| FGSV-Nr. | FGSV 002/93 |
|---|---|
| Ort | Bamberg |
| Datum | 12.02.2009 |
| Titel | Einbindung von Straßennutzerkosten in die Erhaltungsplanung – Volkswirtschaftliche Optimierung |
| Autoren | Dipl.-Ing. Jürgen Bergmann-Syren |
| Kategorien | Infrastrukturmanagement |
| Einleitung |
Für die Erhaltung der bestehenden Straßeninfrastruktur steht heute mit dem Pavement Management System (PMS) für die Erhaltungsplanung bei den Fahrbahnen ein wichtiger Baustein zur Verfügung. Ausgegeben werden Programmvorschläge zum optimierten Einsatz verfügbarer Finanzmittel zur Erreichung einer angestrebten Qualität des Fahrbahnzustands im Netz. Die Zielausrichtung des PMS ist damit betriebswirtschaftlich orientiert. Unberücksichtigt blieb bisher die Einbeziehung der volkswirtschaftlichen Auswirkungen von Straßenbaumaßnahmen. Um zu einer gesamtwirtschaftlichen Optimierung in der Erhaltungsplanung zu kommen, wurden im Rahmen der FGSV-Forschung Verfahrenshilfen zur Einbindung der Straßennutzerkosten in das PMS entwickelt. Mit dieser Ergänzung ist es möglich, netzweite Erhaltungsprogramme bereits im Planungsstadium sowohl betriebswirtschaftlich als auch volkswirtschaftlich zu optimieren. Weitere Möglichkeiten zur Optimierung werden in einem netzorientierten Baustellenmanagement gesehen.
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| Volltext | Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.1 EinführungStraßenbefestigungen haben eine begrenzte Nutzungsdauer, nach deren Ablauf sie erneuert werden müssen. Während dieser Zeit sind darüber hinaus Instandsetzungsmaßnahmen vorzusehen, um abgenutzte Fahrbahnschichten auszutauschen. Unterbleibt die zeitgerechte Erhaltung, muss entweder durch häufiges Flicken oder durch Begrenzung der zulässigen Höchstgeschwindigkeiten das sichere Befahren ermöglicht werden. In beiden Fällen ist der Verkehrsablauf beeinflusst, was zu einer Erhöhung der zusätzlichen Straßennutzerkosten führen kann. Instandsetzungen und Erneuerungen von Fahrbahnen werden in der Regel „unter Verkehr“ durchgeführt. Das heißt es wird versucht, während der Bauzeit den Verkehr so gut es geht an der Arbeitsstelle vorbeizuschleusen. Dass das nicht immer gelingt, weiß jeder, der auf der Autobahn schon einmal wegen einer Baustelle in einen Stau geraten ist. Auch in diesem Fall werden teilweise erhebliche zusätzliche Straßennutzerkosten erzeugt. Diese zustands- bzw. baustellenbedingten zusätzlichen Straßennutzerkosten blieben bisher bei der Optimierung im Erhaltungsmanagement weitgehend unberücksichtigt. Daher waren im Rahmen der Forschung Verfahrenshilfen zu erarbeiten, um die Straßennutzerkosten im Sinne einer volkswirtschaftlichen Optimierung in die bestehenden Managementsysteme der Erhaltung einzubinden. Im Folgenden soll dargestellt werden, welche Möglichkeiten sich heute bereits zeigen, um Erhaltungsplanung unter Einbeziehung sowohl der Baulastträgersicht als auch der Nutzersicht gesamtwirtschaftlich zu optimieren. 2 Ausgangssituation2.1 Bausteine der systematischen StraßenerhaltungSeit den 1980er Jahren wurde in Deutschland auf verschiedensten Ebenen daran gearbeitet, die Erhaltung der Straßeninfrastruktur zu systematisieren. Das aus technischer Sicht notwendige Maß an Erhaltungsaufwendungen kann mit den heute zur Verfügung stehenden Prognoseinstrumentarien für die Mittelfristplanung zur Erhaltung der Straßeninfrastruktur abgeschätzt werden. Mit der Umsetzung der messtechnischen Zustandserfassung und -bewertung (ZEB) als Grundvoraussetzung einer rechnergestützten Erhaltungsplanung [1] und der Realisierung des Pavement-Managements (PMS) für die Erhaltung der Fahrbahnbefestigungen [2] wurden in der Vergangenheit innerhalb der FGSV wichtige Entscheidungshilfen für die Praxis geschaffen und weiterentwickelt. Federführend war hier der Arbeitsausschuss 4.1 „Management der Straßenerhaltung“ mit seinen Arbeitskreisen. Mit den „Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen“ (RPE-Stra 01) [3] wurde parallel dazu in Zusammenarbeit zwischen der FGSV, Bund und Ländern das verwaltungstechnische Vorgehen in der Erhaltungsplanung vereinheitlicht. Im Vordergrund all dieser Bemühungen stand die Aufgabe, den wachsenden Anforderungen an eine bedarfsgerechte Erhaltung der Straßeninfrastruktur vor dem Hintergrund der zunehmenden Alterung der Straßennetze einerseits und des stark ansteigenden Verkehrs andererseits gerecht zu werden und dabei mit den verfügbaren Ressourcen den größtmöglichen Nutzen zu erzielen. In den RPE-Stra 01 sind die folgenden Prozessschritte einer systematischen Erhaltungsplanung aufgezeigt und erläutert:
Die Aufnahme des Prozessschrittes „Koordinierte Baubetriebsplanung“ als integraler Bestandteil des Erhaltungsmanagements in die RPE-Stra unterstreicht dabei die Notwendigkeit, die volkswirtschaftlichen Auswirkungen von Straßenbaumaßnahmen bereits in der Planungsphase einzubeziehen. 2.2 Gestiegene Anforderungen in der ErhaltungsplanungDie entwickelten Bausteine der systematischen Erhaltungsplanung und weiterentwickelte Prognoseinstrumentarien für die Zustandsentwicklung werden zunehmend für die Abschätzung des Erhaltungsbedarfs bei Bund und Ländern eingesetzt. Mit Unterstützung durch diese Instrumentarien wurde erstmals 2003 der Erhaltungsbedarf sowohl für die Fahrbahnen, als auch für die Ingenieurbauwerke orientiert an konkreten Erhaltungszielen für die Bundesfernstraßen in den Bundesverkehrswegeplan (BVWP 2003) aufgenommen [4]. Nicht zuletzt durch die Dokumentation dieser Bedarfszahlen erfolgte in jüngster Zeit eine Schwerpunktverlagerung bei den Straßenbauinvestitionen vom Straßenneubau hin zur Erhaltung der bestehenden Straßennetze, mit dem Resultat einer deutlichen Anhebung der Investitionen in diesen Bereich. Die Abwicklung dieses Investitionspakets – seit Beginn 2009 noch gesteigert durch ein Programm zur Förderung der Konjunktur 2009 und 2010 – stellt eine Herausforderung für das gesamte Infrastrukturmanagement dar. Allein auf den Autobahnen in Hessen werden so z. B. in den nächsten 5 bis 7 Jahren auf ca. 25 % der Richtungsfahrbahnen Arbeitsstellen längerer Dauer einzurichten sein, um die jetzt zu realisierenden Instandsetzungs- und Bild 1: Mit Baustellen belegte BAB-Abschnitte in Hessen Erneuerungsmaßnahmen an den Fahrbahnen auszuführen (Bild 1). Hinzu kommen die Maßnahmen an Bauwerken, sofern sie nicht in Rahmen des Streckenbaus mit erledigt werden können, und die Maßnahmen des Um- und Ausbaus, dort wo der Ausbaustandard noch nicht erreicht wurde. Der wachsende Anspruch an die Mobilität in einer arbeitsteiligen Industrienation setzt hier allerdings Grenzen. Das aus bautechnischer Sicht notwendige Maß an Reparaturmaßnahmen im Straßennetz muss, soweit es geht unter Aufrechterhaltung des Verkehrs abgewickelt werden. Die Bemühungen zur Stauvermeidung bzw. -reduzierung während der Bauzeiten stehen im Fokus der Verantwortlichen für die Straßeninfrastruktur. Dabei kommt es darauf an, dass bereits in der mittelfristigen Erhaltungsplanung und nicht erst in der Bauausführungsphase potenzielle Konflikte erkannt und bei der Maßnahmenentscheidung berücksichtigt werden. So gesehen stellt sich die Frage, wie bereits im Planungsstadium durch den Einsatz entsprechender Verfahren volkswirtschaftliche Kriterien bei der Umsetzung der Erhaltungsziele berücksichtigt werden können und um welche Module die vorhanden Verfahren der rechnergestützten Erhaltung in Hinsicht auf diese Zielausrichtung zu erweitern sind. Für das Erhaltungsmanagement bedeutet das, dass die Auswirkungen eines aus technisch-wirtschaftlicher Sicht optimierten Erhaltungsprogramms auf den Verkehrsablauf bzw. monetär ausgedrückt auf die volkswirtschaftlichen Kosten, z. B. durch baustellenbedingten Stau, bei der Maßnahmenplanung mitberücksichtigt werden müssen. 3 Modulare Einbindung der Straßennutzerkosten in das PMS3.1 Forschungsarbeit zur Entwicklung eines PMS-Modul „Nutzerkosten“Diese Überlegungen waren Gegenstand der Diskussionen im Arbeitskreis 4.1.1 „Entscheidungsvorbereitung im Erhaltungsmanagement“ der FGSV und wurden im Rahmen der Forschung aufgegriffen und bearbeitet. Insbesondere die Arbeiten von Dr. Rübensam und seinem Ingenieurbüro RS-Consult, Berlin, zur Entwicklung von Verfahrenshilfen zur Berücksichtigung baustellenbedingter Nutzerkosten im Erhaltungsmanagement haben sich mit dem Thema Einbindung der Straßennutzerkosten auseinandergesetzt und einen wichtigen Beitrag geliefert. Im Folgenden wird auf Teile dieser Ergebnisse, die in der Schriftenreihe des BMVBS, Heft 988 veröffentlicht sind, eingegangen [5]. Die genannte Arbeit schafft im 1. Teil zunächst Grundlagen zur Berechnung der mit Erhaltungsmaßnahmen einhergehenden Nutzermehrkosten und entwickelt im 2. Teil die algorithmische Umsetzung zu einem PMS-Modul für die Optimierung nach Nutzerkosten. Das in Deutschland standardisierte Pavement Management System (PMS) für die rechnergestützte Erhaltungsplanung bei Fahrbahnbefestigungen ist auf der Grundlage der FGSV Forschungsergebnisse entwickelt worden. Die Anforderungen und Datenstrukturen sind in Arbeitspapieren dokumentiert [6]. Das Optimierungsverfahren im PMS stellt die Wirksamkeit von Erhaltungsmaßnahmen ins Verhältnis zu den Baulastträgerkosten. Im Ergebnis werden für alle erhaltungsbedürftigen Streckenabschnitte eines Straßennetzes Maßnahmenvarianten hinsichtlich ihres Kosten-Wirksamkeits-Verhältnisses analysiert und je nach Vorgabe eines Budgets innerhalb eines Betrachtungszeitraums von z. B. 20 Jahren in eine zeitliche Reihung gebracht. Gleichzeitig wird die Entwicklung des Straßenzustands in Abhängigkeit der untersuchten Budgetszenarien ausgewiesen. Diese „klassische“ PMS-Anwendung zielt somit auf die Kostenminimierung bei der Umsetzung vorgegebener Erhaltungsziele. Damit stehen dem Baulastträger Grundlagen für eine nach betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten optimierte Erhaltungsplanung zur Verfügung. Im Bild 2 sind die für das Erhaltungsmanagement relevanten ökonomischen Komponenten dargestellt. Darin ist der betriebswirtschaftlichen Optimierung die volkswirtschaftliche Optimierung gegenübergestellt. Die Maßnahmenentscheidungen in der Erhaltungsplanung – dazu gehören Zeitpunkt, Umfang und Art der baulichen Maßnahmen – haben in mehrfacher Hinsicht Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Zu nennen sind hier: erhöhte Unfallkosten, erhöhter Kraftstoffverbrauch, Klimabelastung und Reisezeitverluste. Während aus Baulastträgersicht also in erster Linie die technisch/wirtschaftliche Substanzerhaltung der Straßeninfrastruktur im Vordergrund steht, ist es aus Sicht der Verkehrsteilnehmer und Anwohner durchaus relevant, in welchem Maße sie durch die Maßnahmenentscheidungen betroffen sind. Die Kombination beider Sichtweisen – betriebswirtschaftliche bzw. volkswirtschaftliche Sicht – ist ein Weg, um zu einer gesamtwirtschaftlichen Betrachtungsweise in der Erhaltungsplanung zu kommen. Dieser Weg wird innerhalb der FGSV in der Arbeitsgruppe 4 „Infrastrukturmanagement“ verfolgt. Demgegenüber steht die in der Arbeitsgruppe 1 „Verkehrsplanung“ im Arbeitsausschuss 1.4 „Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen“ behandelte gesamtwirtschaftliche Bewertung von Erhaltungsmaßnahmen nach Nutzen/Kosten-Kriterien, die in der unteren Hälfte im Bild 2 zu sehen ist. Im Rahmen der Fortschreibung der „Empfehlungen für Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen“ (EWS) [7] werden hier zurzeit Verfahren untersucht, um ähnlich wie bei der Bewertung von Neubaumaßnahmen die Notwendigkeit bzw. Dringlichkeit von einzelnen Erhaltungsmaßnahmen nach Nutzen-Kosten-Kriterien bewerten zu können. Die volkswirtschaftliche Optimierung im Rahmen der Erhaltungsplanung, um die es im Weiteren gehen wird, hat dagegen die Planung ganzer Straßennetze zum Gegenstand. Bild 2: Ökonomische Komponenten im Erhaltungsmanagement 3.2 Verkehrstechnische Grundlagen und AnsätzeDie o. g. Forschungsarbeit stützt sich vor allem im 1. Teil auf bereits vorhandene Untersuchungen zum Verkehrsablauf und zur Staubildung, die in zahlreichen Veröffentlichungen den heutigen Erkenntnisstand dokumentieren. Zu den Kostenarten, die für die Nutzerseite relevant sind und die hier berücksichtigt werden, gehören die Mehrkosten durch Zeitverluste, durch erhöhtes Unfallrisiko und die Betriebskosten. Zu beachten sind auch die Klimakosten, die im eigentlichen Sinn nicht zu den Straßennutzerkosten zählen, hier aber hinsichtlich des CO2-Austoßes als abgeleitete Größe aus dem Kraftstoffverbrauch mitberücksichtigt werden können. Die Aufstellung von mittelfristigen Erhaltungsprogrammen erfolgt für einen Betrachtungszeitraum von z. B. 5 Jahren. Die einzelnen Maßnahmen werden vom Maßnamenzeitpunkt her den Jahren innerhalb dieses Zeitraums zugeordnet. Für die Berechnung der anfallenden Nutzerkosten müssen diesen Maßnahmen auf einen bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines Jahres bezogen werden, da die Verkehrsnachfrage grundsätzlich starken Schwankungen unterliegt. Um diese Schwankungen in die Berechnung einzubeziehen, wurde in der Forschungsarbeit eine sogenannte „Repräsentative Bauwoche“ definiert, auf die alle Kosten bezogen werden. Je nach Straßencharakteristik werden aus einem Katalog typischer Jahres-, Wochen- und Tagesganglinientypen stündliche Verkehrsstärken für diese repräsentative Bauwoche bereitgestellt. Die volkswirtschaftlichen Kosten, die sich auf der Basis dieser Verkehrsstärken ergeben, werden für die PMS-Bearbeitung der EWS [7] entnommen. 3.3 Berechnung der Nutzermehrkosten außerhalb und während der BauzeitNutzermehrkosten, die für die Erhaltungsplanung relevant sind, müssen grundsätzlich von prognostizierbaren Ereignissen herrühren. Zufällige Störfälle bleiben hier unberücksichtigt. Weiterhin werden hier nicht die Nutzerkosten des ungestörten Verkehrs betrachtet, sondern lediglich die Nutzermehrkosten, die infolge von Verkehrserschwernissen entstehen. Dazu zählen ein sich verschlechternder Straßenzustand ebenso, wie eingerichtete Arbeitsstellen im Zuge der Baudurchführung von Erhaltungsmaßnahmen. Das heißt, dass hier zwischen Nutzermehrkosten außerhalb der Bauzeit (zustandsbedingte Nutzerkosten) und Nutzermehrkosten während der Bauzeit (baustellenbedingte Nutzerkosten) zu unterscheiden ist. Ebenfalls mit berücksichtigt werden müssen die zusätzlichen Auswirkungen auf Anwohner und Umwelt, z. B in Form des CO2-Ausstoßes. 3.3.1 Zustandsbedingte StraßennutzerkostenZustandsbedingte Verkehrserschwernisse ergeben sich im Straßennetz in erster Linie durch erhöhtes Unfallrisiko, z. B. bei mangelnder Griffigkeit oder bei Ausbildung von Spurrinnen. Können Schäden dieser Art nicht kurzfristig beseitigt werden, muss durch entsprechende Beschilderung davor gewarnt werden. In der Regel wird es dann, wie es im Beispiel im Bild 3 dargestellt ist, zu Geschwindigkeitsbegrenzungen kommen, die unter Umständen mit Reisezeitverlusten oder in extremen Stausituationen auch zu vermehrtem Kraftstoffverbrauch führen können. Bei Bauwerken können auch durch zustandsbedingte Tonnagebeschränkungen Nutzermehrkosten durch notwendig werdende Umwege entstehen. Im Einzelfall kann es zu kurzfristigen Vollsperrungen und damit zu besonders gravierenden Nachteilen für die Straßennutzer kommen. Für die Berücksichtigung dieser Nutzermehrkosten im PMS fehlen noch entsprechende Modellansätze zur Quantifizierung der Abhängigkeiten zwischen Zustandsverschlechterung und zusätzlichen Nutzerkosten. In der vorliegenden Untersuchung [5] wird ein pragmatischer Ansatz vorgeschlagen. Bei Zustandsverschlechterung über den im ZEB-Verfahren [1] definierten Schwellenwert von 4,5 für Zustandswerte der Zustandsmerkmale Allgemeine Unebenheiten, Spurrinnentiefe und Griffigkeit wird eine Beschränkung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit auf 100 km/h angesetzt. Bild 3: Zustandsbedingte Begrenzung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit 3.3.2 Baustellenbedingte StraßennutzerkostenDie Verkehrsführung an Arbeitsstellen bei Bundesautobahnen stellt nicht nur einen erheblichen Kostenfaktor bei der Bauausführung dar, sondern hat auch Einfluss auf die zusätzlichen Straßennutzerkosten. Die Verringerung von Fahrstreifenbreiten, aber in höherem Maße noch die Reduzierung von Fahrspuren im Bereich der Arbeitsstelle führt zu teilweise sehr hohen Nutzermehrkosten. Bei den hochbelasteten Autobahnen, insbesondere wenn es zu Staubildungen kommt, steigen diese Kosten mit zunehmendem DTV [Kfz/24h] progressiv an. Die RSA [8] geben hier Vorgaben für die Wahl der Verkehrsführungen zur Minimierung dieser negativen Einflüsse, die auch bei der Entwicklung des PMS-Moduls zur Nutzerkostenrechnung in [5] berücksichtigt wurden. Für die Ermittlung der baustellenbedingten Nutzermehrkosten im PMS, werden nur planbare Erhaltungsmaßnahmen berücksichtigt. Das PMS bewertet und optimiert Maßnahmen innerhalb eines Betrachtungszeitraums. In dieser Planungsphase geht es daher nicht um Sofortmaßnahmen zur Behebung sicherheitsrelevanter Straßenschäden, sondern nur um Maßnahmen längerer Dauer, die mittelfristig in ein Erhaltungsprogramm zu übernehmen sind. Konkret sind dies die Instandsetzungsmaßnahmen I1, I2 und die Erneuerungsmaßnahmen E1, E2, gemäß den RPE-Stra 01 [3]. Maßnahmen der baulichen Unterhaltung, wie das Vergießen von Rissen oder örtliche Flickarbeiten sind für die Langfristprognose des Erhaltungsbedarfs und für Lebenszykluskostenbetrachtungen von Bedeutung. Da sie nicht objektbezogen planbar sind, sind sie für die PMS Anwendung an dieser Stelle ungeeignet. Während der Bauzeit hängen die baustellenbedingten Nutzermehrkosten weitgehend davon ab, inwieweit mit der Verkehrsführung eine Kapazitätseinschränkung einhergeht. Basierend auf den Untersuchungen in [5] werden im Bild 4 die Nutzermehrkosten in Abhängigkeit verschiedener Verkehrsführungen gezeigt. Es ist deutlich zu erkennen, dass mit zunehmender Beeinträchtigung des Verkehrsflusses – vor allem bei Reduzierung der sonst verfügbaren Fahrstreifen – die Nutzermehrkosten anschwellen. Entscheidend ist hier, ob und wie lange es bei diesem Fallbeispiel einer 5 km langen Baustelle innerhalb der hier dargestellten repräsentativen Bauwoche zum Stau kommt. Im Vergleich der Nutzermehrkosten untereinander stellen die Zeitkosten den größten Beitrag, gefolgt von den Unfallmehrkosten. Betriebs- und Klimakosten liegen deutlich darunter. Hier kann sich eine Geschwindigkeitsreduzierung im Baustellenbereich unter Umständen positiv auswirken und den Staueffekt bis zu einem gewissen Grad kompensieren. Für die Einbindung der baustellenbedingten Nutzerkosten in das PMS sind für jeden homogenen Abschnitt, für den Strategien erzeugt werden, geeignete Verkehrsführungen während der Bauzeit gemäß den RSA vorzugeben. Berücksichtigt werden dabei die Straßenquerschnitte und das Vorhandensein von Seitenstreifen. Für die Testanwendung im Rahmen der Forschungsarbeit wurde die Verkehrsführung 4s+0 bei zweistreifigen bzw. 5s+0 bei dreistreifigen Richtungsfahrbahnen angesetzt. Bild 4: Nutzermehrkosten bei unterschiedlichen Verkehrsführungen Ebenfalls einbezogen in die Berechnung der baustellenbedingten Nutzermehrkosten wurden die Längsneigung und Verkehrsverlagerungseffekte, die bei Stausituationen Einfluss auf die Verkehrsnachfrage im Baustellenbereich haben. 3.4 Algorithmische Umsetzung im PMSFür die Einbindung der Nutzermehrkosten in das PMS wird der „Nutzen“ für jede mit dem PMS erzeugte Strategie ermittelt. Dieser Nutzen ergibt sich für jede Strategie aus der Differenz der Nutzerkosten, die sich als Summe der Kosten des ungestörten Verkehrsablaufs, der zustandsbedingten Nutzermehrkosten und der baustellenbedingten Nutzermehrkosten ergeben, und den entsprechenden Nutzerkosten einer Without-Strategie (Bild 5). Bild 5: Schema der Strategiebewertung bei Nutzerkostenrechnung im PMS Die Optimierung nach Nutzerkosten setzt auf dem Ergebnis eines Rechenlaufs des PMS in der ursprünglichen Art, das heißt nach betriebswirtschaftlich orientierter PMS-Anwendung, auf. Damit liegen zunächst für jeden Abschnitt Strategien vor, die sich nach Maßnahmenart und -zeitpunkt unterscheiden. Jeder Strategie ist dabei ein Wert für das Wirksamkeits-Kosten-Verhältnis, das den qualitativen Nutzen einer Strategie den Baulastträgerkosten gegenüberstellt, zugeordnet. Bevor nun im PMS der Optimierungsschritt für bestimmte Budgetszenarien angestoßen wird, werden die Nutzenwerte für jede Strategie miteinander vertauscht. Die Werte des Zählers für das Wirksamkeits-Kosten-Verhältnis werden durch die oben beschriebenen Nutzen-Werte aus der Nutzerkostenrechnung ersetzt. Die Optimierung für bestimmte Budgetszenarien über alle Abschnitte des betrachteten Straßennetzes kann somit sowohl mit dem Kontingent der aus betriebswirtschaftlicher Sicht erzeugten Strategien, als auch mit dem Kontingent, das nach volkswirtschaftlichen Kriterien bewertet wurde, erfolgen. Mit der Erstellung dieser Verfahrenshilfen für die Berücksichtigung der Nutzerkosten bei der PMS-Anwendung ist es erstmals möglich, die Auswirkungen eines netzweiten Erhaltungsprogramms auf Mensch und Umwelt zu quantifizieren. Gleichzeitig können Maßnahmenobjekte, die für bestimmte Budgetszenarien in einer betriebswirtschaftlich optimierten Dringlichkeitsreihung vorliegen, in einem weiteren Prozessschritt einer volkswirtschaftlichen Analyse unterzogen werden. Damit steht für die Aufstellung von mittelfristigen Erhaltungsprogrammen eine zusätzliche Entscheidungsgrundlage zur Verfügung. Im Bild 6 ist der Prozessablauf schematisch dargestellt. Bild 6: Grobschema der PMS-Anwendung mit und ohne Nutzerkosten 3.5 Ergebnisse der TestrechnungAnhand erster Testrechnungen mit einem Testnetz der Autobahnen eines Bundeslandes konnte in [5] gezeigt werden, zu welchen Änderungen die PMS-Anwendung führt, je nachdem ob Erhaltungsprogramme auf der Basis des bestehenden PMS oder unter Einbeziehung der Nutzerkosten optimiert werden. Insgesamt lagen diesem Test ca. 7 000 erzeugte Strategien zugrunde, die jeweils nach beiden Verfahren optimiert wurden. Beim Vergleich der Rangfolgenpositionen der Ergebnisse beider Optimierungsläufe ergeben sich bei ca. 30 % der Strategien teilweise erhebliche Verschiebungen in der Rangfolge. Diese Abweichungen lassen auf eine spürbare Beeinträchtigung des Verkehrs während der Bauausführungszeit bei diesen Strategien schließen. Eine weitere Auswertung betraf den Vergleich der Strategien auf der jeweils gleichen Rangfolgenposition (Bild 7). Dabei ergab sich, dass in ca. 70 % aller Fälle eine Änderung beim Maßnahmenjahr auftritt (blaue Einfärbungen). Bei etwa 10 % der Fälle unterscheiden sich die Strategien auf der gleichen Position zusätzlich in der Maßnahmenart (dunkelblau). Auch hier deutet sich ein Zusammenhang der baustellenbedingten Nutzermehrkosten und der zeitlichen Festlegung von Maßnahmen an. Bild 7: Vergleich der Strategien nach PMS-Lauf mit und ohne Nutzerkosten nach [5] Als Fazit aus dem Forschungsergebnis lässt sich für das Erhaltungsmanagement festhalten:
4 Volkswirtschaftliche Optimierung/BaustellenmanagementDas Thema „Baustellenmanagement“ ist innerhalb der FGSV auch ein Aufgabenschwerpunkt im Arbeitsausschuss 4.1 „Management der Straßenerhaltung“ und im Arbeitskreis 4.1.1 „Entscheidungsvorbereitung im Erhaltungsmanagement“. Die Diskussionen in diesen Gremien machten deutlich, dass der Begriff „Baustellenmanagement“ mehrfach besetzt ist und von verschiedenen Seiten oft unterschiedliche Inhalte damit verbunden werden. Im Bild 8 ist das Baustellenmanagement als Schnittstelle zwischen Erhaltungsmanagement auf der einen und Verkehrsmanagement auf der anderen Seite dargestellt. Die unterschiedliche Betrachtungsweise rührt aus den verschiedenen Aufgabenstellungen beider Bereiche her, die auf der Ebene der Straßenbauverwaltung im Projektbereich bzw. im Betrieb oder Netzbereich angesiedelt sind. Grob gesagt gibt es eine zeitliche und eine räumliche Komponente, in denen sich beide Bereiche hinsichtlich ihrer Aufgabenstellungen unterscheiden. Im Erhaltungsmanagement geht es in erster Linie um die netzweite Betrachtung von Baumaßnahmen der nächsten 4 bis 5 Jahre und nicht um die Planung von Baustellen in „14 Tagen“. Auch interessieren hier weniger die kurzfristigen Eingriffe in den Straßenraum, wie das Vergießen von Rissen in Form von Tagesbaustellen, sondern vor allen die Instandsetzungs- und Erneuerungsmaßnahmen. Diese sind in der Regel von längerer Dauer, liegen jedoch bezogen auf den Maßnahmenzeitpunkt in der Planungsphase erst mit Angabe des Maßnahmenjahres vor. Bild 8: Baustellenmanagement als Schnittstelle zwischen Erhaltungs- und Verkehrsmanagement Demgegenüber steht das Bemühen, die konkreten Baumaßnahmen in der Durchführungsphase hinsichtlich der Auswirkungen auf den Verkehrsablauf nutzerfreundlich abzuwickeln. Hierfür werden zunehmend IT-gestützte Baustellenmanagementsysteme, wie z. B. auch in Hessen [9] eingesetzt und tragen somit zur volkswirtschaftlichen Optimierung bei der Baudurchführung bei. Welche Beiträge kann das Erhaltungsmanagement in der Planungsphase zur volkswirtschaftlichen Optimierung im Rahmen der Straßenerhaltung neben der Einbindung der Straßennutzerkosten in das PMS leisten? Dazu geben unter anderen die RPE-Stra 01 bereits einige klare Hinweise, die es zu beachten gilt und die in die Prozesse der Straßenerhaltung zu integrieren sind. Zu nennen sind hier die folgenden Punkte:
Diese Elemente der Erhaltungsplanung könnte man unter dem Begriff „Netzorientiertes Baustellenmanagement“ zusammenfassen, um zu verdeutlichen, dass im Planungszeitraum netzweit Einflüsse auf die Nutzermehrkosten zu berücksichtigen sind. In der Prozessfolge des Erhaltungsmanagements erfolgen diese Überlegungen zur Minimierung der volkswirtschaftlichen Auswirkungen als eigenständiger Prozessschritt. Nach Vorliegen des mit Unterstützung des PMS aufgestellten mittelfristigen Erhaltungsprogramms werden demnach noch weitere Abstimmungen auf Seiten des Baulastträgers zur Optimierung notwendig, bevor das Erhaltungsprogramm in ein Bauprogramm zur Durchführung überführt werden kann. Nicht zuletzt in Anbetracht der erheblichen Eingriffe in den Straßenraum, die infolge der bevorstehenden umfangreichen Erhaltungsaktivitäten in den nächsten Jahren nicht zu vermeiden sein werden, sollte das „Netzorientierte Baustellenmanagement“ an dieser Schnittstelle in enger Abstimmung mit dem Betrieb oder Netzbereich erfolgen (Bild 9). Bild 9: Erhaltungsplanung mit „Netzorientiertem Baustellenmanagement“ 5 Zusammenfassung und SchlussfolgerungenDie Erhaltung der bestehenden Straßeninfrastruktur ist in der jüngsten Vergangenheit immer mehr in den Vordergrund bei den Straßenbauinvestitionen gerückt. Gestiegene Mobilitätsansprüche stehen einem gealterten Straßennetz gegenüber, das zudem noch ständig wachsende Verkehre aufzunehmen hat. Im Bemühen dieser Aufgabe gerecht zu werden, wurde bereits in den 1980er Jahren mit dem Aufbau einer systematischen Straßenerhaltung begonnen. Heute stehen den Verantwortlichen für die Straßeninfrastruktur mit dem Pavement Management System (PMS) und dem Verfahren der Zustandserfassung und -bewertung (ZEB) wichtige Bausteine zur Verfügung. Für das Management der Bauwerkserhaltung stehen ähnliche Entwicklungen vor dem Abschluss. Mit der Einführung der „Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen“ (RPE-Stra 01) wurden diese Bausteine zur Anwendung empfohlen und die verwaltungsseitigen Vorgehensweisen im Erhaltungsmanagement vereinheitlich. Die Zielausrichtung des PMS entsprach dabei den für den Baulastträger entscheidenden Fragen nach dem optimalen Einsatz der verfügbaren Finanzmittel zur Erreichung der Erhaltungsziele, ausgedrückt durch die Qualität des Fahrbahnzustands im Netz. Unberücksichtigt blieben dabei die Auswirkungen der geplanten Straßenbaumaßnahmen auf Straßennutzer, Anwohner und Umwelt. Mit dem Ziel einer gesamtwirtschaftlichen Optimierung in der Erhaltungsplanung wurden im Rahmen der FGSV-Forschung entsprechende Verfahrenshilfen zur Einbindung der Straßennutzerkosten in das PMS entwickelt [5]. Mit der PMS-Anwendung nach Nutzerkosten ist es heute möglich, Auswirkungen von Erhaltungsinvestitionen für Instandsetzungen und Erneuerungen der Fahrbahnen zu berechnen und damit für die mittelfristige Erhaltungsmaßnahmenplanung eine weitere Entscheidungshilfe bereitzustellen. Die volkswirtschaftliche Optimierung in der Planungsphase auf der Netzebene muss ergänzt werden durch weitere Elemente eines „Netzorientierten Baustellenmanagements“. Dieser Prozessschritt im Erhaltungsmanagement an der Schnittstelle des Übergangs von Erhaltungsprogramm zum Bauprogramm sollte in enger Abstimmung mit dem Verkehrsmanagement erfolgen und umfasst u. a. folgende Aspekte:
Nach Übergabe des so optimierten Erhaltungsprogramms in die Projektplanung und Baudurchführung bietet das objektbezogene Baustellenmanagement dann weitere Möglichkeiten zur Optimierung. Die Erhaltung unserer Straßen ist eine zentrale Aufgabe des Infrastrukturmanagements und steht im Blickpunkt der Öffentlichkeit. Daher sind auf allen Ebenen, und vor allem bereits frühzeitig die Auswirkungen der Erhaltungsmaßnahmen auf den Verkehrsablauf und damit verbunden auf Mensch und Umwelt in die Planung einzubeziehen. Mit den entwickelten Verfahrenshilfen für die rechnergestützte Erhaltungsplanung (PMS) und dem netzorientierten Baustellenmanagement kann hier ein wichtiger Beitrag geleistet werden, der aber unter Beachtung der folgenden Schritte weitergegangen werden muss:
Zu einzelnen der aufgezählten Punkte sind forschungsseitig noch Beiträge zu erarbeiten bzw. bereits gewonnene Erkenntnisse umzusetzen. Die Arbeitsgruppe 4 „Infrastrukturmanagement“ deckt dafür mit ihren Gremien einen Großteil der Fragestellungen ab. Weitere sind Gegenstand der Beratungen in den anderen Arbeitsgruppen. Mit der Zusammenarbeit und Aufgabenteilung innerhalb der AG 4 sollten damit gute Voraussetzungen gegeben sein, der Praxis die notwendigen Bausteine für eine gesamtwirtschaftlich optimierte Erhaltung an die Hand geben zu können. Letztendlich sind aber Bautechnik, Erhaltungsmanagement und Straßenbetrieb gemeinsam gefordert, gesamtwirtschaftlich optimale Lösungen zu finden, um langfristig die Mobilität zu sichern. Literaturverzeichnis
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