Informationssystem Straßenzustand Teil 2: Entwicklung von Sensoren zur Erfassung des strukturellen Zustandes von Asphaltstraßen (SENSOR)

S 171: J. Stefan Bald, Stefan Böhm, Marko Čičković, Moritz Tielmann, Tobias Hill, Peter Peitsch,
Ján Gablovský, Martin Muschalla, Sebastian Czaja, Alfred Ulrich, Valentin Farbischewski,
Jacob Huczek
Informationssystem Straßenzustand Teil 2: Entwicklung von Sensoren zur Erfassung des strukturellen Zustandes von Asphaltstraßen (SENSOR)
130 S., 217 Abb., 13 Tab., ISBN 978-3-95606-662-7, 2022

Um den Substanzwert einer Verkehrsbefestigung in-situ zu bestimmen, wurden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens Sensoren entwickelt, die den jeweils aktuellen strukturellen Zustand der Befestigung messen sollen. Als zielführender, leicht zu messender Parameter wurde dabei die Vertikalbeschleunigung gewählt. Für die Umsetzung wurden verkabelte und autonome Sensoren verwendet. Als Sensortyp wurden MEMS-Sensoren gewählt, da diese vglw. preisgünstig sind und wenig Strom verbrauchen. Durch die verkabelten Sensoren war eine größere Anzahl an Messungen zur Parameterstudie und Validierung des Messverfahrens möglich. Die kabellosen Sensoren stellen Prototypen für spätere Anwendungen dar. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden Versuchsfelder errichtet, um die Praxistauglichkeit und die Genauigkeit der Beschleunigungssensoren zu überprüfen sowie den Umgang mit der großen Datenmenge zu erlernen. Bei den ersten Versuchsfeldern (Campus TU-Lichtwiese, BAB 9 bei Feucht) wurden die Beschleunigungssensoren in Ø50mm-Bohrlöcher an bestehenden Befestigungen eingesetzt und verfüllt. Dabei wurde mithilfe von Vorher-Nachher-Messungen mittels Falling Weight Deflectometer (FWD) festgestellt, dass die hervorgerufene Substanzstörung durch den Einbau vernachlässigbar klein ist. Für die Auswertung der gewonnenen Messdaten wurde ein Scilab-Skript geschrieben, welches die Rohdaten aufbereitete und erste Auswertungen ermöglichte. Mehrere Auswertungsansätze wurden dabei verfolgt: z.B. doppelte Integration der Beschleunigung (Vergleich mit FWD-Daten), Inkrementierung von Achszahlen oder Generierung von Achsmustern. Hervorzuheben sind dabei die Vergleiche mit den FWD-Daten, die eine sehr gute Übereinstimmung im Deflexionsverlauf zwischen Beschleunigungssensor und Time History des FWD aufwiesen. Im Versuchsfeld auf dem Campus TU-Lichtwiese in Darmstadt wurde abschließend die Einbaubarkeit der autonomen Sensoren (Ablegeautomat, Wiederfinden mittels RFID-Antenne) nachgewiesen.