Funktionalisierung straßenseitiger Sensoren zur Generierung komplexer verkehrsbedingter Belastungsdaten

In Teilprojekt B02 werden die auf die Straße einwirkenden Verkehrslasten für das Belastungsmodell des Digitalen Zwillings Straße erfasst. Hierfür werden straßenseitige Sensoren grundlegend hinsichtlich der verfügbaren Datenqualität untersucht und funktionalisiert. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung neuartiger Auswertealgorithmen unter Einbezug geeigneter polynomialer Bewegungsmodelle, Mustererkennungs- und Clusteringverfahren. Das Ergebnis sind zeitkontinuierliche, mehrdimensionale Funktionen, welche die Position und Größe der Lasten sowie zusätzliche Merkmale wie das Schwingverhalten beschreiben und zu einem einzelnen Fahrzeugdatensatz verbunden werden.

Perspektivisch soll die im TP A03 entwickelte sensitive Deckschicht als Sensor fungieren und diese Daten erzeugen. Um bereits in der Anfangsphase des Projekts Belastungsdaten zur Verfügung zu stellen, wurde im Oktober 2023 auf der A1/A61 bei Erftstadt in Fahrtrichtung Köln/Venlo eine einzigartige Weigh-in-Motion-Forschungsanlage errichtet. Die Anlagen erfasst mit zehn piezoelektrischen Sensoren, welche in die Fahrbahn eingelassen sind, die statischen und dynamischen Radlasten vorüberfahrender Fahrzeuge auf dem Hauptfahrstreifen. Das speziell konzipierte Sensorlayout mit diagonal verbauten Sensoren ermöglicht erstmals die lokale Ableitung der Trajektorie der Räder. Mit Erfassung der Trajektorien ist es möglich, die Belastungen auf der Oberfläche der Fahrbahn zu verorten und mithin hochpräzise Daten zur räumlichen Lasteinleitung zu generieren. Die Übertragung dieser bereichsweise ermittelten Daten auf große Streckenabschnitte erfolgt mit der gesamtheitlichen Datenfusion in TP B03.