An der Entwicklung des Managements der Straßenerhaltung wird in Deutschland seit Beginn der 90er Jahre intensiv gearbeitet. Erkenntnisse, die sich aus einer Vielzahl von Forschungsvorhaben ergeben, können bei den Ländern in der Praxis der Straßenerhaltung umgesetzt werden. Ein großes Hilfsmittel sind dabei die Ergebnisse aus den seit 1992 im regelmäßigen Turnus durchgeführten Zustandserfassungen und -bewertungen der Bundesfernstraßen. An einigen Beispielen aus dem Land Bayern wird dargestellt, mit welchen Verfahren das Management der Straßenerhaltung umgesetzt werden kann. Die dabei entstehenden Sach- und Personalkosten, sowie der erreichbare Nutzen werden aufgezeigt.

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

1 Einleitung

Der Verkehr auf unseren Straßen bewegt sich bereits auf einem sehr hohen Niveau und nach allen verfügbaren Prognosen wird insbesondere der Lkw-Verkehr weiter stark zunehmen. Die Beanspruchung der Fahrbahnbefestigung wird immer größer und die für die Straßenerhaltung zur Verfügung stehenden Finanzmittel steigen nicht dementsprechend. Bund und Länder versuchen mit einem immer mehr verfeinerten Management der Straßenerhaltung trotz dieser schwierigen Rahmenbedingungen den Erhaltungszustand des Straßennetzes zu verbessern.

An einigen Beispielen soll aufgezeigt werden, wie das Management der Straßenerhaltung in den Ländern umgesetzt wird, wobei ich mich bei den Auswertungen auf das qualifizierte Straßennetz in Bayern beschränke, da mir hierzu die aktuellen Daten am besten zugänglich sind. Die Basis für die Auswertungen sind rd. 2 300 km Bundesautobahnen, rd. 6 500 km Bundesstraßen und rd. 13 500 km Landesstraßen in Bayern. Die Beispiele sind auch auf andere Bundesländer übertragbar.

2 Entwicklung des Fahrbahnzustandes ohne Maßnahmen

Seit 1992 werden die Bundesfernstraßen und in einigen Ländern auch die Landesstraßen in einem regelmäßigen Turnus erfasst. Für die Autobahnen liegen uns die Ergebnisse aus drei Messkampagnen, für die Bundesstraßen aus zwei Messkampagnen vor. Für die Landesstraßen wird in Bayern die zweite Messkampagne in den Jahren 2002/2003 durchgeführt. Durch den Vergleich der Zustandsentwicklung auf Straßen, an denen während der Messkampagnen keine baulichen Maßnahmen durchgeführt wurden, lassen sich einige Tendenzen ablesen, die für die Erhaltungsstrategie und dabei insbesondere für die Prognose der Zustandsentwicklung wichtig sind.

Das Bild 1 zeigt die der allgemeinen Unebenheiten auf dem 1. Fahrstreifen der Autobahnen zwischen 1992 und 2001.

Bild 1: Zustandsentwicklung Allgemeine Unebenheiten

In der Grafik sind die vier gebräuchlichsten Bauweisen, nämlich Gussasphalt, Splitt-Mastix-Asphalt, Asphaltbeton und Beton dargestellt. Man kann ablesen, dass die allgemeinen Unebenheiten annähernd linear zunehmen. Wesentliche Unterschiede zwischen den Bauweisen sind nicht erkennbar. Insgesamt bewegen sich die allgemeinen Unebenheiten noch in einem unkritischen Bereich. Im Bild 2 ist die Veränderung der Spurrinnentiefe zwischen den Messkampagnen 1994 und 1999 auf bayerischen Bundesstraßen dargestellt.

Bild 2: Zustandsentwicklung Spurrinnentiefe

In der Grafik sind sowohl die Strecken ohne bauliche Maßnahmen, als auch die Strecken mit baulichen Maßnahmen dargestellt. Die Auswertung zeigt, dass ohne bauliche Maßnahmen die Tiefe der Spurrinnen in fünf Jahren um ca. 1 mm zugenommen hat. Diese Zunahme ist weitgehend unabhängig von der absoluten Tiefe der Spurrinnen. Zwischen den Messkampagnen 1994 und 1999 wurden an rd. 1 380 km Bundesstraßen bauliche Maßnahmen durchgeführt. Es wurde überwiegend Splitt-Mastix gebaut. Die Auswertung zeigt, dass sich bei den Neubaustrecken nach einer gewissen Liegezeit die mittlere Spurrinnentiefe zwischen 2 und 4 mm bewegt. Besondere Probleme mit rasch wachsenden Spurrinnen sind nicht erkennbar.

Die Entwicklung der Griffigkeit auf den Bundesstraßen zwischen den Messkampagnen 1994 und 1999 ist im Bild 3 erkennbar.

Bild 3: Zustandsentwicklung Griffigkeit

In der Grafik sind die bei Neubaumaßnahmen gemessenen Griffigkeiten dargestellt. Je stärker ein Punkt in der Grafik ist, umso mehr Messabschnitte stellt er dar. Das Bild zeigt, dass bei den Neubaumaßnahmen bis auf wenige Ausnahmen bereits in dem Zeitraum zwischen 1994 und 1999 die jetzt erst in der ZTV-Asphalt 01 eingeführten Anforderungswerte für die Abnahme eingehalten bzw. überschritten sind. Da alle betrachteten Maßnahmen zwischen 1994 und 1999 gebaut wurden, sind auch Abschnitte dabei, die schon drei bis vier Jahre liegen. Die neuen Anforderungswerte bei Ablauf der Gewährleistung wurden nicht unterschritten. Bei sorgfältiger Wahl des Mischgutes und bei guter Qualität des Einbaus sind die jetzt in die Regelwerke aufgenommenen Anforderungen hinsichtlich der Griffigkeit einzuhalten.

Im Bild 4 ist die Entwicklung der Griffigkeit zwischen den Messkampagnen 1994 und 1999 auf den rd. 6 500 km Bundesstraßen in Bayern, differenziert nach den sieben Regierungsbezirken

Bild 4: Entwicklung Griffigkeit

Es ist deutlich erkennbar, dass in Nord- und Ostbayern starke Verbesserungen der Griffigkeit erreicht wurden. Das Niveau der Griffigkeiten war bei der letzten Messkampagne im Jahr 1999 in diesen Regierungsbezirken erkennbar günstiger als in den beiden südlichen Regierungsbezirken Oberbayern und Schwaben. Gewisse Zusammenhänge mit den Zuschlagsstoffen sind aus dieser Grafik ablesbar.

Insgesamt lässt der Vergleich der Messkampagnen 1994 und 1999 erkennen, dass in diesen fünf Jahren keine dramatischen Verschlechterungen eingetreten sind. Die Zustandswerte zeigen aber auch, dass es innerhalb von Bayern starke regionale Unterschiede gibt. Die gewählte Art der Darstellung ist ein gutes Hilfsmittel, um auf Landesebene rasch die Bereiche zu erkennen, wo der stärkste Handlungsbedarf für eine verbesserte Erhaltung besteht.

3 Erhaltungsstrategien

Mit den vorliegenden Auswertungen aus der Zustandserfassung und -bewertung kann zwischenzeitlich eine recht gute Erhaltungsstrategie betrieben werden. Die Verknüpfung aller für eine umfassende Planung notwendigen Daten und Informationen wird rechnergestützt bewältigt. Je nach Qualität der vorhandenen Daten werden in Bayern zwei Verfahren für die Erhaltungsstrategie betrieben.

3.1 Verbesserte Erhaltungsstrategie

Dieses Verfahren wird angewandt, wenn zwar die Daten aus der Zustandserfassung und -bewertung und die Verkehrsdaten vorliegen, aber die Straßenaufbaudaten nicht zuverlässig genug in das Verfahren eingebaut werden können. Dieses etwas einfachere Verfahren wird vor allem für das über Jahrzehnte gewachsene Landesstraßen- bzw. Bundesstraßennetz angewandt, weil hier die Kenntnisse über die Aufbaudaten noch zu lückenhaft sind.

Nach jeder Messkampagne werden nach einem Algorithmus mit den ZEB-Daten Vorschläge für ein Erhaltungsprogramm zentral erarbeitet und den Ämtern übergeben. Die zentrale Erarbeitung erfolgt nach folgenden vier Schritten:

1. Einteilung der erhaltungsbedürftigen Maßnahmen in fünf Dringlichkeitsklassen aus Gebrauchswert und Substanzwert. Im Bild 5 ist die Art der Einteilung dargestellt. Die höchste Dringlichkeitsklasse erhält den Abschnitt, bei dem der Gebrauchswert und der Substanzwert über dem Schwellenwert (> 4,5) liegt. Die zweite Dringlichkeitsklasse erhält denjenigen Abschnitt, bei dem der Substanzwert zwar den Schwellenwert überschreitet, aber der Gebrauchswert in dem Bereich des Warnwertes, d. h. zwischen den Werten 3,5 und 4,5, liegt. Die Einteilung der weiteren Klassen erfolgt unter analogen Gesichtspunkten.
2. Zusammenfassung der besonders dringlichen Abschnitte, z. B. der Klassen 1 und 2, zu Erhaltungsabschnitten,
3. Gewichtung der Mittelwerte der Abschnitte mit den Faktoren für Gebrauchs- und Substanzwert, entsprechend der vereinfachten Darstellung im Bild 6.
   Der Faktor für den Gebrauchswert ist abhängig vom durchschnittlichen täglichen Verkehr. In dem Beispiel für die Bundesstraßen resultiert der mittlere DTV der bayerischen Bundesstraßen aus der Verkehrszählung 2000 (DTV 9146 KFZ/24 h). Die stärker belasteten Bundesstraßen erhalten einen dementsprechend höheren und die schwächer belasteten einen dementsprechend niedrigeren Faktor.
   Der Substanzwert wird mit einem Faktor, der sich auch dem durchschnittlichen Schwerlastverkehr ergibt, gewichtet. Der mittlere DTV_sv betrug auf den bayerischen Bundesstraßen im Jahre 2000 723 Schwerlastfahrzeuge pro 24/h. Die stärker bzw. schwächer belasteten Bundesstraßen werden entsprechend der Grafik im Bild 6 gewichtet.
4. Als Ergebnis wird eine gereihte Liste für die Erhaltungsabschnitte mit dringendem Erhaltungsbedarf, die zur besseren Darstellung auch visualisiert wird, an die Ämter geliefert. Im Bild 7 ist eine solche zweidimensionale Dringlichkeitsanalyse dargestellt. Den Straßenbauämtern wird für einen Zeitraum von drei Jahren das Erhaltungsbudget vorgegeben. Mit Hilfe der oben geschilderten Unterlagen können die Ämter situationsabhängig über diese Laufzeit eine verbesserte Erhaltungsstrategie mit einfachen Mitteln betreiben.

Bild 5: Einteilung Dringlichkeitsklassen

Bild 6: Gewichtung Gebrauchswert – Substanzwert

Bild 7: Beispiel für Auswahl Erhaltungsabschnitte

Als weitere Arbeitshilfe, die sich aus der verbesserten Erhaltungsstrategie durch Verknüpfung der Erhaltungsabschnitte mit den verfügbaren Haushaltsmitteln ergibt, haben wir den „Erhaltungspass“ entwickelt (Bild 8).

Bild 8: Erhaltungspass

In diesem Erhaltungspass sind die Zielvorgaben für ein 3-Jahresprogramm enthalten. Innerhalb der drei Jahre können die Amter die Maßgaben je nach Bedarf verschieben. Wichtig ist nur, dass nach Ablauf des Programms die Ziele erreicht sind.

Ein Soll/Ist-Vergleich für ganz Bayern zeigt, dass wir eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den Vorschlägen der „verbesserten Erhaltungsstrategie“ und den von den Ämtern aufgrund ihrer Ortskenntnis tatsächlich geplanten Maßnahmen haben. Das Ergebnis der Umsetzung der verbesserten Erhaltungsstrategie für die Bundesstraßen in den Jahren 2000 bis 2002 sieht wie folgt aus:

a. Baubedarf für Bundesstraßen gemäß der verbesserten Erhaltungsstrategie in den Dringlichkeiten 1-5: ca. 1 100 km
b. Von den Ämtern dann tatsächlich geplante Erhaltungsmaßnahmen in den Jahren 2000 bis 2002: ca. 1 150 km
c. Aus diesem Programm abgewickelte Erhaltungsmaßnahmen in den Jahren 2000 bis 2002: ca. 930 km.

Es wurde somit ein Erfüllungsgrad von über 80 % erreicht, was für ein solches Programm recht hoch und erfolgsversprechend ist.

3.2 Das Pavement-Management-System (PMS)

Das PMS wurde gemeinsam von Bund und Ländern entwickelt. Seit 1999 wurde in einigen Ländern, darunter auch Bayern, mit der Erstanwendung begonnen.

Der wesentliche Unterschied des PMS gegenüber der verbesserten Erhaltungsstrategie besteht darin, dass hier zusätzlich der Straßenaufbau sowie eine Prognose der Zustandsdaten berücksichtigt wird. Mit dem PMS ist eine Optimierung über das gesamte Netz rechnergestützt möglich. Die Vorschlagslisten aus dem PMS beinhalten nicht nur Vorschläge für den Ort der Maßnahme (wie bereits bei der verbesserten Erhaltungsstrategie), sondern auch Vorschläge über die Art der Maßnahme und über das günstigste Jahr zur Durchführung der Maßnahme.

Die bisherigen Erfahrungen bei der Umsetzung des PMS zeigen, dass die größten Probleme bei der Beschaffung der Daten für den Straßenaufbau bestehen. In unserem langfristig gewachsenen Straßennetz fehlen häufig zuverlässige Aufzeichnungen über Art und Alter der vorhandenen Schichten im Straßenoberbau. Die Erfahrung hat auch gezeigt, dass mit unzureichenden Aufbaudaten die Ergebnisse des PMS unplausibel werden. Es müssen die erforderlichen Daten beschafft werden, um zu verlässlichen Ergebnissen zu kommen. Für die Autobahnen sind diese Arbeiten weitestgehend abgeschlossen. Für die Bundesstraßen liegen die Aufbaudaten vor bzw. müssen noch erhoben werden. Wesentlich schwieriger ist die Situation bei den Landesstraßen, da hier auf einen sehr alten Bestand zurückgegriffen werden muss und die Aufzeichnungen meist unvollständig sind. Hier besteht noch erheblicher Handlungsbedarf.

Im Jahr 1999 haben wir bei den Autobahndirektionen und dem Straßenbauamt Weilheim mit der Erstanwendung des PMS begonnen. Zwischenzeitlich haben wir in jedem Regierungsbezirk ein Pilotamt für die Einführung des PMS installiert. Die Autobahndirektion Südbayern hat dabei die Aufgabe, die Arbeiten für ganz Bayern zu koordinieren und beim Auftreten von Problemen zu helfen. Die sieben Pilotämter sollen zukünftig die Arbeit der übrigen Straßenbauämter in ihrem jeweiligen Regierungsbezirk (zwei bis fünf Ämter je Regierungsbezirk) koordinieren und fachliche Unterstützung geben.

Wir glauben, dass wir mit dieser gestuften Organisation das PMS möglichst effektiv bei den Ämtern einführen können. Der personelle Aufwand zur Betreuung des PMS bei den Ämtern erfordert ca. zwei Personenmonate/Jahr. Der Personalaufwand für die zentrale Steuerung und für die Entwicklung des Bauprogramms im eigenen Bereich beträgt bei der ABD Südbayern zusätzlich ca. acht Personenmonate/Jahr. Es hat sich bewährt, dass bei den Ämtern das System von Ingenieuren betreut wird, die vertiefte Kenntnisse sowohl im Deckenbau als auch in der Datenverarbeitung haben. Sofern dies nicht in Personalunion möglich ist, ist der Einsatz von zwei verschiedenen Ingenieuren mit dem entsprechenden Fachwissen für die jährliche Fortschreibung des Bauprogramms sinnvoll. Der gegenwärtige Personalaufwand zur Erstanwendung des PMS bei den beiden Autobahndirektionen und den sieben Straßenbauämtern beträgt nach den o. a. Ausführungen ca. zwei Personenjahre. Zu den reinen Personalkosten kommen noch Kosten für Software und Ingenieurbüros. Die vom Land zu tragenden Ingenieurleistungen betragen gegenwärtig ca. 170 000 € pro Jahr. Für die im 4-jährigen Turnus stattfindende Zustandserfassung und -bewertung der qualifizierten Straßen entstehen folgende Kosten:

Tabelle: Entstehende Kosten für die im 4-jährigen Turnus stattfindende Zustandserfassung und -bewertung der qualifizierten Straßen

Für das Management der Straßenerhaltung in Bayern fallen für die Ingenieurleistungen und für Messkosten knapp 800.000 €/Jahr an. Diesen Kosten steht ein jährliches Deckenbauvolumen von ca. 110 Mio € für die Bundesfernstraßen und Landesstraßen in Bayern gegenüber. Dies bedeutet, dass für das Management der Straßenerhaltung nicht einmal ein Prozent der Baukosten aufgewandt wird. Der volkswirtschaftliche Nutzen durch zielgerichtete Erhaltungsmaßnahmen liegt um ein Vielfaches höher.

4 Bauprogramm

Für die Anwender vor Ort ist das Ziel eines Managements der Straßenerhaltung ein zuverlässig und rasch zu aktualisierendes Bauprogramm. In das Bauprogramm werden als wesentliche Bausteine die Maßnahmenvorschläge aus dem PMS übernommen. Zusätzlich fließen noch Informationen aus

• Unfallhäufungsstellen
• Vorschlägen aus dem Bauwerkserhaltungsprogramm (BMS)
• geplanten Ausbaumaßnahmen
• erforderlicher Verkehrsführung
• günstigster Bauloslänge usw.

in das Bauprogramm ein.

Neben den Vorschlägen aus dem PMS sind die Kenntnisse über die erforderlichen Maßnahmen zur Bauwerkserhaltung die wichtigsten Bausteine für das Bauprogramm. Nachdem die Arbeiten für die Entwicklung eines BMS noch laufen, versuchen die Länder mit Zwischenlösungen, die Bauwerkserhaltung in das Bauprogramm zu integrieren.

Um zur abschließenden Entwicklung des Bauwerkmanagementsystems auch schon gute Entscheidungshilfen zu bekommen, haben wir – ähnlich wie das PMS – in Zusammenarbeit mit der Ingenieurgesellschaft Heller (Darmstadt) die Visualisierung der Bauwerkszustände entwickelt, wie sie im Bild 9 für die Autobahnen im Großraum München dargestellt ist. Aus dieser Darstellung kann man sehr schnell erkennen, in welchen Bereichen Bauwerke mit kritischem bzw. ungenügendem Bauwerkszustand sind, deren Erhaltung bei der Aufstellung des Bauprogramms berücksichtigt werden muss.

Bild 9: Visualisierung Bauwerkszustand

Das endgültige Bauprogramm, das je nach Anforderung als 3- bis 5-Jahresprogramm entwickelt wird, kann ebenfalls sehr gut visualisiert werden. Das Bild 10 zeigt einen Ausschnitt aus einem solchen Bauprogramm für den Großraum München. In dem Bauprogramm werden die Maßgaben unter der Vorgabe eines bestimmten Budgets nach Ort, Art der Bauweise und Vorschlag für das Jahr der Durchführung ausgewiesen.

Bild 10: Beispiel Bauprogramm

5 Erfolgskontrolle

In Bayern betreiben wir – wie ich bereits erwähnt habe – die systematische Straßenerhaltung seit mehreren Jahren. Durch den Vergleich der Ergebnisse der Zustandserfassung und -bewertung über mehrere Messkampagnen lässt sich sehr gut ablesen, welche Veränderungen des Straßenzustandes im Gesamtnetz eingetreten sind. Die im Bild 11 vorgenommene vergleichende Wertung des Gebrauchswertes für den ersten Fahrstreifen zeigt, dass sich durch die gezielte Erhaltungsplanung die für die Verkehrssicherheit relevanten Zustandsmerkmale, nämlich Spurrinnentiefen und Griffigkeit, trotz eingeschränkter Budgets, auf einem guten Niveau gehalten haben, bzw. verbessert werden konnten. Der Gebrauchswert hat sich innerhalb dieser 10 Jahre spürbar verbessert.

Etwas anders sieht die Situation bei der vergleichenden Betrachtung für den Substanzwert aus. Wie das Bild 12 zeigt, hat sich der Substanzwert, vor allem bedingt durch eine starke Zunahme der Netzrisse, in diesen 10 Jahren erkennbar verschlechtert. Diese am Beispiel der Autobahn aufgezeigte Entwicklung zeigt sich auch bei den übrigen qualifizierten Straßennetzen. Die Ursache für diese Entwicklung liegt in den zu knappen Budgetmitteln für die Erhaltung. Mit dem vorhandenen Geld müssen vorrangig die sicherheitsrelevanten Maßnahmen durchgeführt werden. Die für den Straßenbaulastträger so wichtigen substanzerhaltenden Maßnahmen müssen dabei häufig zurückgestellt werden.

6 Ausblick

Nachdem unser Straßennetz immer älter wird; und die Belastung ständig zunimmt, sind aber in Zukunft deutlich höhere Anstrengungen zur Erhaltung der Substanz erforderlich. Andernfalls würden wir Gefahr laufen, dass unser qualifiziertes Straßennetz so erhebliche Substanzmängel bekäme, sodass die Befahrbarkeit eingeschränkt würde und sich ein kaum mehr abzutragender Nachholbedarf für die Erhaltung der Straßen aufbauen würde.

Die Umsetzung des Managements der Straßenerhaltung in den Ländern hat bewirkt, dass mit den zur Verfügung stehenden Mitteln zielgerichtet die gesamtwirtschaftlich vorteilhaftesten Erhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden können. Die Umsetzung zeigt aber auch, dass zukünftig die Mittel für die Straßenerhaltung erhöht werden müssen, um die für unsere Volkswirtschaft so wichtige Straßeninfrastruktur in einem sicheren und zuverlässig befahrbaren Zustand zu erhalten. Die Ergebnisse aus der Umsetzung des Managements der Straßenerhaltung liefern uns die erforderlichen Grundlagen und Entscheidungshilfen für eine objektive Ermittlung des Finanzbedarfs für die Straßenerhaltung.