Infrastrukturmanagement und Sensorik

Digitales Infrastrukturmanagement für Sicherheit und Verfügbarkeit

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. Das Fundament der Mobilität der Zukunft ist eine gut ausgebaute Verkehrs­infrastruktur, die mit dem steigenden Mobilitätsbedarf der Bevölkerung Schritt hält. Der Investitionshochlauf im Verkehrsetat des Bundes muss genutzt werden, um Erhalt und Ausbau der Verkehrsinfrastruktur zu gewährleisten und zukunftsfähige Konzepte zu fördern, 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 den Zustand und Modernisierungsbedarf der Verkehrsinfrastruktur generiert und verarbeitet werden.

Brückenbauwerke als Testfeld für intelligentes Verkehrsinfrastruktur-Management
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, großen 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.

Cloudbasierte Systeme, in dem Bestands­informationen, Building Information Mo­­de­l­ing (BIM) und Messdaten zusammengeführt werden und Entscheidern aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft zugänglich gemacht werden, stellen eine innovative Lösung für die Verbesserung der Zustandsaussagen von beispielsweise Brückenbauwerken dar. Die intelligente und zukunftsorientierte Bewirtschaftung der Infrastruktur (Asset Management) beruht dabei auf drei Säulen:

  1. smarten Sensornetzwerken, die flächendeckend Verkehrs- und Bauwerksdaten liefern
  2. Algorithmen und Künstlicher Intelligenz, die entscheidende Schlüssel­informationen selektieren und zustandsorientierte Handlungsempfehlungen ableiten und
  3. Vernetzung der Informationen über leistungsfähige Netzwerke zu einem intelligenten cloudbasierten Verkehrsmanagementsystems.

Dieses cloudbasierte Konzept kann die Nutzbarkeit der Bauwerke signifikant erhöhen. Es erlaubt verbesserte Prognosen zur Bestandsentwicklung und verkürzt Planungsphasen und Reaktionszeiten für Reparatur und Sanierung durch tagesaktuelle Informationen. Es können also gezielte Maßnahmen abgeleitet werden, die eine bedarfsgerechte Mittelvergabe ermöglichen und damit Folgekosten reduzieren.

Pilotprojekte initiieren
Ergänzend zum Forschungskonzept des Expertennetzwerkes im BMVI sollte durch die im Aufbau befindliche Autobahn GmbH des Bundes ein Pilotprojekt initiiert werden, das die zu beforschenden Themen finanziert und dem Expertennetzwerk und der Forschungsinitiative mFUND (Modernitätsfonds) eine entsprechende Datenbasis für KI-basiertes Datenmanagement zur Verfügung stellt. Der Fokus sollte hierbei auf Brücken mit hoher Verkehrsbedeutung, Großbrücken und Brücken mit Sicherheitsdefiziten beispielsweise in Nordrhein-Westfalen, Bayern und Hessen liegen. Der Nutzen eines solchen Pilotprojekts für Politik und Wirtschaft wäre signifikant höher als die dafür notwendigen Investitionsmittel. So würde die Eignung von Messsystemen untermauert, offene Punkte in der Prozess- und Datenkette (rechtlich, technisch und kaufmännisch) identifiziert und die Wirtschaftlichkeit nachgewiesen. Die Autobahn GmbH könnte sich als Datendienstleister für Politik, Betreiber und Bauwirtschaft positionieren und durch effizientere Mittelvergabe, Verkehrsführung und Planungssicherheit ihre Leistungsfähigkeit deutlich steigern.

Sensorik breiter anwenden
Intelligentes Verkehrsinfrastruktur-Management mittels moderner Sensortechnik und cloudbasierten Informationssystemen stellt lediglich eines von vielen innovativen Konzepten dar, die Möglichkeiten der Digitalisierung für Verkehrsinfrastrukturprojekte zu nutzen. Es 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. Die erhobenen Daten müssen, unter strenger Beachtung datenschutzrechtlicher Bestimmungen, offen bereitgestellt und nutzbar gemacht werden, um neue Mobilitätskonzepte zu entwickeln.

  • Pilotprojekte durch Autobahn GmbH zeitnah initiieren
  • Marktreife Lösungen in Brückenbestand verbauen
  • Sensortechnik bei Neubauprojekten mitdenken
  • Erhobene Daten für Forschung bereitstellen
  • Intelligente Verkehrsmanagementsysteme weiter fördern

Roadmap Intelligente Mobilität

Auf dem Digital Gipfel 2017 der Bundesregierung wurde im Juni die „Roadmap Intelligente Mobilität“ vorgestellt. Sie richtet sich an Politik, Verwaltung sowie privatwirtschaftliche Akteure und formuliert konkrete Maßnahmen zur Förderung Intelligenter Mobilität in Deutschland.

Die Roadmap Intelligente Mobilität definiert sieben Handlungsfelder:

  1. Verkehrsträgerübergreifende Koordination aller Akteure
  2. Daten und Datenverfügbarkeit: (Echtzeit-) Daten lückenlos und verkehrsträgerübergreifend bereitstellen
  3. Verkehrsinfrastrukturen digital ertüchtigen, Bandbreite bedarfsgerecht entlang der Verkehrswege bereitstellen
  4. Interoperabilität von Verkehrsträgern, Infrastrukturen und Mobilitätsdiensteanbietern erzielen
  5. Rechtlich-regulatorischer Rahmen bedarfsgerecht und vorausschauend weiterentwickeln
  6. Öffentliche Förderung systematisch auf Gesamtansatz Intelligente Mobilität ausrichten
  7. Gesellschaftlichen Nutzen der Intelligenten Mobilität quantifizierten und kommunizieren

Im Fokus der Roadmap stehen die Rahmenbedingungen, die erfüllt sein müssen, damit eine intelligente Vernetzung zwischen den Verkehrssystemen und ihren Komponenten für alle Verkehrsträger hergestellt werden kann.  

Intelligente Verkehrsinfrastruktur wurde dabei als zentrales Element für eine vernetzte Mobilität identifiziert, nachdem sich die Diskussion zunächst auf das Thema autonomes Fahren konzentriert hatte. Als Stimme der Straßeninfrastruktur im Digital Gipfel-Prozess hat sich Pro Moblilität auch für die nachhaltige und flächendeckende Verfügbarkeit von Daten über den Zustand und die Nutzung der Infrastruktur eingesetzt.

Für die Erarbeitung der Roadmap wurden im Rahmen einer Bestandsaufnahme über 400 Projekte und bestehende strategische Ansätze systematisch erfasst. Auf dieser Basis sowie anhand von 23 Experteninterviews wurde das bereits Erreichte bilanziert und die verbleibenden Herausforderungen wurden identifiziert.

Deutschland besitzt demnach, aufgrund seines Angebots an Mobilitätsdienstleistungen und seiner gut ausgebauten Verkehrsinfrastruktur, eine gute Basis für den Transformationsprozess in eine intelligente Mobilitätswelt. Die bestehenden Ansätze sind aber zumeist auf die Optimierung von Teilaspekten Intelligenter Mobilität und einzelner Verkehrsträger ausgerichtet. Insgsamt bedarf es einer verkehrsträgerübergreifenden Strategie für Intelligente Mobilität. Die Roadmap liefert dazu konkrete Handlungsempfehlungen für die kommende Legislaturperiode. 

Zur Homepage Roadmap Intelligente Mobilität: http://roadmap-intelligente-mobilitaet.de
Download: Roadmap intelligente Mobilität

(Grafiken: Digital Gipfel 2017)