Infrastrukturmanagement

  • Schnelle Öffnung der Regelwerke für digitale Technologien
  • Erfolgreiche Pilotprojekte in die Anwendung überführen
  • Digitale Zwillinge aller Ingenieursbauwerke erstellen
  • Sensortechnik bei Neubauprojekten mitdenken
  • Einsatz intelligenter Lebenszyklus- und Verkehrsmanagementsysteme forcieren

Modernisierung und Sicherheit von Brücken durch digitales Infrastrukturmanagement vorantreiben

Die Digitalisierung wird zur zentralen Grundlage der Mobilität von morgen, die vor allem eines zu leisten hat: Sie muss bedürfnisorientiert sein, das Leben einfacher und sicherer machen. Einnahmen aus der Lkw Maut und weitere Haushaltsmittel des Bundes müssen genutzt werden, um Erhalt und Ausbau der Verkehrsinfrastruktur zu gewährleisten und zukunftsfähige Konzepte einzuführen, die die Sicherheit und Verfügbarkeit der Verkehrsinfrastruktur steigern. Im Fokus steht dabei das intelligente Infrastruktur-Management, bei dem durch moderne Sensortechnik und cloudbasierte Systeme Informationen über Zustand und Modernisierungsbedarf der Verkehrsinfrastruktur generiert und verarbeitet werden.

Brückenbauwerke für Sicherheit und intelligentes Verkehrsinfrastruktur-Management aufrüsten

Als sensibelster Teil der Verkehrsinfrastruktur werden die etwa 39.600 Brücken mit einer Gesamtlänge von über 2100 km im Bundesfernstraßennetz durch den zunehmenden Personen- und Güterverkehr in besonderem Maße beansprucht. Wie sich an vielen Beispielen im gesamten Bundesgebiet zeigt, führen Brückenschäden und Sperrungen zu Staus, umfangreichen Umleitungen und wirtschaftlichen Verlusten. Der Großteil der Brückenbauwerke, insbesondere in den alten Bundesländern, wurde bereits zwischen 1965 und 1985 errichtet und bedarf in den kommenden Jahren umfangreicher Sanierungs- und Modernisierungsmaßnahmen.

Bisher basieren die Kenntnisse des Zustands von Brückenbauwerken ausschließlich auf Ergebnissen der handnahen Sichtprüfung. Die moderne Sensortechnik, die in anderen Anwendungsbereichen, z.B. Windenergie, schon längst zum Standard gehört, wird bei Infrastrukturprojekten - trotz Marktreife - in nicht ausreichendem Maße berücksichtigt. Eine schnelle Öffnung der Regelwerke für diese Technologien ist notwendig. Systeme, in denen Bestandsinformationen, Building Information Modeling (BIM) und Messdaten zusammengeführt und ganzheitlich analysiert werden, stellen hochinnovative Lösungen für ein effizientes Erhaltungsmanagement, von beispielsweise Brückenbauwerken, dar. Mit Hilfe dieser Systeme werden Entscheidern aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft situationsbezogen werthaltige Informationen bereitgestellt.

Die intelligente und zukunftsorientierte Bewirtschaftung der Infrastruktur (Asset Management) beruht dabei auf drei Säulen. Die erste Säule bilden smarte Sensornetzwerke, die flächendeckend und permanent Verkehrs- und Bauwerksdaten liefern. Zur zweiten Säule zählen Algorithmen und Künstliche Intelligenz, die entscheidende Schlüsselinformationen selektieren und zustandsorientierte Handlungsempfehlungen ableiten. Eine dritte Säule bildet die Vernetzung der Informationen über leistungsfähige Netzwerke zu einem intelligenten cloudbasierten Verkehrsmanagementsystem. Das alles erlaubt verbesserte Prognosen zur Bestandsentwicklung, automatisierte Variantenvergleiche, sichert Entscheidungen ab und verkürzt Planungsphasen und Reaktionszeiten für Reparatur oder Sanierung durch tagesaktuelle Informationen. Sensoren helfen dabei, auch zwischen den Prüfungen die Bauwerke zu beobachten und im Schadensfall oder bei schlechter Prognose bauliche und/oder verkehrliche Maßnahmen zu initiieren. Dadurch werden verzögerungsbedingte Folgekosten deutlich reduziert.

Vom Pilotprojekt zur breiten Anwendung

Erfahrungen aus Forschungsprojekten müssen auch unter dem Gesichtspunkt der Innovation in die Praxis umgesetzt werden. Die hier gewonnenen Erkenntnisse müssen zu Lösungen entwickelt werden und helfen dann, Mobilität in Deutschland verkehrsträger- und regionenübergreifend erlebbar zu machen. Mit Gaia X existiert hierzu ein sicheres europäisches Plattformkonzept für vielfältige Anwendungen auch im Verkehrssektor. Wegen des schlechten Brückenzustands und ihrer großen Bedeutung sollte der Fokus hierbei auf der sensorgestützten Überwachung von Brücken mit hohem Verkehrsaufkommen, Großbrücken und Brücken mit Sicherheitsdefiziten liegen. Kleine Pilotprojekte mit Standardisierungscharakter zeigen schnell das hohe Potenzial industrieller Lösungen. Die Effizienzgewinne werden schnell sichtbar, gute Lösungen können schnell skaliert und flächendeckend eingesetzt werden. Die Eignung von Messsystemen wird untermauert, offene Punkte in der Prozess- und Datenkette identifiziert, die Aussagekraft bestehender Zustandsinformationen verbessert und die Wirtschaftlichkeit nachgewiesen. So ist es möglich, auf Knopfdruck aktuelle Informationen für Politik, Betreiber und Bauwirtschaft zu liefern, dadurch Mittelvergabe, Verkehrsführung und Planungssicherheit deutlich zu verbessern und gleichzeitig die Sicherheit der Bauwerke jederzeit zu gewährleisten.

Ergänzend muss schon jetzt damit begonnen werden, alle Ampeln und Verkehrszeichen vernetzungsfähig zu machen, alle Parkplätze mit Sensorik auszustatten und die Telematik auf den Bundesautobahnen zum Standard zu erheben. Mit Hilfe der erhobenen Daten können neue Mobilitätskonzepte entwickelt werden, wenn sie unter strenger Beachtung datenschutzrechtlicher Bestimmungen für Lösungsanbieter nutzbar gemacht werden.

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