Themenfeld 3: Zuverlässige Verkehrsinfrastruktur

Die Verkehrsinfrastruktur verlässlicher gestalten

Ein zuverlässiges und sicheres Verkehrssystem zu gewährleisten, ist eine der zentralen Aufgaben des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV). Hieran wirken viele tausende Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im nachgeordneten Bereich an Straßen, Schienen und Wasserstraßen mit. Die Forschenden im Themenfeld Zuverlässige Verkehrsinfrastruktur des BMDV-Expertennetzwerks unterstützen die Anwenderinnen und Anwender hierbei auf verschiedenen Ebenen. Sie entwickeln Werkzeuge zur Zustandserfassung von Bauwerken sowie an einen zukünftig veränderten Verkehrsbedarf und/oder dem Klimawandel angepasste Bauweisen. Darüber hinaus entwickeln sie Handlungshilfen zur Bewertung der Resilienz von Bauwerken und Strategien zur Minimierung des Risikos von Schädigungen durch extreme Ereignisse. Die Arbeiten beziehen sich dabei auf den gesamten Lebenszyklus der Bauwerke und zielen auf ein resilientes, das heißt störungsunempfindliches Verkehrssystem ab. Die Expertinnen und Experten betrachten die Verkehrsinfrastruktur der verschiedenen Verkehrsträger dazu als großes Ganzes, so dass sich der Geist des BMDV-Expertennetzwerks hier in besonderer Weise zeigt.

Überblick über die thematischen Schwerpunkte des Themenfeldes Zuverlässige Verkehrsinfrastruktur Quelle: Themenfeld 3

Thematische Schwerpunkte

Wie kann die Zuverlässigkeit der Verkehrsinfrastruktur weiter erhöht und dauerhaft und effizient erhalten werden? Dieser Forschungsfrage widmen sich vier aufeinander aufbauende Schwerpunktthemen:
Die Forschenden im Schwerpunktthema Zustandserfassung und -bewertung befassen sich mit innovativen Verfahren zur Bewertung des aktuellen und des zu erwartenden Zustandes der bestehenden Bauwerke der Verkehrsinfrastruktur. Hierzu zählen die reguläre visuelle Bauwerksprüfung, verschiedene Methoden der Fernerkundung, zerstörende und zerstörungsfreie Prüfverfahren sowie die Dauerüberwachung (Monitoring) mit Hilfe von Sensorik. Die verschiedenen Ansätze sollen sich zukünftig ergänzen und in moderne digitale Informationssysteme für das Bauwerksmanagement einfließen.

Im Schwerpunktthema Zuverlässigkeit, Risiko, Resilienz betrachten die Expertinnen und Experten die Wirkungen extremer disruptiver Ereignisse wie Großunfälle, Brände oder Wetterextreme auf die Verkehrsinfrastruktur. Risikobasierte Verfahren und Verhaltensmodelle sollen die Verfügbarkeit dieser Bestandsbauwerke vorausschauender und zuverlässiger sicherstellen. Die Forschenden erarbeiten Handlungshilfen zur Bewertung der Resilienz von Ingenieurbauwerken und entwickeln neue Kennzahlen auf der Grundlage von Zustandsbewertungen. So können beispielsweise Instandsetzungsmaßnahmen priorisiert werden. Bei extremen Wetterereignissen, wie Stürmen oder Starkregen, ermöglichen Vorhersagen der aktuellen Wetterentwicklung eine verbesserte Verfügbarkeit der Verkehrsinfrastruktur, da Resilienzmaßnahmen frühzeitig eingeleitet werden können. Das Wissen über den wahrscheinlichen Verlauf eines Ereignisses kann genutzt werden, um Schäden und Ausfallzeiten der Verkehrsinfrastruktur zu minimieren. Im Rahmen des BMDV-Expertennetzwerks entwickeln die Forschenden beispielsweise ein automatisches Abflussregelungssystem für die Stauhaltung in Flüssen bei extremen Niederschlägen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Schwerpunktthemas Lebenszyklusmanagement konzipieren ein indikatorbasiertes, verkehrsträgerübergreifend nutzbares Lebenszyklusmanagement (LZM). Sie tragen so dazu bei, die Lebensdauer von Verkehrsbauwerken zu erhöhen und Bauwerke den sich ändernden Verkehrsbedarfen gezielt anzupassen. So stellen sie die Zuverlässigkeit der Bauwerke, beginnend von der Planung bis zum Abbruch über den gesamten Lebenszyklus sicher. Das LZM-System ist stark mit den anderen drei Schwerpunktthemen verzahnt: es greift dadurch auf innovative Ansätze zur Zustandserfassung und Zuverlässigkeitsbewertung sowie auf optimierte Bauverfahren zurück. Die Ergebnisse des Schwerpunktthemas unterstützen die Anwenderinnen und Anwender bei der Priorisierung und Terminierung von Baumaßnahmen. So fördert die Forschung innerhalb des BMDV-Expertennetzwerks eine wirtschaftlichere Unterhaltungspraxis für die Verkehrsinfrastruktur.

Zum Erhalt der Verkehrsinfrastrukturen werden zukünftig deutlich mehr (Bau-)Maßnahmen durchgeführt werden müssen, und dies möglichst auch unter Betrieb. Das Schwerpunktthema Optimiertes Bauen unter Verkehr nimmt sich dieser Problematik an. Ein Hauptziel dieses Schwerpunktthemas ist es, Erkenntnisse, Verfahren und Methoden von (Bau-)Maßnahmen unter Verkehr bereitzustellen und zu optimieren. So maximieren die Arbeiten der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit der Verkehrswege bei der Durchführung von Instandsetzungs- beziehungsweise Ersatzmaßnahmen. Im Besonderen erforscht und standardisiert das Themenfeld den Einsatz und die Instandsetzung massiger Betonfertigbauteile, die Erhaltungsmaßnahmen beschleunigen und somit Beeinträchtigungen des Verkehrs minimieren können.

Ergebnisse

• Mittels neuer innovativer Methoden wie beispielsweise aus der Fernerkundung werden Bauwerksuntersuchungen erleichtert und beschleunigt.
• Ein verkehrsträgerübergreifender konzeptioneller Bewertungsrahmen wurde entwickelt, um die Resilienz des Verkehrssystems, beispielsweise gegenüber extremen Wetterereignissen, zu erhöhen.
• Die Nutzungsdauer von Stahlbauteilen kann durch das neu entwickelte „Smart Repair“-Verfahren für Korrosionsschutzbeschichtungen an Stahlwasserbauwerken deutlich verlängert werden.
• Große Potenziale für die Beschleunigung von Planungs- und Bauprozessen wurden durch innovative Bauverfahren und verkehrsträgerspezifische Standardisierungen aufgezeigt.