Entwicklung von Systemelementen für ein österreichisches Pavement Management System

Abstract

Die vorliegende Dissertation beinhaltet und beschreibt jene Grundlagen, die für den praktischen Einsatz eines ablauffähigen Straßenerhaltungsmanagementsystem auf dem österreichischen Bundesstraßennetz erforderlich sind. Das für Untersuchungen und Entscheidungen auf dem gesamten Straßennetz (Netzebene) verwendete System bedient sich dabei eines Optimierungsverfahrens, das aus dem erhobenen Straßenzustand unter Einbeziehung von Straßenzustandsprognosemodellen und Kostenansätzen die optimale Erhaltungsstrategie ermittelt. Neben einer detaillierten Beschreibung der einzelnen Systemelemente - wie Datenerfassung und -speicherung, Straßenzustandsprognose und Datenanalyse - liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit in der Herleitung von beschreibenden Kenngrößen des Oberbaus, der Verkehrsbelastung und des Straßenzustandes. Die Ausarbeitung eines Katalogs von Erhaltungsmaßnahmen ermöglicht darüber hinaus eine Beschreibung der monetären und nicht monetären Wirkungen von Erhaltungsstrategien auf den Straßenzustand. Durch die Formulierung von Teilzielen der Straßenerhaltung (Fahrsicherheit, Fahrkomfort und Substanzerhalt) ist es auch möglich, aus den Einzelinformationen einen den Straßenzustand beschreibenden Gesamtwert zu ermitteln (Wertsynthese), der einerseits für die Definition des Nutzens von Erhaltungsmaßnahmen und andererseits für die Optimierung herangezogen werden kann. Die Berechnung der Ergebnisse erfolgt letztendlich durch ein kombiniertes Verfahren von Nutzen-Kosten-Untersuchung (Kostenwirksamkeitsanalyse) und heuristischer Optimierung. Hierzu werden die von einem kanadischen Softwareunternehmen entwickelten Computerprogramme VIABASE© (Datenbanksoftware) und VIAPMS© (Analysesoftware) verwendet, die derzeit auch von den Straßenverwaltungen eingesetzt werden. Die Ergebnisse der Berechnungen können einerseits für politische Entscheidungen auf Netzebene aber auch für weiterführende Untersuchung der Straßenerhalter zur Erstellung von Bau- bzw. Arbeitsprogrammen herangezogen werden.

This Ph.D.-thesis contains the foundations for the practical use of an executable pavement management system on the Austrian federal road network. This system, which is enlisted for decisions and evaluations on network level, uses an optimization tool for calculating the most efficient maintenance strategies, including performance prediction models and cost models. Besides a detailed description of each single element, such as data-collection, data-storing, performance prediction of road condition, and data analysis, the main focus of this thesis aims at deriving indexes to describe pavement construction, traffic-load, and road condition. Beyond it, the development of a treatment catalogue enables a description of monetary and non-monetary impacts of a measure on pavement condition. The formulation of different sub-targets for road maintenance (safety, comfort, and structural maintenance) allows to determine a total-condition-index, which is put together from single attributes. On the one hand this index can be used to define the benefit of maintenance treatments and on the other hand it can be used for optimization. Ultimately, the evaluation of the results is a combined method of cost-benefit-analysis and heuristic optimization. For that purpose a special database, named VIABASE©, and a computer-assisted management system, named VIAPMS©, of Canadian origin are used. These software tools are used by the road administration authorities too. The results of calculation can be enlisted for political decisions on network level but also for further evaluations to create a construction program or working program respectively by the road administration authorities.