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Längsebenheitsmesssysteme - Überprüfung der Signalverarbeitungsverfahren nach dem Prinzip der Mehrfachabtastung (HRM)

BASt-Bericht S 92

Jens Neubeck, Andreas Wiesebrock, FKFS Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren, Stuttgart
Dieser Bericht ist nur in digitaler Form erhältlich, 60 Seiten
Erscheinungsjahr: 2015
Preis: 0,00 €

Dieser Bericht steht kostenfrei ausschließlich im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.

Die messtechnische Erfassung der Längsebenheit ist Bestandteil der Zustandserfassung und -bewertung von Fahrbahnoberflächen der Bundesfernstraßen (ZEB). Zur Steigerung der Prozesssicherheit und Gewährleistung der Vergleichbarkeit unterschiedlicher Messsysteme wurde innerhalb dieses Forschungsprojektes ein einheitlicher Auswertealgorithmus zur Ermittlung des Höhenlängsprofils aus den Lasermessdaten entwickelt sowie Anforderungen an die Güte der verwendeten Sensorik abgeleitet.

Der entwickelte Auswertealgorithmus basiert auf dem TRRL LR 922, wobei anhand von theoretischen Überlegungen Vereinfachungen und Ergänzungen abgeleitet wurden, um unter anderem das HRM-Verfahren an das spezifische Messsystem anzupassen. Empfohlen wird eine Messbalkenlänge von 2m oder 4m. Die algorithmische Höhenlängsprofilbestimmung erfolgt anhand bereits auf ein 10-cm-Raster gemittelter Lasermesswerte und führt in einem abschließenden Schritt eine Trendbereinigung mit einer Grenzwellenlänge von 150m aus.

Zur Ableitung der Anforderungen an vorangehende Prozessschritte wurden existierende Messgeräte miteinander verglichen sowie virtuelle Messsysteme simuliert und eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Anhand der Betrachtung gemessener Höhenlängsprofile konnten Rückschlüsse auf die zugrundeliegende Genauigkeit der Wegerfassung und der Spurtreue gezogen werden. Je nach Fahrbahneschaffenheit kann sich eine schlechte Spurtreue oder eine fehlerhafte Wegerfassung stärker auf die Genauigkeit des erfassten Höhenlängsprofils auswirken als der Einfluss des Einzelfehlers der Laserabstandsmessung.

Anhand typischer Eigenschaften der Fahrbahnlängsprofile (Unebenheit ϕ_h und Welligkeit w) konnten Vorschläge für die Anforderungen an die Messtechnik abgeleitet werden. So ist eine Lasermessgenauigkeit von unter 0,1mm nicht erforderlich. Die Mittelung der Laserwerte über einen 10cm-Abschnitt erfordert nicht mehr als 10 Werte. Eine Fehlertoleranz der Wegerfassung von 1% ist für die Berechnung des Höhenlängsprofils ausreichend.

Longitudinal evenness measurement systems - Verification of the signal processing method according to the principle of multiple-sampling (High Speed Road Monitoring)

The measurement of the longitudinal evenness is part of the recording and assessment of the condition of the surfaces of federal highways (ZEB). To increase the process reliability and to ensure the comparability of different measuring systems, a uniform evaluation algorithm was developed to determine the longitudinal profile. Also the requirements for the quality of the used sensors were derived.

The developed analysis algorithm is based on the TRRL LR 922. Theoretical considerations resulted in simplifications and additions, e.g. to be able to adapt the HRM process to specific measurement systems. A measuring beam length of 2 or 4 m is recommended. The algorithmic determination of the longitudinal profile takes the 10-cm grid averaged laser measurement data and performs detrending with a cut-off wavelength of 150m in a final step.

Existing measurement systems were compared in order to determine the requirements for previous process steps. Also virtual measurement systems were simulated and a sensitivity analysis was performed. Based on the analysis of measured longitudinal profiles conclusions about the accuracy of the position sensors and tracking capability could be drawn. Depending on the road conditions, errors of tracking or position measurement can influence the accuracy of the longitudinal profile more than individual errors of the laser measurements.

Considering typical characteristics of the roadway longitudinal profiles (roughness ϕ_h and waviness w) proposals for the requirements of the measurement were drawn. For example, a laser measurement accuracy of less than 0.1mm is not required. Averaging the values over a 10cm grid requires not more than 10 values. A tolerance of position detection of 1% is sufficient used to calculate the longitudinal profile.

  • Kontakt

    Bundesanstalt für Straßenwesen
    Brüderstraße 53
    51427 Bergisch Gladbach
    Info-Service
    Telefon: 02204 43-9101
    Fax: 02204 43-2550
    info@bast.de

  • Zu beziehen über

    Carl Ed. Schünemann KG
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    28195 Bremen
    Telefon: 0421 36903-53
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    buchverlag@schuenemann-verlag.de
    www.schuenemann-verlag.de

  • Berichte zum Download

    Die Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen stehen ab dem Jahrgang 2003 zum Teil als kostenfreier Download im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.