Völkel Mikroelektronik // Völkel-Navigator: Full-Liner für den digitalen Straßenbau

Die angestrebte Nutzungsdauer von mehr als zehn Jahren bei Deckschichten wird aufgrund der hohen Belastung und extremer gewordenen Umweltbedingungen vielerorts längst nicht mehr erreicht. Die Straßen verschleißen schneller, als sie repariert werden können. Damit langfristig der Erhalt des Straßennetzes gelingen kann, ist es erforderlich, auf allen Straßen nach einem noch höheren Qualitätsstandard zu streben, als er derzeit schon eingebaut wird.

Dabei muss ein leicht zu bedienendes Werkzeug zur Qualitätssicherung keine Last sein: das Einbauteam ist ja bestrebt, gute Arbeit zu leisten und begreift es als Unterstützung. Dem Bauunternehmer hilft es, Geld zu sparen, weil kostspielige Fehler vermieden werden und der Auftraggeber spart aufgrund der längeren Standzeit der Bauwerke.

Der Völkel-Navigator

Ein wichtiger Erfolgsfaktor für die Tragfähigkeit und Langzeitstabilität der einzelnen Asphaltschichten ist die perfekte Bauausführung. Dabei nehmen die Einbauteams die Schlüsselrolle im Prozess auf der Baustelle ein: in der Planung der Baumaßnahme und den eingesetzten Maschinen, bei deren Durchführung und der Reaktion auf äußere Bedingungen sowie der Bewertung der Baustelle mit ihren Kennwerten.
Mittels CompactDoc wird die Bauzeichnung und das Aufmaß in ein Projekt geladen, die Maschinen und Navigatoren kommissioniert, Sollwerte gesetzt, aber auch das gesamte Projekt ausgewertet – aufbereitet für den Auftraggeber und zur Schulung des Einbauteams. Es hat sich gezeigt: Was gemessen und aufgezeichnet wird, wird erledigt. Nutzer des Völkel-Navigators begreifen ihn nicht als Kontrollinstanz, sondern als Ansporn, die eigene Arbeitsweise zu verbessern.
Der Navigator ist vollständig modular aufgebaut und kann je nach Maschine als PAVE-, FDVK-A- oder als FDVK-Navigator benutzt werden. Es können einzelne, aber auch alle am Asphalteinbau beteiligten Maschinen ausgestattet werden. Der zentrale Messwert auf einer Maschine ist deren GNSS-Position. Alle weiteren Sensoren zur Temperatur- und Verdichtungsmessung oder Mengenbestimmung sowie Wetter- und Umgebungsdaten können optional eingebaut werden.

Einbau mit digitaler Unterstützung

Auf dem Fertiger können mit dem PAVE-Navigator neben der Übergabetemperatur am Kübel die Temperatur in den Schnecken zur Querverteilung und als Flächen-Scan hinter der Bohle gemessen werden. Der Lkw-Andocksensor erkennt den Lkw am Kübel und ordnet der gemessenen Übergabetemperatur den zugehörigen Lieferschein zu. Der Nutzen dieser zusätzlichen Messungen ist der lückenlose Nachweis der Temperaturbilanz zu Dokumentationszwecken und das etwaige Aufdecken von Problemen mit der Maschinentechnik des Fertigers. Neben den Temperaturen des Asphaltmischguts sind zur Beurteilung von dessen Auskühlverhalten die Temperaturen des zu überbauenden Untergrundes sowie die Wetterdaten von Bedeutung. Der Völkel-Navigator verwendet dafür eine Wetterstation, die die Temperatur, den Wind, Feuchte und Taupunkt misst. Alternativ können diese Daten aus dem Internet von der nächstgelegenen Wetterstation abgerufen werden.
Zum anerkannten Nachweis der eingebauten Schichtdicke sowie zur Mengenberechnung bedient sich das System einer automatisierten Schnittstelle zu mobilen Schichtdickenmessgeräten. Neben der Schichtdicke unterstützt der Völkel-Navigator die Messung der variablen Bohlenbreite inklusive der Anbauteile. Beim Einsatz eines Beschickers wird dessen Kübel-Sensorik einfach per Bluetooth eingebunden.
Folgende Bestandteile machen den PAVE-Navigator komplett: Der Koffer des Navigator-Sets enthält ein Display und den GNSS-Empfänger mit Modem. Das PAVE-Montageset besteht aus einem Sensorträger mit einem Flächentemperatursensor sowie optional einer Wetterstation. Optional stehen zur Vorrüstung ein Display-Schnellwechsler, Temperatursensoren (z. B. am Kübel, Förderband oder der Schnecke), ein Seilzug-Sensor sowie der „Intelligente Knoten“, der alle maschinenspezifischen Einstellungen speichert, zur Verfügung.

Verdichtung im richtigen Maß an der richtigen Stelle

Der FDVK-A-Navigator unterscheidet sowohl zwischen statischer und dynamischer Verdichtung als auch zwischen Vibration und Oszillation. So werden Gummirad-, Kombi- und Tandemwalzen mit ihren verschiedenen Systemen zur Verdichtung herstellerunabhängig unterstützt. In der Planung werden Zielwerte für das Temperaturfenster und die erforderliche Anzahl an statischen und dynamischen Überfahrten festgelegt, was den Maschinenführern anhand des visualisierten Walzschemas ermöglicht, Einbaufehler zu minimieren oder auszuschließen.
Nicht nur dem Bauleiter, sondern auch der Walzenflotte steht der Temperatur-Scan des Fertigers in Echtzeit zur Verfügung. Das gibt dem Einbauteam die Möglichkeit zu entscheiden, ob weiterhin ein stringentes Walzschema gefahren oder ob bereits kühlere Asphaltstellen vorrangig behandelt werden sollen. In der zeitkritischen Teamarbeit des Asphalt-Verdichtens spielt das System den Vorteil der Cloud-Vernetzung voll aus. Jeder Walzenfahrer sieht das Teamergebnis der gesamten Verdichtungsarbeit und kann ohne Verzögerung die Aufgabe eines anderen Teammitgliedes übernehmen, wenn es den Arbeitsplatz verlassen muss, um beispielsweise Wasser nachzutanken.
Am kritischsten in diesem letzten Schritt des Einbauens ist der Prozess des dynamischen Verdichtens. Der Navigator überwacht daher die Walzschemata, registriert, bei welcher Oberflächentemperatur der Asphalt das erste und das letzte Mal dynamisch verdichtet wurde und liefert demjenigen, der verdichtet einen, mit zunehmenden Überrollungen stagnierenden, Verdichtungswert. Dieser Wert korreliert zwar nicht direkt mit der Dichte, gibt dem Fahrer aber einen Hinweis, wann diese nicht mehr zunimmt und eine weitere Überrollung eher zur Entmischung anstatt zu einem besseren Verdichtungswert führt.

Wie die Vernetzung funktioniert

Als Medium für die Kommunikation wurde bewusst auf den Mobilfunk gesetzt, weil lokale Funkstrecken aufgrund der Reichweite für die Dimensionen einer Baustelle nicht geeignet sind. Um auch für Regionen mit schwachem Netz gerüstet zu sein, setzt der Völkel-Navigator auf drei Strategien:
1. Im Vergleich zu Consumer-Produkten verfügen professionelle Mobilfunkmodems und Antennen über hervorragende Sende- und Empfangseigenschaften. Die Modems des Völkel-Navigators haben in Regionen Empfang, wo das normale Smartphone längst versagt.
2. Die Netzabdeckung keines Anbieters ist perfekt. Daher setzt der Navigator auf permanentes National- und International-Roaming. Egal, welches nationale oder ausländische Netz zur Verfügung steht, der Navigator nutzt es.
3. Der Navigator unterstützt moderne Mobilfunktechnologien, benötigt aber keine große Bandbreite. Selbst ein 2G Netz reicht zur Übermittlung der Daten bei Großbaustellen aus.
Der vernetzte Völkel-Navigator ist daher beim Bau einer Kreisstraße im abgelegenen Seitental des bayrischen Waldes ebenso erfolgreich im Einsatz wie auf der Flughafen-Großbaustelle, bei dem mehrere Kolonnen miteinander vernetzt werden und sämtliche Prozessdaten austauschen.

Daten zur Auswertung für alle Prozessbeteiligten

Die Messdaten aller am Einbauprozess beteiligten Teilnehmer werden projektbezogen zentral in der Völkel-Cloud gespeichert. Das PC-Tool CompactDoc ermöglicht mit wenigen Handgriffen das Erstellen von Standardberichten zu jedem einzelnen Prozessschritt für den Auftraggeber.
Weil der CompactDoc und die browserbasierte Völkel-Web-App den vollständigen Zugriff auf alle Prozessdaten haben, wird mit dem Völkel-Navigator die geschlossene Bewertung und Analyse des gesamten Asphalteinbaus möglich. Von der Asphaltlieferung über den Fertiger bis zur letzten Walze stehen sämtliche Messdaten in übersichtlichen Tabellen, Diagrammen und Kartendarstellungen zur Verfügung. So können Schlüsse für zukünftige Bauprojekte gezogen werden. Exportformate ermöglichen den Austausch mit Drittprogrammen zu Dokumentations- und Schulungszwecken (z. B. Zeitraffervideo Walzschema).
Durch die Navigator Web-App bleiben alle Bauprojekte über das Smartphone oder Tablet live im Blick. Sie ist die mobile Ergänzung zur PC-Software CompactDoc und ermöglicht ein einfaches Handling der digitalen Baustellen für Bauleiter, Einbaumeister, Laboranten und auch Servicetechniker. Den verantwortlichen Akteuren werden genau die für ihren Arbeitsbereich notwendigen Funktionen in Echtzeit zur Verfügung gestellt.

Text und Bildmaterial: Völkel Mikroelektronik