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MESAS – Multifunktionale Erfassungssystem zur Substanzbewertung und zum Aufbau von Straßen

Die BASt betreibt ein innovatives und in Europa einzigartiges Messfahrzeug zur schnellfahrenden Substanzerfassung – das Multifunktionale Erfassungssystem zur Substanzbewertung und zum Aufbau von Straßen (MESAS).

Das Bild zeigt das MESAS

Es basiert auf dem schnellfahrenden Tragfähigkeitsmesssystem Traffic Speed Deflectometer (TSD).

Verfahrensbeschreibung

Das Messsystem ist in einem Sattelkraftfahrzeug verbaut. Kernstück ist der einachsige Sattelauflieger, in und an dem verschiedene Messsysteme angeordnet sind. Alle Messsysteme sind für die Erfassung bei Fahrgeschwindigkeiten von bis zu 80 km/h ausgelegt, sodass die Messungen im Verkehr „mitschwimmend“ erfolgen. Die niedrigste Messgeschwindigkeit liegt bei rund 40 km/h.

MESAS ist somit primär für Messungen auf Netzebene konzipiert. Es besteht aus folgenden Teilsystemen.

Das Bild zeigt eine Skizze des MESAS Quelle: Greenwood Engineering (modifiziert)

Traffic Speed Deflectometer

Durch die Einzelachse des Sattelaufliegers wird die Straßenbefestigung mit zehn Tonnen statisch belastet. Die während der Fahrt entstehende dynamische Achslast wird kontinuierlich erfasst. Die dadurch verursachte kurzzeitige und vollständig reversible Verformung der Straßenoberfläche wird in der Rollspur und in verschiedenen Abständen vor und hinter der Achse berührungslos erfasst. Hierzu wird die Verformungsgeschwindigkeit mit Doppler-Lasersensoren gemessen und mittels mathematischer Ableitung daraus Deflexionen (Verformungen) bestimmt. Diese Verformungen werden als Mittelwerte über zehn Meter ausgegeben. Innovativ ist hierbei unter anderem die Erfassung der Verformungen vor und auch hinter der Lastachse. Das erlaubt eine vertiefte Analyse der Tragfähigkeit. Die Messungen sind derzeit auf Asphaltbefestigungen möglich, der Einsatz auf Betonbefestigungen ist Gegenstand weiterer Entwicklungen.

Georadar

Zur zerstörungsfreien Erfassung von Schichtdicken und Inhomogenitäten im Straßenoberbau sowie im Untergrund ist MESAS mit einer 2-GHz-Hornantenne ausgestattet.

PPS+

Am Heck von MESAS ist ein Pavement-Profile-Scanner der zweiten Generation verbaut. Dieser Laserscanner erlaubt die Erfassung der Querebenheit sowie die Aufnahme von Oberflächenbildern über die gesamte Breite eines Fahrstreifens. Das System arbeitet mit augensicherer Lasertechnologie. Es ist geplant, aus den Messdaten noch weitere Daten zur Geometrie und auch zur Längsebenheit abzuleiten. In der rechten Rollspur des Messfahrzeuges ist zusätzlich ein Punktlaser mit Beschleunigungsmesser angebracht. Hiermit ist die Erfassung der Längsebenheit nach dem International-Roughness-
Index-Prinzip möglich.

Umfeldkameras

Zwei Kameras nehmen Frontbilder in HD-Qualität auf. Diese werden insbesondere für die Interpretation der Georadarmessungen, aber auch zur Klärung von Tragfähigkeitsunterschieden benötigt.

Alle Messeinrichtungen werden mittels desselben Zeitstempels synchronisiert und mithilfe eines aufwendigen GPS-Systems eindeutig georeferenziert.

Das Bild zeigt das MESAS

Eine auf das Messsystem angepasste Erfassungs- und Managementsoftware erlaubt den Betrieb auf Netzebene. Hierbei sind insbesondere Softwaremodule zu nennen, die sowohl die Routenplanung als auch die Qualitätssicherung während des laufenden Betriebs unterstützen; außerdem ein Programm, mit dem im Auswerteprozess die virtuelle Befahrung der Messstrecken möglich ist.

Bewertung

MESAS ist ein Forschungsfahrzeug. Im gleichnamigen Projekt sollen Verfahren und Methoden entwickelt werden, mit denen zukünftig Daten aus der zerstörungsfreien Substanzerfassung die Erhaltungsplanung systematisch unterstützen können. Hierbei wird Potenzial insbesondere bei der Verschneidung verschiedener Datenquellen und Erfassungsgrößen gesehen.

Qualitätssicherung

Obwohl weltweit 13 Traffic Speed Deflectometer im Einsatz sind, existieren noch keine einheitlichen Qualitätssicherungsverfahren. Mit MESAS sollen hierfür – ergänzend zu vorhandenen Erfahrungen im Ausland – wesentliche Grundlagen geschaffen werden.

Technische Daten

  • Abmessungen L/B/H: 14,5 m / 2,55 m / 3,96 m
  • Masse: 22 t
  • Achslast Sattelauflieger: 10 t (variabel zwischen 9 und 13 t)
  • Messgeschwindigkeit: bis zu 80 km/h
  • Erfassungsleistung: bis zu 600 km/Tag (60.000 Messpunkte bei einer Mittelungslänge von 10 m)

Weitere Informationen

Fachbetreuung: Dr. Dirk Jansen und Dr. Claudia Podolski

Das Bild zeigt das MESAS-Logo