Ein effizientes Infrastrukturmanagement beinhaltet als Teilaufgabe die systematische Erhaltungsplanung aller Anlagenteile der Straße. Dies erfordert bei der Umsetzung eine integrale Betrachtung von Planung, Bau, Erhaltung und Betrieb. In Hessen werden seit Mitte der 80er-Jahre schrittweise die Grundlagen für eine systematische Erhaltung des Straßennetzes geschaffen. Regelmäßige visuell-sensitive Zustandserfassungen waren der Anfang. Mit Beginn der 90er-Jahre wurde die Zustandserfassung und -bewertung mit schnellfahrenden Messsystemen (ZEB) sukzessive für die einzelnen Straßennetze eingeführt. Das mittlerweile in Deutschland standardisierte ZEB-Verfahren ist in Hessen unverzichtbarer Bestandteil der Erhaltungsplanung. Die Ergebnisse fließen für die rechnergestützte Erhaltungsprogrammplanung als Eingangsgröße in ein Pavement-Management-System (PMS) ein. Mit Hilfe einer PMS-Software werden derzeit nur bei Bundesstraßen zentral Analysen für Netze und Teilnetze zur Optimierung der Maßnahmen bezüglich eines wirtschaftlichen Mitteleinsatzes durchgeführt.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

1  Einführung

Jüngste Diskussionen zum Themenkomplex Erhaltung der Verkehrsinfrastruktur insbesondere im Zusammenhang mit Funktionsbauverträgen, Betreibermodellen und nicht zuletzt die aktuellen PPP-Bestrebungen haben auch Fragen der systematischen Erhaltungsplanung aufgeworfen. Dies betrifft vorrangig das Erhaltungsmanagement der Fahrbahnbefestigung und in diesem Zusammenhang sich ergebende Lebenszyklusbetrachtungen, die immanenter Bestandteil eines Erhaltungsmanagements der Straßen sein müssen.

Dahinter verbirgt sich auch die Frage nach ganzheitlicher Betrachtung, das heißt einer Konzeption eines Erhaltungsmanagements aller Anlagenteile der Straßen, das sind die Fahrbahnbefestigung, der Erdkörper, die Bauwerke und nicht zuletzt auch die Ausstattung. Letztlich gilt es einen gesamtwirtschaftlichen Optimierungsprozess unter Einbeziehung der Nutzer zu konzipieren.

Die hessische Straßen- und Verkehrsverwaltung hat diese Herausforderung bereits Mitte der 80er-Jahre aufgegriffen und erste Schritte im Sinne einer systematischen Erhaltungsplanung unternommen. Bereits beim Straßen- und Verkehrskongress 1988 in Berlin konnten die Ergebnisse visuell-sensitiver Zustandserfassungen als auch ein erstes Konzept für ein Pavement-Management-System vorgestellt werden [1].

Aufbauend auf diesen Erfahrungen wurde seit 1990 fast zeitgleich mit der zunächst auf den Bundesautobahnen gestarteten messtechnischen Zustandserfassung die rechnergestützte Erhaltungsplanung [2] konsequent angegangen. Das heute bundesweit erprobte PMS basiert auf den Erfahrungen mit einer damals in Hessen eingesetzten Vorläuferversion.

Das mittlerweile in Deutschland standardisierte ZEB-Verfahren [3] ist in Hessen unverzichtbarer Bestandteil der Erhaltungsplanung und wird inzwischen auch im untergeordneten Netz eingesetzt.

Zurzeit liegen nur für die Bundesstraßen die notwendigen Eingangsgrößen für eine PMS-Anwendung in ausreichender Qualität vor. Das PMS ist dabei auch auf der Objektebene Steuerungsinstrument für Art, Umfang und Zeitpunkt der Erhaltungsmaßnahme. Darüber hinaus lassen sich die Auswirkungen z. B. gekürzter Budgets aufzeigen.

Beim Landesstraßennetz werden aufgrund noch nicht ausreichender Datengrundlage für einen PMS-Einsatz Maßnahmen des Neubaus, des Um- und Ausbaus und der Erhaltung gemeinsam anhand eines Kriterienkataloges und einer nutzwertanalytischen Bewertung hinsichtlich ihrer Dringlichkeit gereiht.

Für Kreisstraßennetze mit deutlich unterschiedlichen Strukturen und Randbedingungen gegenüber dem Bundes- und Landesstraßennetz werden in einem ersten Schritt der Erhaltungsplanung erweiterte Zustandsanalysen und -bewertungen mit dem Ziel einer zustandsbezogenen Dringlichkeitsreihung ausgeführt. Mit diesen Ergebnissen können Maßnahmenabschnitte gebildet werden und in Verknüpfung mit weiteren Informationen, z. B. zur Verkehrsbedeutung, zur Verkehrssicherheit und den Ausbauzustand in ein Erhaltungsprogramm überführt werden.

Bei bis zur Einführung des Bauwerksmanagementsystems (BMS) werden bei den Brücken- und Ingenieurbauwerken die maßnahmenbedürftigen Bauwerke bzw. Bauwerksteile aus den Beurteilungen der Bauswerksprüfungen identifiziert. Über eine netzweite Betrachtung werden diese Maßnahmen dann in ein mittelfristiges Erhaltungsprogramm aufgenommen.

Aufgrund dieses Sachverhaltes wird die Darstellung der Vorgehensweise im Erhaltungsmanagement auf die Bundesstraßen konzentriert.

2  Grundsätze des Erhaltungsmanagements

Zur Sicherung der Mobilitätsansprüche und einer ausreichenden Qualität unserer Verkehrswege bedarf es einer technisch und wirtschaftlich optimierten Erhaltungsplanung und eines bedarfsorientierten Mitteleinsatzes. Der weiterhin steigende Verkehr und die damit verbundenen ständig wachsenden Straßenbeanspruchungen insbesondere durch den Schwerverkehr erfordern eine ganzheitliche Erhaltungsplanung und den Aufbau eines Erhaltungsmanagements.

Die einzelnen zielgerichtet zu durchlaufenden Prozessschritte von der Planung, Finanzierung und Bauausführung von Erhaltungsmaßnahmen bis hin zur Dokumentation der Ergebnisse sind in ein integriertes Planungs- und Baumanagement einzubinden. Die Prozessschritte einer effizienten Erhaltungsplanung sind in den „Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen“ (RPE-Stra 01) [4] zusammengestellt und lassen sich als Managementprozess in Form eines Kreislaufs (Bild 1) beschreiben. Im Bild 1 ist der Verfahrensablauf von der Bewertung der vorhandenen Qualität des Straßennetzes (Zustand, Aufbau, Alter, verkehrliche Belastung u. a.) über die Vorgabe der Erhaltungsziele und sich daraus ergebenden Erhaltungsbedarfs auf Netzebene dargestellt.

Für die Umsetzung dieser Netzergebnisse werden streckenbezogen Maßnahmenvarianten untersucht und bezüglich der Auswirkungen auf das betrachtete Netz optimiert. Daraus ergibt sich ein mittelfristiges Erhaltungsprogramm, das Grundlage für alle weiteren Schritte der Projektsteuerung ist und damit den Einstieg in die konkrete Bauplanung ermöglicht.

Bild 1: Prozessschritte der Erhaltungsplanung in Anlehnung an RPE-Stra 01

Für die strecken- bzw. objektbezogene Maßnahmenplanung sind neben der netzweiten Zustandsanalyse auch Schadensanalysen vorzusehen. Auf der Grundlage der ZEB und der bei diesem standardisierten Verfahren gewonnenen Informationen sind vielseitige aufgabenorientierte erweiterte Zustandsanalysen streckenbezogen möglich. Beispielsweise können gezielte Rohdatenauswertungen einen wichtigen Beitrag in der Schadensanalyse leisten und ermöglichen darüber hinaus vielfältige Verknüpfungen der Einzelinformationen (Bild 2).

Aufgrund der Ergebnisse dieses Arbeitsschrittes können die Maßnahmen bautechnisch als auch baubetrieblich optimiert und in das Bauprogramm eingestellt werden. Nach Durchführung der Baumaßnahme ist das Ergebnis der Umsetzung zu dokumentieren und damit sind die Veränderungen im Netz fortzuschreiben. Mit diesem Prozess schließt sich der Kreis und definiert die aktuelle Netzqualität.

Bei der Entwicklung und dem Aufbau des Erhaltungsmanagements in Hessen hat sich die Straßen- und Verkehrsverwaltung diese Prozesskette als Grundlage vorgegeben. Einzelne Module unterstützen nicht nur die Programmplanung, sondern sind auch Optimierungs- und Steuerungswerkzeuge.

Bild 2: Aufgabenorientierte Zustandsanalysen – Rohdatenauswertungen

3  Erhaltungsmanagement in Hessen

In Hessen werden die einzelnen Programme aus den Bereichen Planung und Erhaltung unter Einbeziehung der Anforderung für die bauliche Unterhaltung als auch der Kleinprojekte zu einem mittelfristigen Bauprogramm zusammengeführt (Bild 3). Ausgangspunkt ist hierbei die Maßnahmenerfassung aufgrund der Bestands- und Zustandsanalysen. Diese Datengrundlage ist je nach Straßennetz maßgebliche Eingangsgröße für z. B. bei den Bundesstraßen PMS-Berechnungen [5] und Aufzeigen der Zustandsentwicklung. Infolge nicht ausreichender Qualität der Grunddaten ist der PMS-Einsatz im nachgeordneten Netz noch nicht verwirklicht.

Bei den Bundesautobahnen werden sogenannte Erhaltungsmaßnahmenbereiche für strecken-bezogene Maßnahmenplanungen an den Fahrbahnen, den Bauwerken und der Straßenausstattung gebildet. Diese Erhaltungsmaßnahmen werden in ein koordiniertes mittelfristiges Erhaltungsprogramm aufgenommen. Bei der Umsetzung dieser jährlich zu aktualisierenden 4-Jahresprogramme sind die Randbedingungen der koordinierten Baubetriebsplanung zu beachten.

Im Fall der Landesstraßen wird anhand eines umfangreichen Kriterienkataloges eine nutzwertanalytische Bewertung durchgeführt, um danach eine Priorisierung vornehmen zu können.

Für die Kreisstraßennetze hat sich in erster Näherung eine zustandsbezogene Dringlichkeitsreihung als ausreichend aussagekräftig dargestellt. Neben den ZEB-Standardauswertungen werden über eine erweiterte Bewertungsmatrix über die beiden Teilwerte Substanzwert (Oberfläche) und den Gebrauchswert mit dem „Sowohl-als-auch-Kriterium“ die ausschließlich zustandsbezogenen Dringlichkeitsklassen bestimmt.

Bild 3: Regelablauf der Integrierten Planungs- und Bauprogrammplanung (IPB)

Im Verfahrensablauf der Programmplanung in Hessen ist nach der Maßnahmenzusammenführung im mittelfristigen Bauprogramm eine Programmabstimmung mit den für die Bauausführung verantwortlichen Ämtern für Straßen- und Verkehrswesen vorgesehen. Das Ergebnis dieses Abstimmungsprozesses ist die ämterweise Festlegung eines jährlich zu aktualisierenden zweijährigen Bauprogramms.

Nach Durchführung der Maßnahmen sind im Sinne des Managementkreislaufs und als unabdingbarer Bestandteil eines Erhaltungsmanagements, die Bestandsdaten zu aktualisieren und es ist damit die Ausgangsbasis für die zukünftigen Programmplanungen zu schaffen.

4  PMS-Anwendung am Beispiel Bundesstraßen

4.1     Generelle Anwendung

Die PMS-Anwendung in der Hessischen Straßen- und Verkehrsverwaltung (HSVV) beschränkt sich zurzeit auf das Netz der Bundesstraßen. Die dafür erforderlichen PMS-Rechenläufe erfolgen für verschiedene Budgetszenarien, um die Auswirkungen unterschiedlicher Finanzausstattung aufzuzeigen und auch die davon abhängige Zustandsentwicklung zu dokumentieren.

Die Beispielrechnungen für die hessischen Bundesstraßen zeigen für das Zustandsmerkmal „Risse/Oberflächenschäden“ (Bild 4) ausgehend von einer „Nichts-Tun“-Variante die Auswirkungen unterschiedlicher Budgetansätze. Erst bei einem Budgetszenario „30 Mio.“ wird eine Verbesserung des Zustandes bezogen auf die Ausgangssituation erreicht. Diese Berechnungen belegen andererseits die Wichtigkeit aktueller Zustandsdaten und natürlich auch qualifizierter Aufbaudaten.

Bild 4: Zustandsentwicklung in Abhängigkeit verschiedener Budgetansätze

Bei den PMS-Berechnungen sind die aktuellen Zustandsdaten die maßgebliche Eingangsgröße. Unsere jüngsten Berechnungen im Jahr 2006 für das hessische Bundesstraßennetz mussten auf die ZEB-Jahresmessung im Jahr 2003 zurückgreifen. Dies hatte zur Folge, dass die in der Zwischenzeit durchgeführten Maßnahmen als auch die schon festgelegten Erhaltungsabschnitte in den Jahren 2006 und 2007 als sogenannte „feste Maßnahmen“ den Optimierungsspielraum erheblich einschränkten.

Allgemein liefert das PMS für alle erhaltungsbedürftigen Straßenabschnitte Maßnahmenvorschläge in Abhängigkeit des verfügbaren Budgets. Diese Vorschläge werden durch das jeweils zuständige Amt für Straßen- und Verkehrswesen in Zusammenarbeit mit der Baustoff- und Bodenprüfstelle Darmstadt, die diese Rechenläufe durchführt, hinsichtlich Plausibilität, Umsetzbarkeit und der baubetrieblichen Randbedingungen geprüft. Anschließend werden sie in das mittelfristige Erhaltungsprogramm eingestellt.

Bild 5: PMS-Ergebnisse – Maßnahmenartanteile in Abhängigkeit des verfügbaren Budgets

Ein Berechnungsbeispiel (Bild 5) mit Bezugsjahr 2006 zeigt in Abhängigkeit des Budgets die Maßnahmenartanteile mit der Besonderheit „gesetzter Maßnahmen“ von 2004 bis einschließlich 2007. Auffällig ist hierbei, dass die Erhaltungspraxis überwiegend Maßnahmen im Tiefeinbau vorsieht. Die Optimierungsläufe im PMS ab 2007 weisen dagegen einen überdurchschnittlichen Anteil im Hocheinbau aus. Dies könnte möglicherweise Folge nicht eingeführter Restriktionen für den Hocheinbau (z. B. Höhenbindung in Ortsdurchfahrten) sein.

4.2     Gesamtnetz-/Teilnetzvergleiche

Die PMS-Berechnungen erfolgten bisher für das gesamte hessische Bundesstraßennetz für vorgegebene Budgetszenarien und die Ergebnisse wurden dann Ämterweise zugeordnet. Jüngste Überlegungen führten zu spezifischen Teilnetzbetrachtungen, einerseits als Amtsnetze begrenzt und andererseits sogar Streckenzug orientiert. Um die Auswirkungen gesamtnetzweiter Optimierung im Verhältnis zu dem Teilnetzbezug aufzuzeigen, wurden vergleichend drei Amtsnetze und drei Streckenzüge mit unterschiedlicher Verkehrsbedeutung ausgewählt.

Beim Vergleich Gesamtnetz-/Teilnetzoptimierung (Bild 6) werden die Übereinstimmungen bei der Maßnahmenart und dem Zeitpunkt der Maßnahme geprüft. Je nach Ausgangssituation lassen sich deutliche Unterschiede feststellen.

Diese Gegenüberstellung erlaubt die Aussage, dass die Erhaltungsbedürftigkeit mit einem maximalen Versatz bis zu zwei Jahren eine hohe Übereinstimmung ausweist. Mit den Beispielrechnungen für Streckenzüge als Teilnetze wird deutlich, dass administrative Grenzen, z. B. Amtsgrenzen, fiktive Grenzen sind und nicht zwingend Orientierungsabschnitte einer erhaltungsbedarfsorientierten systematischen Erhaltungsplanung sein können.

Die ersten Untersuchungen von Teilnetzen geben Anlass zu weitergehenden Analysen und vergleichenden Betrachtungen. Beispielsweise wären hier auch bauweisenspezifische Fragestellungen mit aufzunehmen. Diese Überlegungen sollten bei der Fortschreibung des PMS berücksichtigt werden.

Bild 6: Vergleich Gesamtnetz-/Teilnetzoptimierung

5  Ausblick

Aktuelle Diskussionen insbesondere im Zusammenhang mit PPP-Bestrebungen haben das Infrastrukturmanagement zum Gegenstand vielseitiger Interessen gemacht und damit dem Erhaltungsmanagement der Verkehrswege einen besonderen Stellenwert verschafft. Erhaltung der Straßenanlagen ist Teil der Mobilitätssicherung. Damit beinhaltet die systematische Straßenerhaltung nicht nur die Substanzsicherung, sondern generell die Sicherung der ständigen Funktionsbereitschaft unserer Straßennetze. Hier wäre gegebenenfalls ein Anforderungsprofil für die Funktionalität bzw. ein Funktionswert in Abhängigkeit der Verkehrsbedeutung zu definieren.

Die Werkzeuge für ein effizientes Erhaltungsmanagement stehen größtenteils bereits zur Verfügung und haben einen hohen Entwicklungsstand erreicht. In absehbarer Zeit wird auch ein Bauwerksmanagementsystem (BMS) verfügbar sein. Andererseits sind aufgrund der praktischen Anwendung im PMS Weiterentwicklungen forciert zu betreiben.

In Hessen wird die Ausweitung des PMS-Einsatzes für alle Straßen vorbereitet. Wir werden unsere Erfahrungen in die Weiterentwicklung der PMS-Programme einbringen und auch gewisse Anforderungen formulieren.

Unsere Bestrebungen zielen auf ein ganzheitliches und damit nachhaltiges Erhaltungsmanagement aller Anlagenteile der Straßennetze und die Gewährleistung der Interaktion aller Beteiligten im Erhaltungsmanagement der Straßen. Erhaltungsstrategien sind zukünftig mehr unter funktionalen Gesichtspunkten zu entwickeln.

Literaturverzeichnis

• Hessisches Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen (1988): Management der Straßenerhaltung, Berlin 1988
• Bergmann-Syren, J. (1997): Anwendung von Pavement-Management-Systemen für die Planung der Straßenerhaltung durch die Straßenbauverwaltungen der Länder – Beispiel Hessen, Straße und Autobahn 12/97, S. 687–695
• Kretz, R. (2003): Zustandserfassung und -bewertung der Fahrbahnoberflächen der Bundesfernstraßen – Grundlagen der systematischen Erhaltungsplanung, Straße und Autobahn 47(5), S. 271–282
• Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2001): Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen (RPE-Stra 01), (FGSV 988), Köln
• Bergmann-Syren, J.; Kretz, R. (2004): PMS-Anwendung für das Gesamtnetz der Bundesfernstraßen in Hessen/Deutschland, 2. European Pavement and Asset Management Conference, Berlin, 21. bis 23. März 2004, Tagungs-CD