf den Scanner reflektiert und trifft dort auf einen speziellen Detektorchip. Aus der Laufzeit des Laserlichts lässt sich dann die Distanz zwischen Scanner und Straßenoberfläche bestimmen. Die Genauigkeit liegt dabei zwischen 0,15 und 0,3 Millimeter. Breite Anbauten am Fahrzeug wie bei herkömmlichen Messapparaturen sind nicht nötig. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass Orientierung und Position des Messfahrzeugs bestimmt werden können. Dies geschieht durch den Einsatz des globalen Navigationssatellitensystems GNSS und eines inertialen Messsystems. »Die Messung ist unabhängig von äußeren Lichteinflüssen und kann bei Geschwindigkeiten von bis zu 100 km/h erfolgen«, beschreibt Reiterer die Vorteile.

Erste Praxistests hat der »Pavement Profile Scanner PPS« des IPM bereits bestanden. Deutschlandweit insgesamt 15 000 Kilometer Autobahnen und Bundesstraßen hat man zusammen mit den Straßengutachtern der Firma LEHMANN + PARTNER GmbH seit Sommer letzten Jahres gescannt. Im Frühjahr nehmen die Vermessungsprofis die Start- und Landebahnen des Hamburger Flughafens unter die Lupe. »Für die Zulassung auf der Straße stellte die BASt strenge Kriterien auf: Der Laser sollte nicht nur auf 0,3 Millimeter genau messen, sondern auch augensicher sein. Das heißt, auch wenn man längere Zeit in den Laser blickt, darf dies für die Augen nicht gefährlich sein. Beide Hürden hat die Technologie der Entwicklungspartner problemlos genommen«, berichtet Dr. Dirk Ebersbach, Geschäftsführer von LEHMANN + PARTNER. Das Erfurter Ingenieurbüro erfasst Daten für die Straßeninformationsbanken der Länder und Kommunen und bewertet die Verkehrsinfrastruktur in Deutschland. »Die durchschnittliche Lebensdauer einer Straße beträgt etwa 30 Jahre; die Asphaltdecke kommt meist nur auf zwölf Jahre. Die Erfassung von Unebenheiten oder Verformungen wie zum Beispiel Spurrinnen muss in einem frühen Stadium erfolgen, um durch rechtzeitige Sanierungsmaßnahmen Schädigungen an tiefer liegenden Schichten zu vermeiden«, ergänzt Ebersbach.

In den Laboren am Freiburger IPM verfeinern die Forscher den Laserscanner währenddessen weiter. Sie wollen vor allem an der Messgenauigkeit schrauben: Der Prototyp der neuen Scannerversion misst mit einer Frequenz von 2 Megahertz (MHz); dies entspricht zwei Millionen Messungen pro Sekunde. Das aktuelle Modell kommt noch mit 1 MHz aus. »Zukünftig wollen wir nicht nur die Ebenheit einer Straße untersuchen, sondern auch gezielt kleinste Risse aufspüren. Das beugt Schäden besser vor. Bislang wird das noch mit Kameras gemacht«, schildert Reiterer. Das Untersuchungsobjekt wird den Forschern jedenfalls nicht ausgehen: Das deutsche Straßennetz allein umfasst zirka 626 000 Kilometer. Das entspricht knapp der Distanz von der Erde bis zum Mond und wieder zurück.

Dr.AlexanderReiterer | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/April/strassen-vermessen-mit-100-sachen.html

Weitere Berichte zu: Asphalt IPM Laserscanner Laserstrahl Messfahrzeug Scanner Straßennetz laser system

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verkehr Logistik:

nachricht Fit2Load – umweltfreundliches Mobilitätskonzept für Filiallieferverkehr
15.02.2018 | Fachhochschule Bielefeld

nachricht Lösungen für die begrenzte Reichweite von Elektrobussen
02.02.2018 | Universität zu Lübeck

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verkehr Logistik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics