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Das Bundesfernstraßennetz ist verschiedenen Herausforderungen wie u.a. das gesteigerte Verkehrsaufkommen und die hohe Altersstruktur der Bauwerke ausgesetzt. Aktuell basiert das Erhaltungsmanagement von Brücken auf regelmäßigen Bauwerksinspektionen, die weitestgehend aus einer visuellen Bewertung bestehen. Um den derzeitigen Herausforderungen adäquat zu begegnen sowie vorausschauend handeln zu können, müssen neue, effektive und effiziente Lösungen gefunden werden. Daher hat die BASt 2011 den Forschungsschwerpunkt „Intelligente Brücke“ ins Leben gerufen. Unter Verwendung digitaler Technologien und Methoden wurde damit eine Grundlage für ein prädiktives Erhaltungsmanagement geschaffen, welches Bauwerkseigentümer bei der Gewährleistung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ihrer Bauwerke unterstützen soll.
Im Rahmen dieses Berichts wurden die relevanten zumeist konzeptionellen Arbeiten aus den Jahren 2011 bis 2020 zusammengestellt. Der Fokus liegt dabei auf den Aspekten Datenerfassung, -aufbereitung, -analyse und -bewertung, -management sowie Qualitätssicherung. Die erfolgten Arbeiten bilden die Grundlage für die Realisierung verschiedener Reallabore, in denen ausgewählte Entwicklungen und Forschungsansätze an Bauwerken unter realen Bedingungen erprobt, bewertet und weiterentwickelt werden.
Das Reallabor „Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn“ wird in diesem Bericht im Detail vorgestellt und die eingesetzten Systeme hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit und Dauerhaftigkeit beurteilt.
Bei dem Bauwerk handelt es sich um eine vierfeldrige Spannbeton-Hohlkastenbrücke, die mit den vier Messsytemen „Brückenkennwerte“, „drahtloses Sensornetzwerk“, „instrumentierte Lager“ und „instrumentierter Fahrbahnübergang“ ausgestattet ist. Über einen Zeitraum von 5 Jahren erfolgen an dem Reallabor Forschungsprojekte, mit dem Ziel, die Messsysteme im Zusammenhang zu Demonstrieren und Verfahren zur zuverlässigen Erfassung und automatisierten Auswertung sowie eine Webanwendung zur Publikation der Ergebnisse zu entwickeln. Damit stehen Informationen zu Verkehr, Wetter- und Klimaeinflüssen, bauteil- und bauwerksbezogene Kennwerte zur Verfügung.
Durch die kontinuierlichen Erkenntnisse zu Einwirkungen und Status des Bauwerks und der instrumentierten Bauteile kann der Betreiber der Brücke unterstützt werden. Die im Rahmen des Reallabors „Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn“ gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen schaffen eine wichtige Grundlage für die Konzeption weiterer Reallabore.
Anhand von Reallaboren werden kontinuierlich Realdaten generiert, die als Grundlage für weitere Forschung dienen können im Hinblick auf u.a. die Verifizierung von Systemannahmen, Überprüfung und Kalibrierung von Ingenieurmodellen sowie die Weiterentwicklung von datenbasierten Algorithmen. Darüber hinaus bieten Reallabore optimale Bedingungen zur Erprobung und Weiterentwicklung von praxistauglichen und zuverlässigen Innovationen.
Untersuchungen zur Verbesserung der Methode zum fachgerechten Schließen von Bohrkernentnahmestellen
(2020)
Zur Prüfung fertiger Straßenbauleistungen werden Bohrkerne/Ausbauproben entnommen, die prinzipiell eine Schwächung der Straßenkonstruktion verursachen. Qualitativ minderwertige Verschlüsse von Bohrkernentnahmestellen führen häufig zu offenen Löchern in der Straßenbefestigung bzw. zu Schäden an der umgebenden Originalkonstruktion. Um eine fachgerechte und qualitativ hochwertige Ausführung des Verschlusses zu erzielen, wurden Recherchen zu unterschiedlichen Verfahren und Materialien durchgeführt und eine Auswahl von 14 Verschlussvarianten evaluiert. Die Varianten bestehen aus einem Deckschicht-/Deckenersatz und einer Unterkonstruktion. Sie wurden mit zweckmäßig modifizierten und angepassten Prüfverfahren hinsichtlich Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit unter zyklischer Last untersucht. Im Labor hergestellte Heißmischgutverschlüsse (HMG) sind dicht und ermöglichen einen guten Verbund zur Originalkonstruktion wohingegen im Labor hergestellte Kaltmischgutverschlüsse (KMG) undicht waren. Trotz gleichartiger Verdichtung sind die Oberflächenbilder zwischen den im Labor und den in situ hergestellten Verschlüssen unterschiedlich. Die Dauerhaftigkeitsprüfungen (zyklische Belastung) verformen die Bohrkernverfüllungen im Verlauf der Konsolidierungsphase unterschiedlich und korrelieren mit der Steifigkeit der Unterkonstruktion bzw. der Verdichtungswilligkeit der eingesetzten Materialien. Zwei Verschlussvarianten (HMG, KMG) wurden auf dem duraBASt in ein Versuchsfeld eingebaut und mit dem MLS30 belastet. Es wurden kontinuierlich Querebenheits- und FWD-Messungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem fachgerechten Verschluss der Bohrkernentnahmestelle keine Beeinträchtigung der Tragfähigkeit zu erwarten ist. Des Weiteren wurde ein Dokumentationskonzept entwickelt, das eine Georeferenzierung von Bohrkernentnahmestellen per GPS ermöglicht. In die Entnahmestelle werden RFID-Transponder eingesetzt, auf denen vor Ort Daten gespeichert und abgerufen werden können. Durch eine vorgesehene Verknüpfung der Entnahmestelle mit einer Datenbank kann auf weitere Daten des Asphaltaufbaus zugegriffen werden. Abschließend sind die Erkenntnisse in einem Entwurf für eine Verfahrensanweisung zusammenfassend dargestellt worden.
Ein auf Nachhaltigkeit angelegtes Großprojekt wie das der Zustandserfassung und -bewertung (ZEB) bedarf eines Qualitätssicherungssystems. Hierfür wurde auf Initiative des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) eine Untersuchung ausgelöst, über die die Grundlagen und Voraussetzungen für ein umfassendes QS-System erarbeitet werden sollen. In einer Pilotierungsphase soll im Jahr 2002 die Machbarkeit nachgewiesen werden.
Im Verlaufe der Entwicklung der Zustandserfassung auf Bundesfernstraßen (ZEB) wurde beginnend bei den Messdaten bis zu den Auswertungen ein einheitliches Datenmanagement erarbeitet. Dieses Management sichert nicht nur die Datenqualität bei der Erfassung der Zustandsdaten, sondern sichert auch den Prozess der Auswertungen. Nicht zuletzt wird auch die Vergleichbarkeit der Daten unterschiedlicher Kampagnen gesichert. Mit der Einrichtung des IT-ZEB Systems bei der BASt zur Verwaltung der ZEB-Daten ist die Datensicherung, -bereitstellung, -auswertung und -visualisierung gewährleistet worden. Forschungsarbeiten zur Weiterentwicklung der ZEB sind mit der IT-ZEB möglich, da Modellrechnungen bei der Projektierung des IT-Systems berücksichtigt worden sind. Eine Verbesserung des Datentransfers bei den Netzdaten ist im Zusammenhang mit dem bevorstehenden Einsatz des Bundesinformationssystems Straße zu erwarten.
Das vorliegende Forschungsprojekt (FE 89.0288/2013) hatte zur Aufgabe, die Eignung verschiedener Systeme zur flächendeckenden Verdichtungskontrolle beim Einbau von Schichten in Asphaltbauweise zu untersuchen. Auf einer Versuchsstrecke zwischen Pirmasens und Landau wurden hierzu insgesamt 5 Testfelder mit einer Länge von jeweils 1 km angelegt und unter Anwendung herstellerspezifischer Kontrollsysteme verdichtet. Ein Feld diente dabei als Referenz, in dem keine flächendeckende Verdichtungskontrolle vollzogen wurde. Alle zur Beurteilung des Verdichtungserfolgs notwendigen Randparameter wurden kontinuierlich aufgezeichnet und anschließend ausgewertet. Hierzu zählten beispielsweise die Temperatur des Mischguts und der Luft, aber auch die durch Kameraaufnahmen dokumentierten tatsächlichen Walzüberfahrten in jedem Abschnitt. Zusätzlich wurden im Nachgang umfangreiche Kontrollprüfungen und Druck-Schwellversuche zur Bewertung der erreichten Verdichtung durchgeführt. Zusammenfassend lassen sich aus den Ergebnissen des Forschungsprojekts folgende Erkenntnisse gewinnen: - Zwischen dem Referenzfeld und den Feldern mit flächendeckender Verdichtungskontrolle konnten keine gravierenden Abweichungen der erreichten Verdichtungsgrade festgestellt werden. - Die Streuungen der Verdichtungsgrade in den jeweiligen Testfeldern weisen keine signifikanten Unterschiede auf. Die erreichten Verdichtungsgrade werden bei Verwendung von Verdichtungskontrollsystemen mit weniger Walzübergangszahlen erreicht. - Bei Verwendung von Verdichtungskontrollsystemen stellen sich eine homogenere Verteilung von Walzübergängen und damit eine gleichmäßigere Flächenverdichtung ein. Insgesamt konnte dem Einsatz von Systemen zur flächendeckenden Verdichtungskontrolle ein positiver Effekt auf den erreichten Verdichtungserfolg nachgewiesen werden.
Zur Sicherung der Leistungsfähigkeit der Verkehrsinfrastruktur in Deutschland soll im Bereich der kollektiven Verkehrsbeeinflussung in Zukunft das Werkzeug des prozessorientierten Qualitätsmanagements genutzt werden. Diese Forschungsarbeit hatte die Erarbeitung eines vollständigen Prozess- und Qualitätsmodells und praxistauglicher Handlungsempfehlungen für die verschiedenen Lebenszyklusphasen von Streckenbeeinflussungsanlagen (SBA) zum Ziel. Zu diesem Zweck wurden diverse Grundlagen zur Gestaltung eines auf SBA bezogenen Qualitätsmanagementsystems herangezogen. Das erarbeitete Prozessmodell umfasst 34 bewertungsrelevante Prozesse in den Lebenszyklusphasen Planung, Bau und Betrieb, einschließlich des unterstützenden Prozesses Wartung und Instandsetzung. Zur Identifikation von Lücken in der Qualitätssicherung der Prozesse wurde eine Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA) durchgeführt. Anhand von Expertenwissen wurden Fehler und Fehlerursachen analysiert und die kritischsten Qualitätsprobleme zusammengestellt. Anhand der Ergebnisse des Prozessmodells wurde zur quantitativen Beschreibung der Auswirkungen möglicher Fehler ein Qualitätsmodell entwickelt. Auf Grundlage eines Bayes'schen Netzes wurden die Auswirkungen von Fehlern auf nachfolgende Prozesse im gesamten SBA-Lebenszyklus systematisch abgebildet. Das probabilistische Qualitätsmodell kann dabei außerdem als Diagnose-Werkzeug zur Untersuchung der Fehlerursachen von beobachteten Störungen einer SBA genutzt werden. Im Rahmen der Forschungsarbeit wurden anhand der Ergebnisse des Prozessmodells praxisorientierte, ressourcenschonende Handlungsempfehlungen abgeleitet und in einem Dokument für Planer und Betreiber von Streckenbeeinflussungsanlagen zusammengestellt. Zudem wurde eine Methode zur Abschätzung des Nutzens der Maßnahmen beschrieben, um die erforderlichen Investitionen zur Qualitätssicherung zu begründen. Zukünftige Forschungsarbeiten sollten sich im Zusammenhang mit der Adaption des Qualitätsmodells auf eine konkrete SBA insbesondere mit der Optimierung des Modells in Form von Anpassungen der Modelltopologie beschäftigen. Des Weiteren sollte untersucht werden, ob die in dieser Forschungsarbeit erarbeiteten Ergebnisse auf andere Typen von Verkehrsbeeinflussungsanlagen übertragbar sind.
Die Praktische Fahrerlaubnisprüfung nimmt als systematische Fahrverhaltensbeobachtung aufgrund ihrer Steuerungs- und Selektionsfunktion im Gesamtsystem der Fahranfängervorbereitung eine wichtige Rolle ein. Eine Voraussetzung dafür ist der Nachweis ihrer psychometrischen Güte und Praxistauglichkeit. Das vorliegende Revisionsprojekt dient v.a. diesem Nachweis im Hinblick auf die optimierten Durchführungs-, Anforderungs- und Bewertungsstandards, um auf empirischer Grundlage über die Implementierung dieser Standards in Deutschland zu entscheiden. Zu Beginn des Revisionsprojekts wurden alle notwendigen theoretischen und konzeptionellen Arbeiten abgeschlossen. Dazu gehörten die Fertigstellung des Fahraufgabenkatalogs für alle Fahrerlaubnisklassen, die Programmierung eines einsatzreifen elektronischen Prüfprotokolls (e-Prüfprotokoll), das Weiterbildungskonzept für Sachverständige zur Einführung in die Grundlagen der optimierten Praktischen Fahrerlaubnisprüfung, die Ausarbeitung des Rückmeldesystems einschließlich der schriftlichen Rückmeldung für alle Fahrerlaubnisbewerber und das Evaluationskonzept. Danach wurden die Durchführungs-, Anforderungs- und Bewertungsstandards der optimierten Praktischen Fahrerlaubnisprüfung mit Untersuchungen zur instrumentellen Evaluation und mit ca. 9.000 realen Praktischen Fahrerlaubnisprüfungen in vier Modellregionen erprobt. Die Beobachterübereinstimmung wurde als bedeutendster Indikator für die Objektivität und Reliabilität des Messverfahrens bei 15 simulierten und 20 realen Prüfungen der Fahrerlaubnisklasse B, 20 realen Prüfungen verschiedener Fahrerlaubnisklassen und bei drei videografierten Prüfungen untersucht. Im Ergebnis der Untersuchungen im Realverkehr kann festgehalten werden, dass bezüglich der Prüfungsentscheidungen und der Dokumentation der für die Prüfungsentscheidung besonders bedeutsamen schweren Fehler die vorab festgelegten Mindestbeobachterübereinstimmungswerte bei allen drei Untersuchungen erreicht bzw. - teilweise deutlich - übertroffen wurden. Hinsichtlich der Gesamtbewertungen der Fahraufgaben und Kompetenzbereiche sowie der Dokumentation der leichten Fehler wurden nur in den beiden erstgenannten Untersuchungen (simulierte und reale Prüfungen Klasse B) zufriedenstellende Übereinstimmungswerte erzielt. Bei der dritten Untersuchung (reale Prüfungen verschiedener Klassen) konnte ein solcher belastbarer Nachweis (noch) nicht erbracht werden. Dies dürfte durch die erhöhten, noch ungewohnten Anforderungen eines ständigen Wechsels zwischen den zu prüfenden Fahrerlaubnisklassen und einen "Trainingsrückstand" der Prüfer im Vergleich mit den ersten beiden Untersuchungen begründet sein. Bestätigt wird diese Annahme durch die kontinuierliche Zunahme der Beobachterübereinstimmungswerte bei der Beurteilung videografierter Prüfungen vom ersten bis zum dritten Messzeitpunkt. Demnach gelangten die an dieser Untersuchung teilnehmenden Prüfer mit zunehmender Übung im Umgang mit dem e-Prüfprotokoll zu immer objektiveren und reliableren Ergebnissen, was auf die Erreichbarkeit einer hohen Verfahrensgüte bei ausreichendem Beobachtertraining schließen lässt. Hinsichtlich der Prüfungsvalidität fanden sich folgende Belege: (1) Die Analyse der Prüfungsergebnisse bestätigte das theoretische und methodische Konzept der optimierten Praktischen Fahrerlaubnisprüfung: Die Inhalte und die Struktur des Fahraufgabenkatalogs und der Kompetenzbereiche sowie das System der Bewertungskriterien haben sich als tragfähig erwiesen. (2) Weiterhin fanden sich bei der Auswertung der Prüfungsleistungen im Hinblick auf die Fahraufgaben und Kompetenzbereiche Ergebnisse, die aus der Verkehrsforschung und Unfallstatistik bekannt sind (z. B. fahranfängertypische Kompetenzdefizite beim Bewältigen der Fahraufgabe "Kreuzungen, Einmündungen" und im Kompetenzbereich "Verkehrsbeobachtung") oder zumindest fachlich plausibel erscheinen (z. B. Häufigkeiten bestimmter Bewertungskombinationen). (3) Die Bewerbermerkmale "Vorbesitz einer anderen Fahrerlaubnis", "Fahrerfahrung" und "Konsum straßenverkehrsbezogener Computerspiele" wirkten sich erwartungsgemäß förderlich auf das Bestehen der Prüfung aus. (4) Es existieren akzeptable Zusammenhänge zwischen den prüfungsbasierten Fahrlehrereinschätzungen und Prüfereinschätzungen. Die Ergebnisse der Reliabilitäts- und Validitätsanalysen belegen also weitestgehend die Verfahrensgüte und damit die Einsatztauglichkeit der optimierten Praktischen Fahrerlaubnisprüfung. Die Implementierung des vorliegenden Verfahrens kann demnach aus wissenschaftlicher Sicht klar empfohlen werden. Schließlich sollten im Rahmen des Revisionsprojekts mögliche Umsetzungsstrategien und Verfahrensweisen für eine künftige bundesweite Bewerberbefragung und Fahrlehrerbefragung erprobt werden. Die Erprobungsergebnisse zeigen, dass die im Fünfjahresturnus geplanten Befragungen mit aussagekräftigen Ergebnissen und vertretbarem Aufwand durchführbar sind.
Within the overall system of novice driver preparation, the practical driving test plays an especially important role for the objective of improved driving safety: On the one hand, the test contents, assessment criteria and test results provide important orientation for the organisation of driving school training and the individual learning processes of the novice drivers (control function); on the other hand, the practical test serves to ensure that only novice drivers with adequate driving competence are entitled to participate in motorised road traffic (selection function). The aim of the present project is to elaborate a scientifically founded model for a future, optimised practical driving test, together with a contextual and methodical (implementation) concept for its continuous maintenance, quality assurance and further development. In addition, the institutional structures of the test system, test methods and test procedures - including the necessary demand, assessment, documentation and evaluation standards - are to be described in a "System Manual on Driver Licensing (Practical Test)". As a first step, selected psychology-based driving competence models and the contents of training and test documents are to be analysed. The results of this analysis will then serve as the starting point for a discussion of possibilities to model and measure driving competence, and for the outlining of a driving competence model for the theoretical determination of appropriate test content. Subsequently, demand standards for an optimised practical driving test can be derived by applying action theory principles to the demands of motor vehicle handling, and thereby defined as minimum personal standards for driving test candidates. This elaboration is to take into account not only latest knowledge from the fields of traffic and test psychology, but also relevant stipulations in licensing regulations, international trends in the further development of test standards, and novice-specific accident causes and competence deficits. A further outcome of the project - alongside theoretical-methodical foundations for optimisation of the practical driving test and for the draft of a system manual - is to be a "Catalogue of driving tasks (Category B)", in which the demand standards for the practical driving test are described in the form of situation-related driving tasks and situation-independent observation categories, as a means to specify the criteria for event-oriented performance assessment and overall competence evaluation. At the same time, criteria for the examiner's test decision are to be defined. This optimisation work will contribute, finally, to further development of the adaptive control strategy for the practical driving test. To enable implementation of the further developed demand, assessment and documentation standards of an optimised practical driving test, a contextual and methodical concept for an electronic test report is to be presented, together with an ergonomically founded design proposal for both hardware and software. The computer-assisted documentation of test performance is intended to support the driving test examiner in planning of the course of a driving test and assessment of the candidate's driving behaviour. Furthermore, optimisation of the performance feedback to candidates and improved possibilities for scientific evaluation of the optimised practical driving test are expected. With regard to test evaluation, a fundamental model is to be described, which - alongside monitoring of the psychometric quality criteria within the framework of an instrumental evaluation - incorporates an evaluation of test results, product audits and the responses to candidate and driving instructor surveys. Finally, the possible influence of driver assistance and accident avoidance systems on the realisation of a driving test and on the assessment of test performance is to be discussed.
Im HBS (2001) sind für Strecken von Hauptverkehrsstraßen keine Verfahren zur Bewertung der Verkehrsqualität enthalten, jedoch wurden inzwischen hierzu durch verschiedene Untersuchungen die notwendigen Grundlagen und Zusammenhänge abgeleitet. Hierauf aufbauend war für den Entwurf des HBS (2012) ein praxistauglicher Verfahrensansatz zu entwickeln, der neben der Verkehrsqualitätsbewertung von Strecken anbaufreier und angebauter Hauptverkehrsstraßen auch die Ermittlung von Pkw-Fahrtgeschwindigkeiten als Input für die Bewertung der Angebotsqualität von Netzabschnitten von Hauptverkehrsstraßen ermöglicht. Hierzu galt es, ein praxistaugliches Set von q-V-Beziehungen bereitzustellen, mit dem anbaufreie sowie angebaute Hauptverkehrsstraßen mit unterschiedlichen Randnutzungen betrachtet werden können. Aufbauend auf dem Verfahren zur Verkehrsqualitätsbewertung von Strecken mit seinen q-V-Beziehungen wurde, unter Hinzuziehung der Verfahren für Knotenpunkte mit Lichtsignalanlage und ohne Lichtsignalanlage, ein Verfahren für die Bewertung der Angebotsqualität von Netzabschnitten von Hauptverkehrsstraßen entwickelt. Dabei sollte die Bewertung aus netzplanerischer Sicht mittels eines kategoriebezogenen Fahrtgeschwindigkeitsindexes erfolgen. Die Ergebnisse wurden als standardisierte Verfahren zur Integration in den Entwurf des HBS (2012) aufbereitet. Des Weiteren war der Anwendungsbereich dieser Berechnungsverfahren zu definieren. Für Fälle außerhalb des jeweiligen Anwendungsbereichs wurden Hinweise zur Anwendung alternativer Verfahren, wie beispielsweise mikroskopische Verkehrsflusssimulationen, erarbeitet.
While it is important to track trends in the number of road accidents in different countries using national statistics, there is a need for data with more detailed information, so called in-depth accident data. For this reason, several accident data projects emerged worldwide in recent years. However, also different data standards were established and so comparative analysis of international in-depth data has been very hard to conduct, so far. This is why the project iGLAD (Initiative for the Global Harmonization of Accident Data) was established and created the prerequisites for building up a standardized dataset out of the common denominator of different in-depth accident databases from Europe, USA and Asia. In the first phase, the project received funding from ACEA to compile an initial database. To accomplish this, a suitable data scheme has been defined, a pilot study has been conducted as proof of concept and the recoding of the first common data base has been initiated. Also, to prepare the project for its self-supporting continuation in the next years, a business model has been developed. This paper reports the history and status of the project, the current challenges and the creation of a capable consortium to maintain the data. In mid-2014, the initial database containing 1550 cases from 10 different countries will be completed and a first detailed view on this data will be possible.