Digitales Testfeld Autobahn - Intelligente Brücke - Synchronisation von Sensorik und automatisierte Auswertung von Messdaten

Digitales Testfeld Autobahn – Smart Bridge - Synchronization of sensor technology and automated analysis of measurement data

  • Deutschland verfügt über eine gut ausgebaute Infrastruktur. Deutschland ist auch ein hochfrequentiertes Transitland. Der Verkehr allgemein und der Straßenverkehr insbesondere sind relevante Wirtschaftsfaktoren. Die kontinuierliche Schaffung und Erhaltung eines Netzes von Ingenieurbauwerken im Verkehrssystem Straße sind Ziele des verschiedener Management Systeme. Die Systeme leben von den vorhandenen Daten. Hierzu zählen Daten des Verkehrs und Daten des Status des Bauwerkes. Im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms „Straße im 21. Jahrhundert“ des Bundesministeriums (BMVI) wurden Forschungsvorhaben gefördert, die sich u. a. mit der Entwicklung neuer Konzepte und Technologien zur Bereitstellung solcher Datenbestände befassen. Alle bisherigen Forschungs- und Praxisprojekte betrafen Bestandsbrücken und verfolgten das Ziel eines objektspezifischen Verkehrslastmodells bzw. einer Überwachung eines vorhandenen Schadens. Eine Weiterentwicklung des Einsatzes für Brücken von Beginn der Verkehrsfreigabe für einen weiteren Dauerbetrieb fehlt (national und international). Mit der Pilotstudie „Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn sollen gemäß einer Konzeption der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) die bisherigen Entwicklungen des BASt-Forschungscluster „Intelligente Brücke“ umfänglich demonstriert und damit bundesweit zugänglich gemacht werden. Zu diesem Zweck hat die Bayerische Straßenbauverwaltung im Rahmen des vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geplanten Digitalen Testfeldes Autobahn das Bauwerk BW402e im Bereich des AK Nürnberg, Richtungsfahrbahn Regensburg (Verbindungsrampe A3 zur A9) zum Ausbau zur intelligenten Brücke vorgesehen. Die Brücke ist ein Neubau. Im Fokus der „Intelligenten Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn“ stehen die Schwerpunkte „Einwirkungsüberwachung und Analyse“, „Intelligente Fahrbahnübergänge und Lager“ sowie „Intelligente Sensornetze“. Den Kern der „Intelligenten Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn“ bilden die Messsysteme neben der Datenanalyse, Bewertung und Visualisierung von Ergebnissen sowie dem Datenmanagement. Im Bauwerk 402e am Autobahnkreuz Nürnberg sind fünf verschiedene Messsysteme installiert. Dabei sind konventionelle Systeme und Systeme in Erprobung kombiniert. Die unterschiedlichen Systeme, die unabhängig voneinander entwickelt wurden, dienen so einem gemeinsamen Ziel, gestatten Referenzen und einem ganzheitlichen Erfahrungsgewinn. Der vorliegende Schlussbericht dokumentiert in diesem Gesamtkontext die Bearbeitung des Forschungsprojektes „Digitales Testfeld Autobahn - Intelligente Brücke - Synchronisation von Sensorik und automatisierte Auswertung von Messdaten“. Im Rahmen der Bearbeitung werden vorhandene Algorithmen und Methoden angewendeten und weiterentwickelt, um aus den Messdaten sowohl die Erkennung von überfahrenden Fahrzeugen zu realisieren als auch Kennwerte des Status des Bauwerkes zu ermitteln. Wesentlicher Projektschwerpunkt ist dabei die Realisierung der vollständig automatisierten Datenauswertung, Datenaufbereitung und Datenpublikation vor Ort. Die Messdaten für diese Auswertungen stammen dabei aus dem Messsystem an der Brücke, am Lager und am Fahrbahnübergang. Daten aus den anderen Messsystemen werden als Referenzquellen herangezogen. Aus diesem Ansatz heraus ist die zeitliche Synchronisation von Messdaten aus verschiedenen, heterogenen Systemen ein zusätzlicher Schwerpunkt des Projektes. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Erprobung und Weiterentwicklung des drahtlosen Sensornetzes. Auch hieraus können Referenzdaten für die anderen Systeme gewonnen werden. Alle erfassten und aufbereiteten Daten müssen systematisch gehalten, gesichert und publiziert werden. Diese Anforderungen bilden einen weiteren Schwerpunkt der Projektbearbeitung. Die Entwicklung einer Web-basierten Ergebnispublikation ist dabei eine wesentliche Zielstellung.
  • Germany has a well-developed infrastructure. Germany is also a highly frequented transit country. Traffic in general and road traffic in particular are relevant economic factors. The continuous operation and maintenance of a network of engineering structures in the road transport system are the objectives of the various management systems. The systems depend on the available data. This includes data on traffic and data on the status of the structure. Within the framework of the National Innovation Program "Straße im 21. Jahrhundert" of the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure (BMVI), research projects have been funded which, among other things, deal with the development of new concepts and technologies for the provision of such data sets. All previous research and practical projects concerned existing bridges and pursued the goal of an object-specific traffic load model or monitoring of existing damage. Systems for continuous operation at bridges from the beginning of traffic release are missing (national and international). The pilot study "Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn" is intended to comprehensively demonstrate the previous developments of the BASt research cluster "Smart Bridge" according to a concept of the Federal Highway Research Institute (BASt) and thus make them accessible nation-wide. For this purpose, the Bavarian Road Construction Administration has planned the BW402e structure in the area of the Nuremberg freeway junction, directional roadway Regensburg (connecting ramp A3 to the A9 motorway) for expansion into a Smart Bridge within the framework of the ”Digitales Testfeld Autobahn” planned by BMVI. The bridge is a new construction. The focus of the "Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn" is on "Monitoring and Analysis of Strcuture Actions and Reactions", "Intelligent Expansion Joints for roadway bridges and Bearings" and "Intelligent Sensor Networks". The core of the "Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn" is formed by the measuring systems in addition to data analysis, evaluation and visualization of results and data management. Five different measuring systems are installed in structure BW 402e at the Nuremberg freeway junction. Conventional systems and systems under test are combined. The different systems, which were developed independently from each other, thus serve a common goal, allow references and a holistic gain of experience. In this overall context, the final report documents the processing of the research project "Digitales Testfeld Autobahn - Smart Bridge - Synchronization of sensor technology and automated analysis of measurement data". Within the scope of the project, existing algorithms and methods are applied and further developed in order to realize the detection of passing vehicles and to determine characteristic values in relation to the status of the structure from the measured data. The main focus of the project is the realization of fully automated data evaluation, data preparation and data publication on site. Measurement data generated by sensors on the bridge, bearing and expansion joint are used for the above mentioned evaluations. Data from the other measuring systems are used as reference sources. Based on this approach, the temporal synchronization of measurement data from different, heterogeneous systems is an additional focus of the project. Another focus is the testing and further development of the wireless sensor network. Reference data for the other systems can also be obtained from this. All collected and processed data must be systematically stored, secured and published. These requirements are a further focus of the project work. The development of a web-based publication of results is a major goal.

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Metadaten
Author:Ursula Freundt, Sebastian Böning, Stefan Fischer
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-26509
ISBN:978-3-95606-687-0
ISSN:0943-9293
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (177)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2022/04/29
Date of first publication:2022/04/29
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2022/04/29
Tag:Autobahn; Brücke; Sensoren
Bridge; Highway; Sensors
Number of pages:189
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 15.0631
Digitales Testfeld Autobahn - Intelligente Brücke
Synchronisation von Sensorik und automatisierte Auswertung
von Messdaten

Fachbetreuung
Sarah Windmann

Referat
Stahlbau, Korrosionsschutz, Brückenausstattung
Institutes:Abteilung Brücken- und Ingenieurbau
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt / Link zum Urhebergesetz

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