Intressanta framsteg breddar vägen mot ett simuleringsverktyg för vägproduktion

Forskningsprojektet "Simulation and visualization of road construction" startade 2016 med syfte att utveckla ett simulerings- och visualieringsverktyg som ska underlätta identifiering av byggnationstekniska problemområden i dagens vägproduktioner, för att på så sätt skapa förutsättningar för en kvalitets- och kostnadseffektivitetsökning vid nyproduktioner och underhållsarbeten. Projektet har utvecklats med stora framsteg och hösten 2017 togs ytterligare ett steg mot ett större, fullskaligt projekt genom att en ansökan om nya forskningsmedel lämnades in. I slutet av april 2018 godkände Vinnova ansökan och genom de nya anslagen från InfraSweden 2030 kan projektet, nu benämnt "DigiRoad", fortsätta till minst 2021.
​- Vårt mål är att utveckla en simuleringsmetod för lastning, utbredning och kompaktering av bergmaterial vid vägproduktion, en metod som i slutändan är tänkt att bidra till en förbättring av det svenska vägnätet, med ökad livslängd och minskat underhåll, högre kostnadseffektivitet och förbättrade miljöaspekter. Resultaten från den initiala delen av projektet är så intressanta att vi tagit fram en bredare ansökan om medel för en fortsättning och utökning av projektet. Och glädjande nog har Vinnova/InfraSweden 2030 godkänt vår ansökan om en fortsättning fram t o m 2021, så steg två är nu igång.
     Så summerar Johannes Quist, ansvarig forskare vid Fraunhofer-Chalmers-Centrum, nuläget i forskningsprojektet DigiRoad.
     Det initiala projektet, kallat "Simulation and visualization of road construction", var ett samarbete mellan Chalmers Styrkeområde Samhällsbyggnad, Fraunhofer Chalmers Centrum för industrimatematik (FCC) och NCC. I och med den nya ansökan har projektet bytt namn till "DigiRoad", och ytterligare aktörer har tillkommit, förutom de tidigare parterna ingår nu också Volvo CE, Dynapac samt forskargruppen Chalmers Rock Processing Systems i projektgruppen.
     Vid vägbyggnation byggs underlaget vanligtvis upp av flera, bundna och obundna, lager av bergmaterial. Beroende på hur dessa lager byggs upp och på bergmaterialets karaktär kan vägens egenskaper, såsom till exempel bärighet, funktion och livslängd, variera och varieras. Processerna studeras systematiskt, och områden man tittar på är bland annat tjockleken på de olika lagren, storleksfördelningen och segregeringseffekter samt vilket/vilka material som ska användas och hur kompakteringen av materialet bör genomföras. Idag sker den planeringen på ett mer övergripande plan.

Ett verktyg som möjliggör utvärdering i förväg genom simulering
Målet med projektet är ett verktyg som möjliggör simulering i förväg av delmoment i vägproduktionsprocessen, för att på så sätt kunna konkretisera åtgärder som kan effektivisera den svenska vägproduktionen, såväl kvalitets- som kostnadsmässigt.
     - Att utvärdera det experimentellt har alltid varit svårt, fortsätter Johannes. Utvärderingarna är idag begränsade till vad som blir fysiskt mätbart i fält. Syftet med det pågående forskningsprojektet är att utveckla ett verktyg som ger möjlighet att i förväg simulera processen, och med en mycket hög upplösning – ner på enskild partikelnivå.
     Den simuleringsmetod som används är Diskret elementmetod (DEM), eller ”partikelsimulering” som Johannes kallar det till vardags.
     - Vi hoppas på att tillsammans inom konsortiet kunna utveckla vägproduktionen på flera olika plan. Gränsen går inte vid att simulera för en optimering av ingående väglager, utan vi tittar även på möjligheter att optimera maskingeometrin, såväl ur kvantitets- som kvalitetshänseende, till exempel i hanteringen av bergmaterialet. I det första steget av projektet arbetade vi i huvudsak i digitala miljöer, men med det nu påbörjade steg två av projektet är tanken att gå vidare med fullskaleförsök, med riktiga anläggningsmaskiner och att validera metoden genom experiment ute i bergtäkt. Vi som jobbar med projekSyntolkning: Johannes Qvist, foto.tet ser de stora möjligheterna och användbarheten i metoden, och vi ser alla mycket fram emot fortsättningen av projektet och de tuffa utmaningar som väntar.



Johannes Quist, Fraunhofer Chalmers Centre.


Video: Fraunhofer Chalmers Centre
Text: Agneta Olsson

Publicerad: to 14 jun 2018. Ändrad: to 21 jun 2018