3D-Maschinensteuerung im Straßenbau: Nutzen, Grenzen und gemischter Fuhrpark
3D-Maschinensteuerung funktioniert im Straßenbau zuverlässig. Die Zeit geht meist woanders verloren: beim Verteilen der Modelle an die Maschinen und beim Einsammeln der Bestandsdaten.
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Wie 3D-Maschinensteuerung im Straßenbau funktioniert, wo sie am besten passt und wo Sie andere Messverfahren brauchen, und wie ein gemischter Fuhrpark ohne Dateichaos gesteuert wird.
3D-Maschinensteuerung ist im Straßenbau für Erdbau und Tragschichten etabliert. Die Maschine kennt die Sollfläche entlang der ganzen Achse, also brauchen wechselnde Querneigung, Kurven und Einmündungen keine neue Absteckung.
Die Technik funktioniert. Probleme entstehen meist im Datenfluss: Ein neuer Planstand erreicht nicht alle Maschinen rechtzeitig, oder Bestandsdaten bleiben bei verschiedenen Herstellern liegen.
Dieser Artikel zeigt, wo 3D-Maschinensteuerung am besten passt, wo ihre Grenzen liegen und wie ein gemischter Fuhrpark im Straßenbau aus einer Quelle gesteuert wird.
Was ist 3D-Maschinensteuerung?
Der GNSS-Empfänger auf der Maschine nutzt mehrere Satellitensysteme und RTK-Korrekturdaten aus Referenzstation oder Korrekturdienst. Neigungs- und Inertialsensoren übernehmen schnelle Bewegungen und kurze Ausfälle.
Die Maschine erhält das Planungsmodell: die fertige Straße oder die Oberkante einer Schicht, so wie der Planer sie entworfen hat. Das Display zeigt Abtrag und Auftrag laufend an.
Ein 2D-System arbeitet gegen eine Ebene oder eine Neigung. Ein 3D-System kennt die ganze Fläche und ist deshalb im Straßenbau praktisch Standard. Mehr: 2D oder 3D Maschinensteuerung.
Raupe, Bagger und Grader im Straßenbau
Die Maschinen übernehmen unterschiedliche Arbeitsschritte, und der Nutzen der Maschinensteuerung sieht bei jeder etwas anders aus.
Die Planierraupe übernimmt oft die ersten Erdarbeiten: Oberbodenabtrag, Massenbewegung und Grobplanum. Mit Maschinensteuerung erreicht sie die Sollhöhe mit weniger Durchgängen, Mehraushub und Wiedereinbau gehen zurück.
Der Bagger erledigt die vielseitigsten Arbeiten: Gräben, Böschungen, Durchlässe und Tragschichten. Deshalb bekommt er oft als Erster 3D. Mehr: Baggersteuerung.
Der Grader stellt die Schichten mit engerer Toleranz fertig. Die Raupe muss die Endfläche nicht treffen, sondern effizient nahe herankommen. Den Feinschliff übernimmt der Grader.
Wo GNSS reicht und wo nicht
3D-Maschinensteuerung ersetzt nicht jede Vermessung. Sie ersetzt Vermessung dort, wo sie keinen Mehrwert bringt.
| Arbeitsschritt | Typisches Verfahren | Warum |
|---|---|---|
| Erdbau, Planum und Böschungen | GNSS-Maschinensteuerung | Große Flächen, gute Satellitensicht und Anforderungen, die GNSS erfüllt |
| Frostschutz- und Tragschichten | GNSS-Maschinensteuerung, Kontrolle des ersten Abschnitts | Die Toleranzen sind meist erreichbar; die Kontrolle bestätigt die Kalibrierung |
| Deckschicht und Bordsteine | Tachymeter, Laser oder Steuerung von Fräse/Fertiger | Engere Toleranzen als die Höhenschwankung von GNSS |
| Brücken, Tunnel, tiefe Einschnitte | Tachymeter oder lokales Festpunktfeld | Schlechte Satellitensicht |
| Alles, was der Vertrag gesondert fordert | Nach Vertragsunterlagen | Anforderungen prüfen, z. B. Verweise auf die ZTV E-StB |
GNSS-Satelliten bewegen sich ständig. Derselbe Punkt kann morgens und nachmittags eine leicht andere Höhe liefern, weil die Satelliten anders stehen. Im Erdbau spielt das kaum eine Rolle, in der Deckschicht schon.
Die zweite Grenze ist das Material: Grober Schotter wird nicht millimetergenau, egal was der Empfänger anzeigt.
Viele Baustellen arbeiten so: Maschinensteuerung bis einschließlich Tragschicht, Kontrolle des ersten Abschnitts jeder neuen Schicht und klassische Verfahren für die genauesten Flächen.
„Mithilfe der praxisnahen Baustellenanwendungen können wir im Vorfeld durch Qualitätssicherungsworkflows und Anbindung an Echtzeitdaten teure Nacharbeiten vermeiden.“
Manfred Hübler Projektverantwortlicher Bauleiter und Digitalisierungstechniker · PORR Zur Geschichte →Modelle und Planstände im Straßenbau
Im Straßenbau ändern sich die Pläne. Die Achse wird wegen einer Leitung verschoben, die Höhe eines Durchlasses angepasst oder eine Einmündung neu geplant. Die Änderung ist selten das Problem. Das Problem entsteht, wenn die Maschine nach dem alten Stand baut.
In Infrakit liegen die Modelldateien in der Ordnerstruktur des Projekts. Eine neue Version derselben Datei wird als Revision gespeichert. Die Modelle gehen als Maschinensteuerungsaufträge raus, und der Auftrag lässt sich wiederverwenden, wenn eine neue Maschine kommt.
Bei Schrode Bau gibt es jeden Plan nur noch als eine versionierte Datei. Wer ihn zuletzt bearbeitet hat und was geändert wurde, ist jederzeit nachvollziehbar.
Die Modelle lassen sich im Querprofil entlang der Achse zusammen mit Bestandsdaten und Gelände anzeigen, damit Sie vor dem Versand sehen, dass die Fläche ans vorhandene Gelände anschließt.
Massen lassen sich entlang der Achse berechnen, Volumen zwischen Flächen, Modellen und Punktwolken. BIM-Anforderungen im Straßenbau →
Ein Verteilpunkt für die Maschinen im Straßenbau
Novatron Xsite, Leica ConX, Topcon Sitelink3D v2, Unicontrol, Makin3D, DigPilot und MTS in einem Projekt. Bestandsdaten zur Prüfung zurück.
Gemischter Fuhrpark im Straßenbau
Auf großen Straßenbaustellen kommen die Maschinen von mehreren Nachunternehmern, und jeder hat seine eigene Maschinensteuerung.
Ohne gemeinsame Plattform lädt die Vermessung dasselbe Modell bei jedem Hersteller hoch und prüft, welche Maschinen es erhalten haben. Die Bestandsdaten werden aus jedem Dienst einzeln geholt.
Infrakit liegt über den Herstellersystemen. Die Maschinenführer arbeiten mit dem Display ihres eigenen Systems, die Änderung passiert im Büro: Die Modelle gehen aus einer Quelle raus, die Bestandsdaten kommen ins selbe Projekt zurück.
Destia berichtet offen von der Bundesstraße 4: Anfangs gab es Probleme bei der Integration einzelner Maschinensteuerungen, die mit Formatanpassungen und einem zweiten Infrakit-Projekt gelöst wurden. Testen Sie die Integrationen also früh im Projekt.
Die Integration mit Novatron Xsite umfasst auch ISO-15143-4-Telematik und den automatischen Wechsel von Maschinen zwischen Projekten.
Auf der Geräteseite sehen Sie, ob die Maschinen online sind und wo sie gefahren sind, und Sie können die Positionsgenauigkeit gegen bekannte Kontrollpunkte verfolgen, mit Warnung, wenn die Genauigkeit außerhalb der Anforderungen liegt.
Das Gesamtbild: Maschinensteuerung und gemischter Fuhrpark auf einer Plattform.
Beispiele aus Projekten
Infrakit ist die zentrale Projektinformationsplattform für Bauherr, Planer, Bauüberwachung und externes Vermessungsbüro, einschließlich Echtzeitzugriff auf Modelldaten für 3D-gesteuerte Maschinen.
Zur Erfolgsgeschichte von PORR →„Mit Infrakit können wir alle baurelevanten Daten visuell darstellen und vor Ort nutzen – angefangen von der Vermessung über die Fotodokumentation bis hin zum Echtzeitzugriff auf Modelldaten für 3D-gesteuerte Maschinen.“
Christoph Winkler PORRBauherr und Baufirma arbeiten auf demselben Datenstand. Aufmaß- und Punktdaten aus dem Feld landen in derselben Umgebung wie Pläne, Modelle und Baustellendokumentation.
Zur Erfolgsgeschichte von Rädlinger →Häufige Fragen | Was ist 3D-Maschinensteuerung? Reicht die GNSS-Genauigkeit für Deckschicht und Bordsteine? Welche Formate werden für Maschinensteuerungsmodelle genutzt? Wie kommt ein neuer Planstand auf alle Maschinen? Was bedeutet 3D-Maschinensteuerung für die Vermessung? |
