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In diesem Forschungsprojekt FE 04.0316/2018/ORB „Entwicklung eines aktuellen Verfahrens zur rechnerischen Dimensionierung gemäß den RDO Beton“ werden die RDO Beton quelloffen und zukunftssicher implementiert. Grundlage sind die RDO Beton 09 in der Entwurfsfassung vom 7. Mai 2018, welche im Folgenden nur noch RDO Beton genannt werden. Das Programm wird in JavaScript unter Verwendung gängiger Standards und Praktiken implementiert und soll unter der freien Software-Lizenz GPLv3 veröffentlicht werden. Besonderes Augenmerk liegt auf der guten Dokumentation und Modularität, was allen interessierten Fachleuten die einfache Benutzung, Wartung und Erweiterung der Software ermöglicht.
Das Projekt gliedert sich dabei in Literaturrecherche zu den RDO Beton, Definition und Dokumentation von Anforderungen, Implementierung von Rechenkern und grafischer Benutzeroberfläche (GUI) sowie die Erstellung der Dokumentation für die Anwender.
Eine ausführliche Recherche zu den Hintergründen der für die Nachweisführung verwendeten Momente in den RDO Beton verbessert die Dokumentation des Verfahrens. Insbesondere wird die Formel für das Moment aus Verkehrsbelastung auf seine korrekte Herkunft zurückgeführt. Zur Herkunft der verwendeten Anpassungsfaktoren wird nicht recherchiert. Die Literaturrecherche liefert damit die Grundlage zur verfahrenssicheren Implementierung der RDO Beton.
Die Zusammenstellung der Anforderungen an die Software erfolgt im Lastenheft, das sowohl die Grundlage für dieses Projekt als auch eine Vorlage für ähnliche Vorhaben darstellen soll. Es besteht daher aus einem allgemeinen Teil, der Rahmenbedingungen der Software-Entwicklung beschreibt, und einem spezifischen Teil, der sich mit der Implementierung der RDO Beton befasst. Beide Teile sind darüber hinaus modular aufgebaut, damit der Auftraggeber in zukünftigen Ausschreibungen für Softwareprojekte die Erstellung eines Lastenhefts einfacher und zielsicher selber leisten kann. Das Lastenheft wurde durch Erstellung eines darauf basierenden Pflichtenhefts validiert.
Die Implementierung wurde modular realisiert, sodass der eigentliche Rechenkern und die Benutzeroberfläche eigenständige Teile sind und nur über einheitlich strukturierte Datenobjekte kommunizieren. Die Daten können im textbasierten, kompakten und menschenlesbaren JSON-Datenformat eingelesen und gespeichert werden. Durch ein ebenfalls umgesetztes Kommandozeilen-Interface kann der Rechenkern ohne GUI verwendet werden, um eine einfache Einbindung in andere Software zu ermöglichen, oder direkt über die Kommandozeile ausgeführt zu werden.
Der Quellcode des Rechenkerns ist derart konzipiert und dokumentiert, dass Fachleute mit rudimentären Programmierkenntnissen sich schnell im Code zurechtfinden können.
Die Kompilierung des Quellcodes des Rechenkerns ist nicht nötig. Damit sind kleinere Änderungen am Quellcode, wie beispielsweise die Aktualisierung von Faktoren aus den Tabellen der RDO Beton, in wenigen Sekunden durchgeführt. Weiterhin ist der Rechenkern so modularisiert, dass bspw. die Berechnung eines einzelnen Momentes durch eine andere Funktion ersetzt werden kann. Wartungsarbeiten und Erweiterungen gestalten sich dementsprechend einfach. In Kombination mit einer Versionsverwaltungssoftware bleiben jegliche Änderungen am Quellcode transparent und alte Versionen wiederherstellbar. Auch die Vorhaltung verschiedener Softwareversionen, etwa für unterschiedliche Fassungen der RDO Beton, ist somit leicht realisierbar.
Ein wesentlicher Bestandteil der entwickelten Software ist die grafische Oberfläche, die unter Nutzung moderner Technologien und Erkenntnisse im Bereich Benutzerschnittstellen entworfen wurde. Die Oberfläche wird im Webbrowser dargestellt, wodurch die Anwendung über Intra- oder Internet angeboten werden kann. Dadurch arbeiten alle Benutzer stets mit einer einheitlichen, aktuellen Version. Das Programm kann aber auch ohne Administrator-Rechte auf Arbeitsplatzrechnern installiert und ausgeführt werden. Die Verwendung des gängigen Material Designs stellt sicher, dass Nutzer bekannte Bedienelemente und -symbole erkennen und diese intuitiv nutzen können.
Die Funktionsfähigkeit der einzelnen Bestandteile sowie ihr Zusammenspiel werden mithilfe einer automatisierten Testumgebung sichergestellt. Hierdurch lassen sich auch bei zukünftigen Änderungen mögliche unerwünschte Seiteneffekte schnell fest-stellen.
Eine Bereitstellung für weite Nutzerkreise erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Inkompatibilitäten, Programmfehler und/oder Fehler in der zugrundeliegenden Methodik aufgedeckt werden. Bei Bereitstellung des Quellcodes können Benutzer sich direkt an der Weiterentwicklung beteiligen.
Die strikte Trennung zwischen Eingabe und Berechnung ermöglicht die Erweiterung zu einer Client-Server-Architektur. Damit könnten offizielle Referenzimplementierungen angeboten und deren Nutzung sichergestellt werden.
Die Belastung, die durch den Schwerverkehr in den Straßenoberbau eingebracht wird, ist ein entscheidender Faktor für die Beanspruchung der Straße und somit ebenfalls für eine zielgerichtete Dimensionierung des Oberbaus. Das Achslastkollektiv des Schwerverkehrs spielt hierfür eine zentrale Rolle. Die Messung der Achslasten sind jedoch mit großem Aufwand verbunden und liegen zumeist nur für das Autobahnnetz vor. Für das nachgeordnete Netz können aktuell nur Faktoren herangezogen werden, die eine rechnerische Anpassung ermöglichen. Das Ziel des Projekts war es für das kommunale Streckennetz Erhebungen zur Ermittlung des Achslastkollektivs durchzuführen. Hierfür wurde mittels temporär installierter Bridge-WIM Systeme deutschlandweit an 15 verschiedenen Standorten für den Zeitraum von jeweils einer Woche das Achslastkollektiv ermittelt. Die Messung fand mittels Sensoren statt, die unterhalb der Straße installiert wurden. Um dies zu realisieren wurden Brückenbauwerke benötigt. Die passende Standortauswahl stellte hierbei eine Herausforderung dar, da zahlreiche Bedingungen eingehalten werden mussten. Von zentraler Bedeutung war es, dass der Verkehr über das Brückenbauwerk frei abfließen konnte und nicht mit maßgeblichen Geschwindigkeitsveränderungen (insb. Bremsvorgängen) auf der Brücke zu rechnen war. Gleichzeitig musste aus verkehrlicher Sicht das Brückenbauwerk uneingeschränkt für den Schwerverkehr freigegeben sein. Es hat sich herausgestellt, dass besonders im innerstädtischen Bereich die Anforderungen häufig nicht erfüllt werden konnten, da bei Nichterfüllung eines Kriteriums eine Brücke zumeist keinen geeigneten Kandidaten dargestellt hat. Es konnten nur zwei Standorte im innerstädtischen Bereich erhoben werden. Die weiteren Messstandorte lagen außerorts mit unterschiedlichen Verbindungsfunktionen zum kommunalen Netz. Neben der Installation des Bridge-WIM Systems fanden an ausgewählten Standorten zusätzliche Erhebungen mit Seitenradargeräten und einer Kamera statt. Insgesamt hat es sich gezeigt, dass durch das System das Achslastkollektiv im nachgeordneten Netz erhoben werden kann. Hierbei sind jedoch die Restriktionen des Systems zu beachten. Dies hat zu deutlichen Einschränkungen bei der Standortauswahl geführt, so dass vom klassischen Verständnis des kommunalen Straßennetzes auf das nachgeordnete Netz (teilweise) ausgewichen werden musste. Das Achslastkollektiv konnte für die unterschiedlichen Fahrzeugtypen nach TLS 2012 bestimmt werden. Es hat sich gezeigt, dass diese hohe Auflösung der Fahrzeugtypen notwendig ist, da innerhalb der Fahrzeugklassen große Abweichungen vorhanden sind. Es fand ein Abgleich mit vorhandenen Achslastkollektiven statt. Zentral fanden hier die Ergebnisse des AP EDS-1 Anwendung. Es hat sich herausgestellt, dass auch durch die temporären Messungen ohne Eingriff auf der Fahrbahn das Achslastkollektiv erhoben werden kann und nun detaillierte Informationen über das Achslastkollektiv im nachgeordneten Netz zur Verfügung stehen, die für die Dimensionierung des Oberbaus herangezogen werden können. Es ist jedoch zu sagen, dass das kommunale Netz nicht wie beabsichtigt abgebildet werden konnte. Von zentraler Bedeutung ist jedoch die Zusammensetzung des Schwerverkehrs. Daher bietet es sich an, an einem möglichen Standort die Verkehrszusammensetzung vorab zu erheben. Dies sollte aktuell mit Kameratechnik geschehen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass auch Seitenradargeräte grundsätzlich in der Lage sind die genauen Silhouetten der Fahrzeugtypen zu erfassen. Durch die gezielte Zusammenarbeit mit den Herstellern können diese noch weiter optimiert werden. Bei bekannter Verkehrszusammensetzung kann durch die Überlagerung mit dem bestimmten Achslastkollektiv eine Verfeinerung der Bemessung des Oberbaues im Vergleich zu dem bestehenden Regelwerk erzielt werden. Es bietet sich daher an, die bestehenden Regelwerke um die gesammelten Informationen zu ergänzen, um eine weitere Handlungsoption zu zeigen. Aufgrund der sehr aufwendigen Erhebungen konnten insgesamt 15 Standorte für alle Straßenkategorien bzw. Verbindungsfunktionen ermittelt werden. So konnten für den nahräumigen Bereich lediglich drei Messungen durchgeführt werden. Um diese Informationen noch weiter zu quantifizieren, bietet sich die Durchführung weiterer Messungen an.
