© AIT/Zinner

Science
09/14/2020

Fahrendes Labor findet Schlaglöcher, bevor sie entstehen

Mit Kameras und Sensoren ausgestattet, erkennt der RoadStar Straßenschäden frühzeitig und neue Technologien getestet.

von Franziska Bechtold

Schlaglöcher, Aquaplaning-Gefahr und Risse in der Fahrbahn sind nicht nur ärgerlich, sondern auch gefährlich. Doch wie erkennt man solche Probleme, bevor sie auftreten? Große Schlaglöcher sieht man schnell, aber um feine Risse zu entdecken, muss man genau hinschauen.

Statt Mitarbeitern, die jeden Zentimeter Straße abgehen, kommt der RoadStar zum Einsatz. Der gelbe Lkw wurde vom Austrian Institute of Technology (AIT) entwickelt: „Der RoadStar ist ein mobiles Hochleistungslabor“, erklärt Anna Huditz, Leiterin des Bereichs Transportation Infrastructure Technologies.

Sie nehmen hochauflösende Bilder des Straßenbelags auf, um Fahrbahnschäden rechtzeitig zu entdecken. Selbst kleinste Risse werden so frühzeitig erkannt. Die Bilder werden danach von Mitarbeitern geprüft. Sie zeichnen die Risse ein, um bewerten zu können, wie gravierend die Schäden sind. Mithilfe der im Lkw verbauten Satellitennavigation können die Bilder auf den Zentimeter genau verortet werden.

Digitale Straßenmessung

Doch das ist nur ein Teil der Arbeit: „Das Herzstück des RoadStars ist der Reibungsmesser. Das ist ein Pkw-Reifen mit eigenem Getriebe. Er wird nachgezogen und permanent leicht gebremst. Die Kräfte in allen Achsen werden gemessen und daraus wird ein Griffigkeitswert der Fahrbahnoberfläche ermittelt“, sagt Huditz.

Hier kommt der riesige Wassertank zum Einsatz, der hinten am Lkw angebracht ist. Er benetzt die Fahrbahn. Am Lkw sind Sensoren verbaut, die prüfen, wie rutschig die nasse Fahrbahn ist. Zudem erkennt er Bodenwellen und Spurrillen.

Zukünftig könnte der RoadStar diesen Job aber abgeben. Denn das AIT entwickelt einen kontaktlosen Griffigkeitsmesser. Dafür wird eine Hochgeschwindigkeits-Kamera verwendet, die ursprünglich zum Geldzählen entwickelt wurde. Sie nimmt die Daten digital auf. Sie ist kompakt genug, um an kleineren Fahrzeugen angebracht zu werden, etwa um Radwege abzumessen. Diese kontaktlose Methode wird derzeit entwickelt. Die Daten werden mit jenen, die der Reifen misst, abgeglichen.

Autonomes Fahren

Die vielen Kameras filmen nicht nur die Oberfläche der Straße. Sie können die Umgebung auch für autonome Fahrzeuge dokumentieren. Dafür sind zahlreiche Kameras am Dach des Lkw in 3,30 Metern Höhe angebracht. „Einerseits kann der RoadStar über die Kameras, GPS und Sensorik einen digitalen Zwilling des Straßenraums erstellen. Andererseits kann durch die vom RoadStar generierten Oberflächenparameter simuliert werden, warum sich das automatisierte Fahrzeug im jeweiligen Straßenabschnitt wie verhält“, erklärt Huditz das Prinzip.

Da der RoadStar beim Datensammeln auch gleich die Fahrbahn selbst prüft, kann das autonome Fahrzeug später einschätzen, wie sicher diese ist. Regnet es und die Fahrbahn ist rutschig, weiß das selbstfahrende Auto, dass es hier besser langsamer fahren sollte. 

Das System wird auf Teststrecken bereits angewandt. Dort erkennt der RoadStar Straßenschilder wie Geschwindigkeitsbegrenzungen, Straßenmarkierungen und Einbauten, wie etwa Mautsäulen.

Neben dem Testen von bestehenden Straßen wird der RoadStar für zahlreiche Forschungsprojekte eingesetzt. So prüft er neue Fahrbahnbeläge auf ihre Sicherheit. Feine Rillen auf der Fahrbahn sollen etwa besseren Lärmschutz garantieren. Der RoadStar prüft dann, ob die Strecke noch sicher ist oder ob die Anordnung der Rillen für eine erhöhte Rutschgefahr bei nasser Fahrbahn sorgt.

Ähnliches gilt für Straßenbeläge, die für weniger Spritverbrauch sorgen sollen. Dafür arbeitet das AIT mit Forschungseinrichtungen und Materialprüfeinrichtungen zusammen. 

Straßenanalyse bei 80 km/h

Der RoadStar wird laufend weiterentwickelt, er ist seit 20 Jahren im Einsatz. Die Analysedaten kann er bei Geschwindigkeiten zwischen 60 und 80 km/h sammeln. So kann man sichergehen, dass der laufende Verkehr nicht gestört wird. Je nach Straße werden solche Messungen alle ein bis drei Jahre durchgeführt.

„Der RoadStar ist nicht bestechlich, objektiv und liefert vergleichbare Daten. Wenn man einen Straßenabschnitt in regelmäßigen Abständen misst, kann uns  das Aufschluss darüber geben, wie sich die Straße entwickelt, mit welcher Lebensdauer die Straßenbetreiber in diesem Bereich rechnen können und wann man tätig werden muss“, beschreibt Anna Huditz den Einsatz des RoadStars. 

Vor allem die vielen Bergstraßen hierzulande seien ein Problem: „Die Berge bewegen sich und dadurch sind die Straßen nichts statisches, sondern eigentlich etwas, das lebt. Daher wird viel Geld in immer besserer Hangsicherungen investiert“. Die regelmäßige Kontrolle durch die Bundesländer oder die Autobahnen- und Schnellstraßen-Finanzierungs-Aktiengesellschaft (ASFINAG) soll dafür sorgen, dass solche Baumaßnahmen effizient und nach höchster Priorität gestaffelt vorgenommen werden können.

935 Millionen Euro gab man 2018 laut Verkehrsministerium in Österreich für bauliche Maßnahmen an Autobahn und Schnellstraßen in Österreich aus

Schlaglöcher entstehen, wenn Wasser in Risse im Straßenbelag dringt und dort einfriert. Taut es wieder ab, entsteht ein Hohlraum, der sich absenkt und ein Loch in die Straße reißt

Aquaplaning kann durch Spurrinnen auf der Fahrbahn oder größere Senken entstehen. Dort sammelt sich Wasser und die Räder können die Bodenhaftung verlieren. Der RoadStar kann Risse bis 1mm Breite erfassen und ihre theoretische Wassertiefe berechnen

127.498 Kilometer lang ist das gesamte Österreichische Straßennetz (Stand 2019)

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