Brückenschutz: Weigh In Motion und Structural Health Monitoring beugen zusammen Einstürzen vor

Brücken sind für eine funktionierende Infrastruktur unverzichtbar, doch ihre Lebensdauer wird oft durch die häufige Überfahrt überladener Lkw beeinträchtigt. Der Einsatz präziser Messtechnik für den Brückenschutz ist entscheidend, um strukturelle Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Auf dem Brooklyn Queens Expressway in New York wird derzeit ein solches System eingesetzt. Hier überwachen Weigh In Motion (WIM) Sensoren von Kistler nicht nur sämtliche Nutzfahrzeuge automatisch, sondern werden auch für die automatische Gewichtskontrolle überladener Lkw eingesetzt. 

In den USA sind über 250.000 Brücken älter als 50 Jahre, 150.000 davon gelten als mangelhaft oder veraltet. Wenn sich der Zustand dieser Brücken weiter verschlechtert, müssen die Behörden sie möglicherweise schließen, was zu erheblichen Verkehrsbehinderungen führt. Moderne Technologien wie Weigh In Motion (WIM) und Structural Health Monitoring (SHM) oder Zustandsüberwachung bieten eine Lösung. 

Automatische Gewichtskontrolle überladener Lkw in New York

Vor allem überladene Fahrzeuge belasten den Straßenbelag und die Gesamtkonstruktion immens. Mit zunehmendem Gewicht der Fahrzeuge steigt die Belastung der Brücke exponentiell an, wobei übergewichtige Lkw weitaus mehr Schäden verursachen als solche, die den Vorschriften entsprechen. Leider werden Gewichtsbeschränkungen oft ignoriert, was ihre Wirksamkeit beim Schutz der Brücken einschränkt – hier kommt die automatische Gewichtskontrolle überladener Lkw ins Spiel. 

Um dieses Problem anzugehen, unterstützen Weigh In Motion Lösungen von Kistler Verkehrsministerien und Brückenbesitzer weltweit. Das Verkehrsministerium von New York City (NYSDOT) hat beispielsweise das landesweit erste automatisierte WIM-Direktdurchsetzungsprogramm auf dem Brooklyn Queens Expressway (BQE) eingeführt, um das Problem der übergewichtigen Lkw anzugehen. Dieses System ermöglicht es dem Verkehrsministerium, die direkte Gewichtskontrolle überladener Lkw allein auf der Grundlage von WIM-Daten durchzusetzen, und ist damit der einzige Standort dieser Art   in den Vereinigten Staaten. 

Das Weigh In Motion System verwendet piezoelektrische Sensoren, die hochpräzise, wartungsfreie und von Temperaturschwankungen unbeeinflusste Daten liefern. Die robusten Quarzkristalle halten Achslasten von 30 Tonnen oder mehr stand und zeichnen sich durch eine hohe Eigenfrequenz und hervorragende Linearität aus. Nahtlos in den Straßenbelag integriert, ermöglichen diese Sensoren eine schnelle, nicht-intrusive Installation und eine Echtzeit-Überwachung des Fahrzeuggewichts bei Geschwindigkeiten bis zu 120 km/h. Diese Technologie hilft nicht nur bei der Überwachung von Verkehrslasten, sondern unterstützt auch Brückenbesitzer bei der Beurteilung des baulichen Zustands und der Planung von Instandhaltungsmaßnahmen oder gewichtsabhängigen Mautgebühren zur Vermeidung von Überlastungsschäden. 

Structural Health Monitoring für Brücken

Die Kombination von WIM-Systemen mit Structural Health Monitoring (SHM) bietet Brückeningenieuren eine verbesserte Lösung. SHM-Systeme basieren auf Beschleunigungssensoren, Dehnungsmessstreifen und anderen Arten von Sensoren, die an Schlüsselpunkten der Brücke angebracht werden. Beschleunigungssensoren können beispielsweise Schwingungen in der Mitte der Betonpfeiler messen oder das gesamte Bauwerk überwachen, um signifikante Änderungen der Eigenfrequenz der Brücke zu registrieren, die auf mögliche Schäden hinweisen. Die Qualität der Ergebnisse hängt von der Empfindlichkeit, dem Frequenzbereich, der Temperaturstabilität und der Linearität der Sensoren ab. Der Messtechnikspezialist Kistler bietet Beschleunigungssensoren mit einem breiten Frequenzbereich von 0 bis 1500 Hz und einem Betriebstemperaturbereich von -55 bis +125 C an. 

Structural Health Monitoring ermöglicht die Echtzeit-Überwachung von Brückenbewegungen, Vibrationen und Verformungen, während WIM-Systeme Daten über die Verkehrslast von normalen und überladenen Lastwagen erfassen. Dieser umfassende Ansatz ermöglicht präzise Berechnungen der verbleibenden Lebenserwartung einer Brücke über die Standardlastannahmen hinaus. 

In Zukunft könnten Weigh In Motion- und Structural Health Monitoring-Systeme mit Technologien von Drittanbietern erweitert werden, um detaillierte Daten von mehreren Standorten zu sammeln und tiefere Einblicke in die Muster des Schwerverkehrs in den einzelnen Staaten zu erhalten. Die KI-Technologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Aggregation und Analyse großer Datensätze und erleichtert ein datengesteuertes Verkehrsmanagement, um die Verkehrssicherheit zu erhöhen und Autobahnen und Brücken zu schützen. In Zukunft könnten die Lösungen von Kistler und eine vernetzte KI-gestützte Kameratechnologie noch detailliertere Daten liefern, die es den Verkehrsbehörden ermöglichen, die genauen Routen von überladenen Fahrzeugen zu verfolgen, nicht versicherte Autofahrer aufzuspüren und Strafzettel auszustellen.