Das digitale Straßennetz als professioneller Einstieg in prädiktives Erhaltungsmanagement und Smart City Lösungen
Viele Kommunen haben schon vereinzelt Anwendungen aus dem umfangreichen Smart City Portfolio getestet (Parkraumüberwachung, Ladepunktbelegung, Bodenfeuchte, Luftqualität, Radverkehrsmessung etc.). Die entstandenen Insellösungen sind geeignet, die grundsätzliche Machbarkeit zu testen oder die Eignung der eigenen IT-Strukturen zu verproben. Sie sind jedoch in der Regel nicht skalierbar, weil die Einbindung in den Bestand fehlt. Gemeint ist hier ein systematisiertes und am Nutzen orientiertes digitales Abbild der Kommune, was nicht auf 3D-Visualisierung oder Punktwolken reduziert werden kann. Im Fokus steht vielmehr eine objektbezogene, vernetzte Abbildung der öffentlichen Infrastruktur (kommunale Assets) mit allen Eigenschaften (Attributen). Für die Verkehrsinfrastruktur sind das beispielsweise Straßen, Brücken, Radwege, Ampeln, Schilder, Laternen etc., ergänzt durch vorhandene Zustandsinformationen oder kaufmännische Kennzahlen.
Digitalisierung macht Straßen sicherer, langlebiger, wirtschaftlicher und nachhaltiger!
Vernetzte Informationen reduzieren Haftungsrisiken, ermöglichen das Erkennen kritischer Netzbereiche, validieren Vermögensbewertung sowie Erhaltungsplanung und verbessern damit die finanziellen und personellen Ressourcen.
Kommunen wissen zu wenig über den Zustand ihrer Straßen. Eine gute Situationsbeschreibung liefert das Gutachten des Rechnungshofes Rheinland-Pfalz nach § 111 Abs. 1 LHO zur systematischen Erhaltungsplanung von Gemeindestraßen aus dem Jahr 2020.
Danach sparen Kommunen bis zu 50 % der bisherigen Kosten durch die mit der Digitalisierung verbundene Optimierung des Erhaltungsmanagements.
Danach sparen Kommunen bis zu 50 % der bisherigen Kosten durch die mit der Digitalisierung verbundene Optimierung des Erhaltungsmanagements.
Nur 2 % kennen den Aufbau ihres Straßennetzes vollständig, aber ein Drittel gar nicht!
Die Folgen sind erhöhtes Unfall- und Schadensrisiko, Planungsdefizite, unwirtschaftlicher Einsatz der knappen Mittel oder Überlastung der Straßen aufgrund Unkenntnis der tatsächlichen Eigenschaften (zum Beispiel bei der Schwertransportplanung).
Doch wie setzt sich der Zustand der Straße zusammen, wie misst man ihn hinreichend genau und wie hoch sind Aussagekraft und Kosten?
Wir haben acht Methoden der Zustandserfassung verglichen, damit sie die richtige Entscheidung treffen!
Die visuelle Erfassung ist zeitaufwendig und subjektiv. Sie hat daher eine geringe Reproduzierbarkeit und führt zu Ungenauigkeiten bei der Georeferenzierung. Heute kann der Zustand der Oberfläche digital ermittelt werden – anhand prozessierter Messdaten, Laserscans oder Bilddaten. Ingenieurmodelle und KI-Analysen liefern als Ergebnis ortsscharfe und klassierte Schäden – und damit auch wichtige Basisinformationen für die Verkehrssicherung. Eine genaue Georeferenzierung ist erforderlich, da bereits geringfügige jahrgangsübergreifende Verschiebungen der Geokoordinaten zu erheblichen Zustandssprüngen auf den betrachteten Straßenabschnitten führen. Das Erkennen von Trends und die Ableitung von Prognosen wird dadurch erschwert.
Es sollten auch für Nebenflächen (Rad- und Fußverkehrswege) Zustandsdaten erhoben werden. Radfahrer definieren jedoch andere Qualitäts- und Komfortkriterien als nur den Oberflächenzustand des Radweges. Kühne Digital weiß, welche das sind und wie sie erfasst werden können.
Zur Bewertung der strukturellen Substanz von Straßen für die Erhaltungsplanung werden Informationen zum Aufbau benötigt. Sie kommen aus Bohrkernen, historischen Bauinformationen und Luftaufnahmen, Tragfähigkeitsmessungen oder Georadar.
64 % der befragten 175 Kommunen erheben weder Zustands- noch Aufbaudaten! Immerhin 25 % der Kommunen bewerten die Substanz. Die Zahl ist zu Unrecht so niedrig, denn der Aufwand für die Erfassung verwendbarer Aufbaudaten ist durchaus vertretbar.
Um Zustand, Prognose (Alterungsfortschritt) sowie die Ursachen für Verschlechterungen besser bewerten zu können, sind auch Verkehrslastinformationen notwendig. Oft werden hierfür komplexe mathematische Modelle bemüht, die jedoch innerstädtisch unzuverlässige Ergebnisse liefern. Seit einiger Zeit haben wir zur messtechnischen Erfassung eine zuverlässige, sehr preiswerte und smarte IoT-Lösung!
Auf Basis von strategischen Vorgaben und Optimierungsmodellen (Kosten, Verkehrsfluss, Lebensdauer oder Zustand) werden netzweite Maßnahmenvorschläge abgeleitet und anhand von tagesaktuellen Kostenkennzahlen und Budgetgrenzen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Nutzen bewertet. Daraus lässt sich eine kurz-, mittel- und langfristige Erhaltungs- und Haushaltsmittelplanung ableiten.
Optimierungspotenzial bieten laut Studie abgestimmte Gemeinschaftsmaßnahmen Verkehr, (Ab)-Wasser, Energie, Telekom), der Einsatz grabenloser Verfahren und Leerrohre, die zustandsabhängige Verkehrssteuerung insbesondere für GST, die Einhaltung der Baubedingungen (zum Beispiel Asphalttemperatur), Qualitätskontrollen in der Bauphase, Aufgrabungsmanagement, Maßnahmenpläne für Extremwetterereignisse und andere Auswirkungen des Klimawandels (Vulnerabilität). Doch auch für diese Anregungen gibt es bereits Lösungen!
Unser Projektansatz basiert auf der kommunalen Bestandssituation.
Ziele sind
- die Bewertung und Nutzbarmachung vorhandener Daten
- die Konzeptionierung und Integration neu zu erhebender Daten
- die Optimierung der IT-Umgebung
- die Ableitung von Arbeitspaketen
- der Nachweis der Wirtschaftlichkeit.
