Ein kommunales Straßennetz unterliegt einer ständigen Beanspruchung durch Verkehr und Klima und damit einer fortschreitenden Schädigung und Alterung. Mit regelmäßigen Erhaltungsmaßnahmen sollen dieser Schädigung im Sinne der Substanzerhaltung entgegengewirkt und gleichzeitig ein verkehrssicherer Straßenzustand, ein angemessener Benutzungskomfort und eine ausreichende Leistungsfähigkeit gewährleistet werden. Dabei stehen die Kommunen zunehmend vor dem Problem, schrumpfende Finanzmittel für die Straßenerhaltung zur Verfügung zu haben, den Finanzbedarf nachvollziehbar begründen zu müssen und die Mittel unter strikter Beachtung wirtschaftlicher Belange optimal einzusetzen. Quantitative und systematische Vorgehensweisen zur Lösung dieser Optimierungsaufgabe fehlten bislang, so dass die Verantwortlichen bei der Planung von Erhaltungsmaßnahmen auf ihre Erfahrung und Intuition angewiesen waren. Inzwischen hat man sich sowohl in verschiedenen Kommunen als auch in der FGSV dieser Thematik angenommen und an den Außerortsbereich angelehnte Vorgehensweisen für die systematische Ermittlung des Erhaltungsbedarfs in Kommunen mit einem Pavement-Management-System (PM-System) entwickelt. Mit der Vorlage eines Entwurfs zu den „Empfehlungen für das Erhaltungsmanagement von lnnerortsstraßen“ (EEM-I) liegt ein erster wesentlicher Baustein vor, der den Rahmen eines kommunalen PM-Systems beschreibt. Die EEM-I werden Empfehlungen zur Einführung, Angaben zu informations- und datentechnischen Grundlagen, zur Erfassung und Bewertung des aktuellen Zustandes, zur Bedarfsplanung und zur Dringlichkeitsreihung enthalten. Die einzelnen Themen sind mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad dargestellt, da in Teilbereichen noch Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht. Diese Empfehlungen lassen den Handlungsspielraum offen, der durch die unterschiedlichen Randbedingungen und Voraussetzungen der einzelnen Kommunen erforderlich ist. Anhand von Projektbeispielen wird gezeigt, dass die Einführung eines kommunalen PM-Systems ein mittelfristiges Vorhaben darstellt und ein auf den Einzelfall angepasstes Vorgehen erfordert. 

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

1 Ausgangssituation

Die Netzlänge der kommunalen Straßen in Deutschland betrug 2001 ca. 395 400 km und übersteigt damit das Netz der klassifizierten Straßen [1]. Dieses Netz unterliegt einer ständigen Belastung durch Verkehr und Klima und damit einer fortschreitenden Alterung. Die Entscheidungsträger in den Kommunen stehen daher ebenso wie die Baulastträger der Außerortsstraßen vor der Aufgabe, in den jeweiligen Netzen regelmäßige Erhaltungsmaßnahmen durchzuführen, um einen verkehrssicheren Straßenzustand, einen angemessenen Benutzungskomfort und eine ausreichende Leistungsfähigkeit sicherstellen zu können. Dabei besteht die Vorgabe, die ohnehin äußerst begrenzten Haushaltsmittel im wirtschaftlichen Sinne optimal einsetzen zu müssen (Bild 1).

Bild 1: Aufgabenstellung der kommunalen Straßenerhaltung

Quantitative und systematische Vorgehensweisen zur Lösung dieser Aufgabenstellung sind aus dem Bereich der Außerortsstraßen bekannt. Diese Lösungsansätze sind im Technischen Regelwerk in den „Arbeitspapieren zur Systematik der Straßenerhaltung“ (AP 9) [2], gegliedert in die Teile „Zustandserfassung und -bewertung“ und „Erhaltungsplanung“, sowie in den „Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen“ (RPE-Stra) [3] niedergelegt. Die direkte Anwendung dieser Grundlagen für kommunale Straßennetze ist wegen der spezifischen Unterschieden und Anforderungen im Vergleich zum Außerortsbereich nicht empfehlenswert. Die Gründe dafür sind u. a. in unterschiedlichen Nutzungsansprüchen kommunaler Verkehrsflächen, in teilweise stark unterschiedlichen Verkehrsbelastungen und in oft sehr inhomogenen Befestigungsaufbauten zu suchen. Quantitative und systematische Vorgehensweisen zur Lösung dieser Optimierungsaufgabe fehlen für Kommunen bislang, so dass die Verantwortlichen bei der Planung von Erhaltungsmaßnahmen auf ihre Erfahrung und Intuition angewiesen waren.

Aus diesem Grund haben sich Vertreter der Kommunen, von Ingenieurbüros und von wissenschaftlichen Einrichtungen im Arbeitskreis 9.15.5 der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) dieser Thematik angenommen. Ziel des Arbeitskreises ist es, die bisherigen, vielfältigen Erfahrungen und Erkenntnisse in ein an die Vorgehensweise des Außerortsbereiches angelehntes kommunales Erhaltungsmanagement umzusetzen. Als erstes Ergebnis der dort gesammelten umfangreichen Erfahrungen liegen nun die „Empfehlungen für das Erhaltungsmanagement von lnnerortsstraßen“ (EEM-I) (Entwurf) [4] vor, die den Rahmen für ein kommunales PM-System beschreiben.

2 Stand der Entwicklung

Die im Arbeitskreis vertretenen Kommunen haben bereits mit Erfolg erste Schritte zum Aufbau eines kommunalen Pavement-Management-Systems eingeleitet. So liegen u. a. weit reichende Erfahrungen zum Aufbau eines Ordnungssystems, zum Durchführen sowohl visuell-sensitiver als auch messtechnischer Zustandserfassungen und -bewertungen und zum Aufstellen von Erhaltungsplanungen vor. Interessant ist dabei die Tatsache, dass – wenn auch im Arbeitskreis nur größere Kommunen vertreten sind – derartige Projekte sowohl in vergleichsweise kleinen Kommunen mit Netzlängen von 50 bis 100 km als auch in Großstädten zielführend durchgeführt wurden. Dabei war es in den einzelnen Projekten notwendig, die Herangehensweise auf die jeweilige Kommune und ihre Netzstruktur abzustimmen. Beispielsweise wird in Großstädten mit einer wesentlich größeren Erfassungstiefe hinsichtlich der verfügbaren Datengrundlage gearbeitet, als dies in kleineren Kommunen notwendig ist. Die Zustandserfassung wird in Großstädten auf den Hauptverkehrsstraßen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Verkehrssicherheit mit schnellfahrenden Messgeräten analog zur Zustandserfassung und -bewertung auf Außerortsstraßen durchgeführt. Sachliche und fachliche Gründe legen nahe, im nachgeordneten kommunalen Netz sowie in kleineren Kommunen stattdessen eine visuelle Zustandserfassung durchzuführen. Die darauf aufbauende Erhaltungsplanung hängt dann vom verfügbaren Umfang an Daten ab. Insofern können in Großstädten sehr komplexe Auswertungen durchgeführt werden, während in kleineren Kommunen dementsprechend einfache und pragmatische Auswertungen ausreichend sind.
Der bisher mögliche Handlungsspielraum liegt nun im Entwurf der „Empfehlungen für das Erhaltungsmanagement von lnnerortsstraßen“ (EEM-I) vor. Die EEM-I sollen im Jahr 2003 veröffentlicht werden. Sie sind in sieben Kapitel gegliedert, die den Rahmen eines kommunalen Pavement-Management-Systems beschreiben. Der Schwerpunkt liegt dabei auf „Rahmen“, denn aufgrund der Eigenheiten und der spezifischen Unterschiede der Kommunen kann und wird es kein „genormtes“ kommunales PM-System, wie es für den Bereich der Bundesfernstraßen sinnvoll und möglich ist, geben. Dies zeigen auch die Diskussionen und vielfältigen Erfahrungen der Mitglieder des Arbeitskreises. Allerdings besteht der Anspruch, mit diesen Empfehlungen den Verantwortlichen in den Kommunen einen sinnvollen Handlungsrahmen vorzugeben, der je nach den lokalen Erfordernissen und Erfahrungen mit einem unterschiedlichen Detaillierungsgrad ausgefüllt werden kann.

Die EEM-I sollen dann dazu beitragen, die Erhaltungsziele zu erfüllen. Sie befassen sich mit den wesentlichen verwaltungstechnischen Aufgaben eines Managementsystems der Straßenerhaltung, d. h. der

• informationstechnischen Beschreibung der berücksichtigten Verkehrsflächen,
• der Bewertung der Qualität des zu erhaltenden Straßennetzes oder der Netzobjekte einschließlich der Zustandsentwicklung bis zum Durchführungszeitpunkt von Maßnahmen,
• der Bedarfsplanung und der Erarbeitung von Erhaltungsstrategien sowie
• der Dringlichkeitsreihung und der Vorbereitung von Erhaltungsprogrammen.

In den ersten beiden Kapiteln geben die EEM-I eine Einführung zur generellen Vorgehensweise eines systematischen Erhaltungsmanagements im kommunalen Bereich und erläutern allgemeine Grundlagen der Straßenerhaltung. In einem weiteren Kapitel werden informations- und datentechnische Grundlagen dargestellt. Vorgaben zur Erfassung und Bewertung des aktuellen Zustandes, zu Verfahren der Bedarfsplanung, zur Dringlichkeitsreihung und zum Erhaltungsprogramm sowie zur Umsetzung des Erhaltungsprogramms finden sich in den folgenden Kapiteln. Praxisbezogene Aussagen sind in insgesamt neun Anhängen enthalten, die die einzelnen Kapitel ergänzen (Bild 2).

Bild 2: Gliederung der EEM-I, Entwurf 2002

Dazu ist anzumerken, dass die einzelnen Kapitel und Anhänge derzeit einen noch unterschiedlichen Detaillierungsgrad aufweisen. Dies ist damit begründet, dass in mehreren Punkten trotz der vielfältigen positiven Erfahrungen noch Entwicklungsbedarf besteht, der vom Arbeitskreis in einem künftigen Arbeitsprogramm bereits formuliert ist. Der Arbeitskreis vertritt jedoch die Auffassung, dass die bisher mit Erfolg angewandten Methoden weiteren Anwendern zur Verfügung stehen sollten, wobei der sinnvolle Rahmen für ein kommunales PM-System in den EEM-I durchaus abgesteckt ist.

3 Vorgehensweise nach den EEM-I

Die Berechnungsschritte eines kommunalen Erhaltungsmanagements umfassen im Wesentlichen

• die Zustandserfassung und -bewertung
• das Bewerten des Bemessungszustandes
• das Bilden homogener Abschnitte
• die Zustandsprognose
• das Zuordnen sinnvoller bautechnischer Maßnahmen zu Erhaltungsabschnitten
• eine Nutzen-Kosten-Ermittlung
• das Ermitteln kurz- und mittelfristiger Erhaltungspläne.

Von den angesprochenen Schritten entspricht dies der Vorgehensweise auf Außerortsstraßen, der grundsätzliche Rahmen bleibt damit zunächst gleich. Voraussetzung für das Durchführen der Berechnungen ist eine aktuelle Straßendatenbank. Die EEM-I unterscheiden daher minimale und optimale Datenanforderungen. Das Erfüllen der minimalen Datenanforderungen ist erforderlich, wenn alle Berechnungen des PM-Systems durchgeführt werden sollen, die optimalen Datenanforderungen decken ein umfangreiches PM-System ab. Nach derzeitigen Erfahrungen aus verschiedenen Projekten lassen sich aber allenfalls die minimalen Datenanforderungen mit vertretbarem Aufwand erfüllen. Die minimalen Datenanforderungen umfassen ein Ordnungssystem, Zustandsdaten, Querschnittsdaten sowie reduzierte Anforderungen an Aufbaudaten [5].

Dies stößt in Kommunen auf erhebliche Schwierigkeiten, da benötigte Daten zum Ordnungssystem und zum Bestand oftmals nicht vorliegen. Ein Ordnungssystem kann mit vergleichsweise geringem Aufwand erstellt werden, entweder in Form eines Netzknoten-Stationierungssystems oder eines flächenbezogenen Ordnungssystems. Zustandsdaten und Querschnittsdaten lassen sich ebenfalls, z. B. durch Begehung, leicht erheben. Daten zum Aufbau oder zur Liegezeit fehlen dagegen oft und lassen sich auch nicht ohne weiteres, z. B. aus Akten, recherchieren. Insofern sind die Umsetzungsmöglichkeiten der EEM-I eng mit den verfüg- und beschaffbaren Daten verknüpft. Daher sollte auf der Basis der EEM-I zunächst die Arbeitsweise für ein kommunales Erhaltungsmanagement festgelegt und ein realistischer Rahmenplan zur Umsetzung aufgestellt werden. Das Erhaltungsmanagement kann dann quasi modulartig umgesetzt werden, wobei die von den EEM-I angebotenen Teilschritte jeweils für sich nutzbar sind. Insofern verbleibt die Entscheidung, in welchem Umfang ein kommunales PM-System eingesetzt wird, beim Anwender in der Kommune. Er bekommt durch die EEM-I sinnvolle Teilschritte angeboten (Bild 3)

Bild 3: Nutzanwendungen und Datenanforderungen in den EEM-I

Den ersten Schritt auf dem Weg zur systematischen Straßenerhaltung stellt die Zustandserfassung und -bewertung dar. Dazu muss ein Ordnungssystem zur örtlichen Referenzierung der Daten vorliegen. Mit Hilfe der Zustanddaten können dann kritische Bereiche im Netz erkannt und eine grobe Reihung über die zeitliche Verteilung möglicher Erhaltungsmaßnahmen gewonnen werden. Dazu werden die Straßenabschnitte mit überfälligem, vordringlichem, kurzfristigem, mittelfristigem und langfristigem Erhaltungsbedarf ermittelt. Somit kann eine erste Einschätzung des Erhaltungsbedarfs vorgenommen werden. Um den Erhaltungsbedarf weiter präzisieren zu können, ist die Kenntnis der zur Erhaltung anstehenden Flächen notwendig. Dazu werden Querschnittsdaten benötigt, um das Mengengerüst ermitteln zu können.

Eine Bewertung der Befestigungssubstanz kann ebenso wie eine Zustandsprognose dann vorgenommen werden, wenn die dazu notwendigen Informationen wie Art, Dicke und Einbaujahr der gebundenen Schichten zur Verfügung stehen.

Eine Dringlichkeitsreihung unter Einbeziehung funktionaler Kriterien kann erfolgen, wenn Funktionsdaten, z. B. zur Nutzung, zur Verfügung stehen. Dies kann z. B. die Einbeziehung von Unfallschwerpunkten, aber auch bestimmte Nutzungsansprüche, wie sie z. B. durch Schulen oder Krankenhäuser bestehen, betreffen.

Erhaltungspläne können sowohl kurzfristig, d. h. für ein Haushaltsjahr, als auch mittelfristig (bis zu fünf Jahre) erstellt werden. Dazu werden aus den Zustands- und Bestandsdaten Erhaltungsabschnitte ermittelt. Diese Erhaltungsabschnitte werden aufgrund ihres Zustandes in Mängelklassen eingeteilt und geeigneten bautechnischen Maßnahmen zugeordnet. Aus einer Kosten-Nutzen-Abwägung wird dann sowohl für den einzelnen Erhaltungsabschnitt als auch für alle Erhaltungsabschnitte im Straßennetz eine unter wirtschaftlichen Aspekten optimale Rangfolge für das Erhaltungsprogramm festgelegt.

4 Zustandserfassung und -bewertung nach den EEM-I

Im Rahmen eines künftig systematischen Erhaltungsmanagements sollten die Zustandserfassungen periodisch (ca. fünf Jahre, abhängig von der Verkehrsbedeutung) durchgeführt werden, da der Straßenzustand starken Veränderungen unterliegt.

Die Zustandserfassung kann visuell oder messtechnisch erfolgen. Eine messtechnische Erfassung hat den Vorteil einer hohen Auflösung und Reproduzierbarkeit, wird aber gemäß den bisherigen Erfahrungen zunächst für Hauptverkehrsstraßen empfohlen.

Für das nachgeordnete Netz eignet sich eher eine visuelle Zustandserfassung. Diese kann durch entsprechend geschulte Mitarbeiter in Eigenregie durchgeführt werden, unterliegt aber der subjektiven Einschätzung des jeweiligen Erfassers. Allerdings können im Rahmen einer visuellen Zustandserfassung auch Nebenflächen erfasst und Querschnittsdaten erhoben werden.

Nach den derzeitigen EEM-I werden die Zustandsmerkmale „Ebenheit im Längsprofil“, „Ebenheit im Querprofil“ sowie die „Substanzmerkmale Oberflächenbild“ erfasst. Die Erfassung der Griffigkeit ist derzeit noch nicht vorgesehen.

Die Zustandsbewertung wird derzeit analog zur Zustandserfassung und -bewertung (ZEB) auf Außerortsstraßen vorgenommen, allerdings mit dem entscheidenden Unterschied, dass die Aggregierung der Einzelwerte für 20 m-Abschnitte anstatt für 100 m-Abschnilte vorgenommen wird. Ein weiterer wesentlicher Unterschied zur ZEB auf Außerortsstraßen besteht in der Bewertung der Längsebenheit. Das dort verwendete „Allgemeine Unebenheitsmaß AUN“ auf der Basis der spektralen Dichte liefert im lnnerortsbereich nur bedingt verwertbare Aussagen, so dass bei den bisherigen Projekten die Planographensimulation, d. h. die Abweichung unter der 4-m-Latte, zum Einsatz kam. Damit können aufgrund von Längsunebenheiten sanierungsbedürftige Abschnitte besser identifiziert und in ein Erhaltungsprogramm aufgenommen werden.

Diese Vorgehensweisen haben sich grundsätzlich als anwendbar erwiesen, berücksichtigen aber noch nicht die Anforderungen an die Struktur kommunaler Straßen in vollem Umfang. Zum einen werden z. B. durch die „fiktive Wassertiefe“ fahrdynamische Vorgänge, wie sie bei höheren, im lnnerortsbereich nicht zulässigen Geschwindigkeiten eine Rolle spielen, bewertet, zum anderen sollten Wohnwege sicher mit einem anderen Anforderungsniveau als Hauptverkehrsstraßen bewertet werden. Der Arbeitskreis hat aus diesem Grund ein Forschungsprojekt mit dem Ziel initiiert, sowohl den Umfang der Bewertungsparameter als auch den Bewertungshintergrund aufgrund vorliegender messtechnischer Zustandsdaten zu überprüfen. Ein entsprechendes Programm für visuell erfasste Daten im nachgeordneten Netz steht noch aus; hier sollen zunächst die Ergebnisse des Forschungsprojektes abgewartet werden, um dann eine vergleichbare Vorgehensweise für die visuelle ZEB aufstellen zu können.

5 Anwendungsbeispiele der EEM-I

Als einfachster Fall kann die Erfassung der Straßennetze kleiner Kommunen angeführt werden. Bei einer Netzlänge von ca. 50 km darf es als ausreichend angesehen werden, wenn das Bauamt Kenntnis über den Netzzustand hat, kritische Bereiche vorausschauend erkennen und die verfügbaren Mittel damit zielgerichtet einsetzen kann. Das Straßennetz und die durchzuführenden Erhaltungsmaßnahmen spielen sich in einem überschaubaren Rahmen ab, so dass es ausreicht, wenn ein PM-System vergleichbare und vorausschauende Bewertungen liefert. Im vorliegenden Fall wurde für eine kleinere Gemeinde (Netzlänge ca. 50 km) ein Netzknotensystem aufgebaut, eine visuelle Zustandserfassung der Verkehrsflächen und eine Zustandsbewertung durchgeführt. Aus den Zustandkarten lassen sich der überfällige und vordringliche Erhaltungsbedarf ablesen und mit einfachen Mitteln ein Erhaltungsprogramm ableiten (Bild 4).

Bild 4: Beispiel für eine einfache Zustandserfassung und -bewertung in kleinen Kommunen

Während im ersten Fall lediglich ein Uberblick über das Straßennetz erzeugt wurde, kann es sinnvoll sein, Fahrstreifen (entsprechend ausreichende Querschnittsbreiten vorausgesetzt) und Nebenflächen getrennt zu erfassen und zu bewerten. Im nächsten Fall wurde dies für eine Kommune mit einer Straßennetzlänge von ca. 120 km vorgenommen. Aufgrund der Vielzahl möglicher Maßnahmen ist hier eine detailliertere Bewertung sinnvoll (Bild 5).

Bild 5: Beispiel für eine auf Fahrstreifen und Nebenflächen bezogene ZEB

In Großstädten kann zu dieser detaillierten Betrachtung auch eine messtechnische Zustandserfassung mit einer visuellen kombiniert werden. Die schematische Darstellung in Zustandskarten liefert einen Gesamtüberblick, wird aber im Detail schnell unübersichtlich, so dass sich zusätzlich zu den bekannten Darstellungen eine Zuordnung der Zustandsdaten zu Einzelflächen als vorteilhafter erweist. Dies erfordert eine hohe Genauigkeit der Kartengrundlage, liefert aber im Gegenzug detaillierte Erhaltungsmengen und eine verwendbare Grundlage für die konkrete Bauvorbereitung. Eine Zuordnung der Flächen zu einem Netzknotensystem ist in dem verwendeten Programmsystem gelöst, so dass unterschiedliche Datengrundlagen ohne Probleme eingebunden werden können (Bild 6).

Bild 6: Beispiel für eine detaillierte Darstellung der tatsächlichen Erhaltungsflächen durch Bezug der ZEB-Ergebnisse auf Katasterflächen

Allerdings ist das Straßennetz einer Großstadt mit unzähligen Maßnahmen nur schwer zu überschauen, so dass weitere Daten zum Bestand und zur Verkehrsbelastung, die eine Bewertung der Befestigungssubstanz ermöglichen, sinnvoll eingesetzt werden können. Damit lassen sich ein objektives Erhaltungsprogramm aufstellen und auch bereits verwertbare Prognoseberechnungen zur Zustandsentwicklung durchführen. Beispiele für die weitere Erhaltungsplanung sind in [5] aufgeführt.

6 Ausblick

Mit den derzeit noch im Entwurf vorliegenden EEM-I ist es gelungen, erstmals einen Rahmen für ein kommunales PM-System aufzuzeigen. Diese Empfehlungen lassen den Handlungsspielraum offen, der durch die unterschiedlichen Randbedingungen und Voraussetzungen der einzelnen Kommunen erforderlich ist. Die tatsächliche Detaillierung und die zum Einsatz kommenden Vorgehensweisen hängen dabei von der Zielsetzung der Kommune ab. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass die Einführung eines kommunalen PM-Systems ein mittelfristiges Vorhaben darstellt und ein auf den Einzelfall angepasstes Vorgehen erfordert. Auch wenn die EEM-I noch in Teilen Ergänzungs- und Verbesserungsbedarf aufweisen, lassen sich mit den derzeit verfügbaren Grundlagen bereits erhebliche Optimierungsvorteile erzielen. Der Arbeitskreis 9.15.5 wird sich daher künftig der Weiterentwicklung von u. a. folgenden Themen widmen:

• Zustandserfassung und -bewertung
• Arbeitspapier zur visuellen Zustandserfassung und Schadenskatalog
• Verfahren zur Dringlichkeitsreihung von Erhaltungsabschnitten
• Verfahren zur Ermittlung des Erhaltungsbedarfs von innerörtlichen Verkehrsflächen.

Literaturvezeichnis

1. Der Elsner: Handbuch für das Straßen- und Verkehrswesen 2002, Otto Elsner Verlagsgesellschaft, Darmstadt-Dieburg 2001
2. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Arbeitspapiere zur Systematik der Straßenerhaltung, AP 9, Ausgabe 2001, Köln 2001
3. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen, RPE-Stra 01, Köln 2001
4. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Empfehlungen für das Erhaltungsmanagement von lnnerortsstraßen, EEM-I, Entwurf 2002, Köln 2002
5. Stöckner, M.; Roos, R.: Informations- und datentechnische Grundlagen von kommunalen Pavement-Management-Systemen, Straße und Autobahn, Heft 10, 2002, S. 600–605