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Verkehrsinfrastruktur und Innovation

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Prozesse optimieren, die Gesamtperformance erhöhen, einen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung leisten: Diese Themen sind derzeit in aller Munde. Auch der Bereich der Verkehrsinfrastruktur muss hier substantiell etwas beitragen. Dazu sind verschiedene Innovationen und Trends in Sicht. Die Problemstellung kann wie folgt zusammengefasst werden: Wie kann ich meine Innovation weiterentwickeln, Risiken minimieren und so das Vertrauen meiner Partner gewinnen?

Abbildung 1: Temperatur der Produktion von Heissasphalt, Niedertemperaturasphalt, Kaltmischgut (Quelle: Eiffage Travaux Publics)

Innovation schaffen, um auf Anforderungen zu reagieren
Der Bereich der Verkehrsinfrastruktur muss stetig innovativ sein, um auf technische Herausforderungen zu reagieren und Sicherheitsanliegen sowie Umweltfragen und ökonomische Aspekten zu befriedigen. Das zeigt sich auch in einer starken Nachfrage der Betreiber und Nutzer der Verkehrsinfrastruktur, die mit der aktuellen Praxis nicht befriedigt wird. Zahlreiche Weiterentwicklungen und Neuerungen sind im Laufe der letzten Jahre entstanden. Folgende Themenbereiche sind zu nennen, die, nicht abschliessend, spezifische Belange des Kompetenzbereichs Verkehrsinfrastruktur abbilden:

  • Reduktion des Energieverbrauchs und der Emissionen durch eine Temperatursenkung bei der Produktion von bituminösen Materialien (Niedertemperaturasphalt (NTA) und Kaltmischgüte, Abbildung 1). 
  • Erhöhung des Gehalts an rezyklierbaren Materialien in den verschiedenen Schichten der Fahrbahnkonstruktion (z. B. Ausbauasphalt oder Beton); der Trend besteht im Allgemeinen darin, die Recyclingquote für die tiefen Schichten zu erhöhen. 
  • Entwicklung von Hochleistungsmaterialien, um schweren Belastungen (durch Lasten und / oder Klima) standzuhalten und die Lebensdauer der Fahrbahnen zu erhöhen. 
  • Erarbeiten von Techniken oder innovativen Produkten für den Strassenunterhalt (z. B. Zusatz von Fasern, Verstärkungsroste, Zusatzstoffen). 
  • Entwicklung von lärmarmen Belägen. Das Problem der Lärmbelastung ist derzeit besonders bedeutend und ist Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten. Der Rückgang ist noch immer sehr beschränkt (etwa zehn Jahre), die Risikobewertung und die Akzeptanz dieser Risiken durch die Bauunternehmen und die Bauherren, sind dabei von besonderem Interesse. 
  • Digitalisierung, BIM-Ansätze 
  • Intelligente Strassen, Kommunikation Fahrzeug - Strasse

Die bedeutenden Entwicklungen erfolgen im Allgemeinen aufgrund eines Anstosses aus der Privatwirtschaft, bei Bedarf durch Forschungseinrichtungen unterstützt. Es gibt einen gewissen Rückgang hinsichtlich Innovationen. Es ist daher notwendig, ihr Potential zu demonstrieren, um ihre Akzeptanz zu erhöhen und eine vernünftige Nutzung dieser Technologien zu fördern.

Kompromiss Innovation – Risiko – Vertrauen
Die verschiedenen Innovationen zu integrieren ist Teil einer umfassenden Problemstellung, in der die Risiken stetig evaluiert und begrenzt werden müssen, um das Vertrauen der Bauherren wie auch der Bauunternehmen zu steigern. In diesem Prozess spielt der Forschungspartner eine entscheidende Rolle. Er muss das Innovationspotential quantifizieren, um das Vertrauen aller Partner zu erhöhen. Um das zu schaffen, und um die mit neuen Technologien verbundenen Risiken zu kontrollieren, können verschiedene Instrumente und Methoden verwendet werden. Zu nennen wären etwa:

Abbildung 2: Beispiel der Ausgestaltung der Teststrecken (Quelle : EPFL-LAVOC)
  • Experimente (Arbeit nach verschiedenen experimentellen Massstäben) (Labor, Praxistest); gestützt auf eine theoretische Basis. 
  • Praxisimplementierung durch Realisierung von Teststrecken und die Weitergabe der Ergebnisse. Die Teststrecken stellen ein wichtiges Kommunikationsinstrument gegenüber dem Bauherrn und den Entscheidungsträgern dar. 
  • Fachübergreifende Ansätze in Zusammenarbeit mit verschiedenen Kompetenzebereichen. 
  • Zusammenarbeit und transparente Kommunikation zwischen Bauunternehmen, wissenschaftlichen Partnern und dem Bauherren. 
  • Die Integration von Risikoanalyseverfahren und mehrere Kriterien umfassende Entscheidhilfen, die es erlauben, die Verantwortlichen in der Wahl der Technologie zu unterstützen. 
  • Einbezug von neuen Themenfeldern hinsichtlich Standardisierung/Normen (schweizweit, europäisch) und von repräsentativ zusammengesetzten Arbeitsgruppen, um Innovationshemmnisse zu vermeiden.

Zu erwähnen wäre zum Beispiel das Forschungsprojekt VSS-ASTRA PLANET (PotentieL et ANalyse des ENrobés Tièdes), indem verschiedene Teststrecken in Wohlen bei Bern konstruiert und eine Überwachung des mechanischen Verhaltens realisiert wurde (Abbildung 2).

Wichtige Rolle der Forschung und Bildung
Ausschlaggebend ist schliesslich, das jeder Innovation innewohnende Potential und die damit einhergehenden Risiken und Vorteile zu identifizieren. Ein falscher Anwendungsbereich oder unrealistische Erwartungen können dazu beitragen, a priori vielversprechende Technologien wieder verschwinden zu lassen. Das Abwägen zwischen Innovationswillen und Risikoverhalten muss durch alle Akteure gemacht werden, die verschiedenen vorgängig erwähnten Mechanismen können in diesem Prozess helfen. Die (angewandte) Forschung stellt ein wichtiges Glied in dieser Kette dar. Sie definiert einerseits den optimalen Anwendungsbereich und andererseits die Kontrollmethoden und Grenzwerte (Anforderungen). Diese angewandte Forschung muss auch in die Ingenieursausbildung und in die Weiterbildung einfliessen, um den Wissenstransfer zu garantieren.

 

Verkehrsinfrastruktur
Der Kompetenzbereich der Verkehrsinfrastruktur interessiert sich für die Bereiche Strasse, Schiene und Flughäfen, der Akzent liegt hauptsächlich auf dem Strassenbaubereich. Die behandelten Themenbereiche betreffen einerseits die Konzeption und Sicherheitsanalyse, andererseits aber auch die Materialien, den Bau und die Erneuerung sowie den Unterhalt von Strassen. Verschiedene CAS mit Bezug zum Bereich Verkehrsinfrastruktur wurden in Zusammenarbeit mit dem VSS entwickelt und werden seit Ende 2017 angeboten.