Forschungsprojekte

Im Folgenden geben wir Ihnen einen Überblick zu einer Auswahl an nationalen und internationalen Forschungsprojekten im Berereich des Infrastruktur-Asset-Managements, an denen wir derzeit arbeiten bzw. die wir bereits abgeschlossen haben.

 

Aktuelle Projekte

Weiterentwicklung der Bewertungsmethodik für kommunale Straßen

Ziel des im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen bearbeiteten Projektes ist es, eine Methodik zu entwickeln und diese im Rahmen von exemplarischen Erstanwendungen in einem abgegrenzten Stadtgebiet zu erproben, die eine verbesserte Beschreibung des Straßenzustands ermöglicht. Die bestehenden Zustandsindikatoren werden überprüft und erweitert, um eine verbesserte Zustandsbeschreibung im kommunalen Bereich in Hinblick auf den wirtschaftlichen Werteerhalt, die Gebrauchstauglichkeit und die Verkehrssicherheit sicherzustellen. Weitere Teilziele werden hierbei bearbeitet: Entwicklung von Bewertungsmethoden und Überarbeitung von Zusammenführungsalgorithmen, Erprobung der neuen Methodik sowie statistische Auswertung und Vergleich der Erfassungsergebnisse, Aussprache zur weiteren Verwendung der Forschungsergebnisse.

VSS-Analyseprojekt visZEB (visuelle Zustandserfassung und -bewertung in der Schweiz)

Die Daten der Zustandserfassung der Fahrbahnoberfläche stellen die Grundlage zur strategischen Erhaltungsplanung dar. In der Schweiz werden dazu unter anderem die Oberflächenschäden erhoben, wie dies in der VSS 40925 inkl. Anhang definiert ist. In der Praxis ergeben sich jedoch zunehmend Probleme in der Handhabung des beschriebenen Vorgehens der visuellen Erhebung und Bewertung. Einerseits ist der vorhandene Schadenkatalog mit seinen definierten Schadenbildern zu detailliert und unterschiedliche Schadenmerkmale sind schwierig voneinander abzugrenzen. Andererseits ergeben sich zusätzliche Bewertungsmöglichkeiten aufgrund neuer Erfassungs- und Auswerteverfahren der Zustandsdaten. Das Ziel dieses Analyseprojekts ist die Verbesserung der Bewertungsmethodik für die Schäden der Fahrbahnoberfläche anhand des Schadenkatalogs unter besonderer Berücksichtigung neuer Erhebungs- und Auswerteverfahren.

Ermittlung des Finanzbedarfs der Straßenerhaltung in Kommunen unter Berücksichtigung des Lebenszyklus und der Erhaltungsstrategien sowie Erarbeitung eines steuerungsrelevanten Kennzahlensystems

Für die Kommunen zählt die Straßenverkehrsinfrastruktur in einem beträchtlichen Ausmaß zum Anlagevermögen. Die Ermittlung des Finanzbedarfs zur Erhaltung dieses Vermögens ist wesentlich komplexer als im überörtlichen Straßennetz, wo sich das Erhaltungsmanagement auf Hauptverkehrsstraßen konzentriert. Kommunen müssen vor allem auch Erschließungsstraßen erhalten, Aufgrabungen für Ver- und Entsorgungsleitungen berücksichtigen und die stark begrenzte Fläche auf die verschiedenen Nutzungsarten aufteilen.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine Methodik zu entwickeln und diese im Rahmen von exemplarischen Erstanwendungen in den Kommunen zu erproben, die eine Ermittlung des Finanzbedarfs der Straßenerhaltung in den Kommunen ermöglicht. Dazu soll ein steuerungsrelevantes Kennzahlensystem entwickelt werden, bei dem sowohl die Lebenszyklen der Infrastrukturelemente als auch die zu wählenden Erhaltungsstrategien sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht abgebildet werden.

Weitere Infos unter: www.komfib.tech

Potenzial­untersuchung von Punktwolken für ingenieur­geodätische Zwecke

Verfahren für die Erzeugung und Auswertung von Punktwolken für ingenieurgeodätische Zwecke spielen eine immer grössere Rolle, beispielweise für die Erstellung und Nutzung von digitalen Zwillingen, die Inventarisierung, die Überwachung von Gebäuden und Baufortschritt sowie für die Fehlstellenerkennung.

Das Projekt beinhaltet eine Dokumentation der am Markt verfügbaren Messsysteme, die Gegenüberstellung von Aufwand und Nutzen sowie Handlungsempfehlungen für die umfassende Anwendung der Systeme für diverse Arbeitsprozesse und Bereiche im Kontext Strasse. Dabei wird auch das Potential wiederholter Erfassungen über den gesamten Lebenszyklus von Planung, Bau, Betrieb, Überwachung, Erhaltung und Rückbau evaluiert.

Abschätzung der Restnutzungsdauer von Brückenbauwerken durch Entwicklung und Erprobung hybrider Modelle

Prognosen über die Restnutzungsdauer von Brücken und deren Bauteilen sind essentiell, um die Erhaltungsstrategien zu optimieren.

In diesem Projekt werden mit einem hybriden Ansatz vorhandene Informationen aus Zustandsdatenbanken für Prognosen nutzbar, physikalische Schädigungsmodelle integriert und umfassendes Expertenwissen einbezogen. Die Zusammenführung der unterschiedlichen Ansätze erfolgt über statistische Verfahren, wobei die der jeweiligen Prognose zugrundeliegende Qualität berücksichtigt wird.

Entwicklung von Verfahren zur (teil-) auto­matisierten Erstellung von BIM-Modellen für Straßen­brücken im Bestand

Im Rahmen des Projektes soll ein Konzept zur (teil-)automatisierten Erstellung von BIM-Modellen auf der Grundlage der vorhandenen Daten sowie der mit modernen Vermessungstechniken gewonnener Punktwolken bestehender Brücken des deutschen Bundesfernstrassennetzes entwickelt werden. Damit soll der Aufwand zur Erstellung derartiger Modelle signifikant reduziert und die Grundlage für eine flächendeckende Erfassung von BIM-Modellen im gesamten Bundesfernstrassennetz geschaffen werden. Das Konzept soll in einem Prototyp umgesetzt und an praktischen Beispielen getestet werden.

Einsatz von Asphalt­bewehrungen zur Erhaltung von Straßen​

Im Strassenoberbau werden zum Teil Asphaltbewehrungen bei Erhaltungsmassnahmen im Hocheinbau und im Tiefeinbau eingesetzt. Ziel dieses Forschungsprojekts ist das Potenzial von Asphaltbewehrungen für die Anwendung in der Straßenerhaltung zu bewerten und die notwendigen methodischen Grundlagen für die Berücksichtigung in den Planungsprozessen zu schaffen. Dadurch wird eine optimale Nutzung bei der Erhaltung von Strassen gewährleistet. Es werden die in der Schweiz üblicherweise verwendeten Gitter betrachtet. Dabei soll eine Bemessungsmethodik für die Asphaltbauweise mit Gittern vorgeschlagen und die konstruktiven Regeln (Best Practice) hinsichtlich praktischer Aspekte in Bezug auf die Bewertung der Eigenschaften, den Einbau, die Kontrolle und die Leistungsbewertung festgelegt werden. Notwendige Anpassungen in den nationalen Normen (z. B. SN 640 324 und SN 640 733) werden dabei aufgezeigt.

Erhaltungs­management von bergmännischen Tunneln – Entwicklung eines Kosten­modells

Für den Strassenbetreiber ist die Kostenschätzung eines der wesentlichen Entscheidungselemente der Erhaltungsplanung. Im Wesentlichen soll ein Kostenmodell entwickelt werden, das im Rahmen der Erhaltungsplanung angewendet werden kann. Die Strukturierung der Kosten sollte so weit erfolgen, dass ein Vergleich zwischen den Kosten derselben oder ähnlichen Bauelementen resp. Bauelementgruppen machbar ist. Der Detaillierungsgrad sollte nicht zu tief sein und die Kosteneinheiten sollten für kompakte Elemente (Bauwerksteil) anwendbar sein. Das Kostenmodell wird die Kostenkennwerte für typisierte Erhaltungsmassnahmen an Objekt- bzw. Bauelementen definieren und für den Einsatz im Entscheidungsmodell zur Verfügung stellen. Bei der Erarbeitung erfolgt auch ein Quervergleich mit den vorhandenen Kostenstrukturen für Kunstbauten, Trassee und elektromechanischen Anlagen.

Erhaltungs­management von bergmännischen Tunneln – Entwicklung eines Entscheidungs­modells

Im Einzelprojekt EP4  wird ein breit aufgestellter Lösungsansatz mit einer kombinierten Entscheidungsfindung verfolgt. Die unterschiedlichen Schadensprozesse (verfolgbare und nicht verfolgbare) werden in Hinblick auf ihr aktuelles und zukünftiges Schädigungspotential analysiert. Für verfolgbare Schadensprozesse wird auf bewährte Verfahren der Entscheidungs­findung unter Berücksichtigung von Unsicherheiten für die Ermittlung von langfristigen Handlungsoptionen und deren Kosten zurückgegriffen. Für nicht verfolgbare, im Verborgenen stattfindende Schadensprozesse – ein eventuell dadurch hervorgerufenes Versagen tritt damit unerwartet auf – werden Risikobetrachtungen im Entscheidungs­modell verwendet. Dieser Ansatz lässt sich auch weiter auf plötzliche Ereignisse, wie z.B. Naturgefahren, generalisieren. Insbesondere unterstützt der vorgeschlagene Ansatz die sogenannten “what-if” Analyse, was v.a. dann zu Gute kommt, wenn die übergeordneten Interessen berücksichtigt werden müssen.

Infrarob

Beschäftigte auf Strassenbaustellen sind einer Vielzahl an potentiellen Gefahren und Immissionen durch den vorhandenen Verkehr und die eingesetzten Bau­maschinen ausgesetzt. Das Ziel des internationalen Projektes InfraROB ist es, den Arbeitsschutz auf Strassenbaustellen zu erhöhen. Um dieses Ziel zu erreichen, sollen innerhalb des Projektes Verfahren zur Automatisierung, zum Einsatz von Robotertechnik und zur Modularisierung der Bauprozesse bei Neubau, Ausbau und Erhaltung der Strasseninfrastruktur entwickelt und getestet werden. Damit sollen der Arbeitsschutz verbessert, die Kosten für sich wiederholende Aufgaben gesenkt sowie die Verkehrssicherheit und die Verfügbarkeit der Verkehrs­infrastruktur erhöht werden.

COST Action TU1406

Im Rahmen der europäischen Arbeitsgruppe COST-Aktion TU1406 arbeitete Herr Dr. Rade Hajdin an der Erstellung von Qualitätsspezifikationen für Straßenbrücken mit. Basierend auf dieser Zusammenarbeit wurde die Gruppe Eurostruct gegründet. Erfahren Sie mehr zu der europäischen Vereinigung zur Qualitätskontrolle von Brücken und Bauwerken hier:

https://eurostruct.org/

Abgeschlossene Projekte

SAFE-10-T

Innerhalb des Projektes SAFE-10-T erarbeitet IMC einen webbasierten Prototypen zur Unterstützung der Entscheidungen im Erhaltungs­management (Decision Support Tool – DST). Die Zielgruppe des DST sind Eigentümer/Betreiber von Verkehrs­netzen, die präventive Massnahmen für ihre Anlagen angesichts verschiedener Bedrohungen (z. B. Naturgefahren, fortgeschrittener Verfall, etc.) planen, die für alle Beteiligten der Verkehrs­infrastruktur schwerwiegende Folgen haben können. https://www.safe10tproject.eu/

SAFEWAY

Das Ziel des europäischen Projektes SAFEWAY ist die Entwicklung und Erprobung eines webbasierten Prototyps zur Nutzung von Echtzeitverkehrsdaten. Das Tool soll im Falle von kurzfristig eintretenden, nicht planbaren Ereignissen, wie z. B. Verkehrsunfällen oder dem Ausfall von einzelnen Elementen der Verkehrsinfrastruktur, auf Basis von Echtzeitdaten die betroffenen Verkehrsteilnehmenden frühzeitig warnen und den Infrastrukturbetreiber bei der Planung und Auswahl von angemessenen Reaktionensmassnahmen unterstützen.

https://www.safeway-project.eu/

ProZENT

Das Ziel des ProZEnt-Projektes ist die Weiterentwicklung eines probabilistischen Ansatzes zur Prognose der Zustandsentwicklung von Fahrbahnen. Hierbei sollen sowohl der Einfluss der Messunsicherheit sowie der materialspezifischen Variabilität auf die Zustandsentwicklung modelliert werden. Die IMC ist innerhalb des Projektes u. a. für die Implementierung des entwickelten Modells und der damit verbundenen Algorithmen innerhalb eines Prototypens verantwortlich. Mittelfristig sollen die Ergebnisse des Projektes in die Abläufe der bestehenden Pavement Management Systeme integriert werden.

AMSFree

Im Rahmen des Projektes AMSfree wird die Architektur von bestehenden Infrastruktur Asset Management Systemen (IAMS) der nationalen Strassen­bauverwaltungen sowie die darin enhaltenen Informationen analysiert. Dies erfolgt mit dem Ziel, detaillierte technische Anforderungen zu ermitteln, die für eine Verknüpfung von IAMS und dem Building Information Modeling (BIM) auf makro- und mikroskopischer Ebene notwendig sind.

http://amsfree.eu/

BIM4AMS

Das Ziel des Projektes BIM4AMS ist es, die über die Lebensdauer von Strassen­befestigungen relevanten baustoff­technischen Daten in ein konsistentes und durchgängiges BIM-Konzept für das Asset Management der Strassen­infrastruktur nutzbringend zu integrieren und mit den bereits vorhandenen Asset Management Daten sinnvoll zu verknüpfen.
http://bim4ams.tech/

MAPFALKE

Die Zustandsentwicklung von Fahrbahnen wird u. a. von den verwendeten Baumaterialien und deren baustofftechnischen Eigenschaften bestimmt. Das Ziel des Forschungs­projektes mapFALKE ist die Weiter­entwicklung von Prognose­modellen zur verbesserten Abschätzung der langfristigen Kosten in der Erhaltungs­planung. Dies wird durch die Integration von baustofftechnischen Daten und die Heranziehung erweiterbarer Kalibrier­verfahren in die Modelle zur Zustands­prognose erreicht.

Reliability-Based Structural Monitoring

In diesem Projekt wurde ein Konzept für zuverlässigkeitsbasierte Inspektionen an Bauwerken entwickelt sowie dessen technische Lösung in einem Prototyp umgesetzt. Für die Abschätzung eines Zuverlässigkeitsindexes wurden Bayes’sche Netze definiert, in denen alle Eingangsparameter und deren Verteilungsfunktionen berücksichtigt werden.

Zukünftige Entwicklung eines Tools für ein indikatoren­gestütztes, verkehrsträger­übergreifendes Lebenszyklus­management von Infrastruktur­bauwerken

Ziel des Projektes ist es, auf der Grundlage einer internationalen Literaturstudie, auf Basis von Expertenbefragungen im Rahmen von Workshops und anhand der vorhandenen Datengrundlagen der drei Verkehrsträger ein indikatorgestütztes Tool zu konzipieren, welches für ein zukünftiges Lebenszyklusmanagement von Infrastruktur­bauwerken genutzt werden kann. Hierbei sollen insbesondere auch die aktuellen Entwicklungen in Bezug auf neue Formen der Datengewinnung und -verarbeitung bei der Zustandserfassung von Ingenieurbauwerken unter der Verwendung eines Bayes’schen Ansatz Berücksichtigung finden. Auf Basis der Sichtung und Bewertung der verfügbaren Datengrundlagen soll schliesslich ein IT-Prototyp entwickelt und exemplarisch auf Beispieldaten angewendet werden.
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