Digitaler Zwilling zum Betrieb von Autobahnen

Das Projekt wurde von Marcus Rowsell (HOCHTIEF ViCon), Dr. Daniela Schäfer (HOCHTIEF PPPS) und Tobias Kupfer (ViA6West Service GmbH) eingereicht.

Kurzbeschreibung
Bei der Planung und Bauausführung des ÖPP-Projekts wurde die BIM-Methodik bereits genutzt. Für den Betrieb und die Instandhaltung wird das erstellte Project Information Model (PIM) der Baupartner als Teil des digitalen Zwillings der Autobahn weiterverwendet. An das entwickelte Datenmodell werden verschiedene externe Daten verknüpft, um zahlreiche Anwendungsfälle zu unterstützten.

Das Ziel, die Lebenszyklusbewirtschaftung nachhaltiger und effizienter umzusetzen, ist nachweislich erreicht worden. Hierbei haben buildingSMART-Standards insbesondere an den Schnittstellen der Datenübergaben entscheidend geholfen.

Kenndaten
ÖPP-Projekt BAB A6 ab 2017:

• ca. 47 km Strecke
• 12 Rastanlagen und/oder Parkplätze, 7 Anschlussstellen,
• 45 Regenrückhalte- bzw. Regenklärbecken
• 70 Brücken, 50 Verkehrszeichenbrücken, 100 Lärmschutzwände, 16 Stützwände

Verwendete Standards von buildingSMART: IFC, MVD, IDM

Projektbeschreibung

Der Digitale Zwilling im Einsatz auf der Bundesautobahn A6

Im Rahmen des Verfügbarkeitsmodells BAB A6 wurde die ViA6West GmbH & Co. KG als Projektgesellschaft mit der Finanzierung, dem Bau sowie dem Betrieb und der Erhaltung eines ca. 47 km langen Teilstücks der A6 zwischen der AS Wiesloch/Rauenberg und dem AK Weinsberg beauftragt.

Bei dem Projekt handelt es sich um eine Öffentlich-Private-Partnerschaft (ÖPP) zwischen der Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch die Autobahn GmbH des Bundes, und der ViA6West GmbH & Co. KG. Bei ÖPP-Projekten im Straßeninfrastrukturbereich sind neben Planung und Bau zahlreiche Anforderungen an Betrieb und Erhaltung zu erfüllen, die von der Dokumentation, der Bauüberwachung, der Mängelverfolgung, den Kontroll-, Prüf- und Wartungstätigkeiten, der Leistungserbringung des Betriebes sowie den Erhaltungsmaßnahmen bis hin zu einem sehr umfangreichen Berichtswesen reichen.

Die A6 ist eine der wichtigsten Ost-West-Verbindungen zwischen Frankreich und Mittel- bzw. Osteuropa. Das ist einer der Gründe, warum sie als leistungsfähige und attraktive Verkehrsverbindung erhalten und ausgebaut werden muss. Der Abschnitt AS Wiesloch/Rauenberg bis AK Weinsberg ist derzeit durch ein Verkehrsaufkommen mit Spitzenbelastungen von bis zu 110.000 Fahrzeugen pro Tag hoch belastet. Mit dem Ausbau von vier auf sechs Fahrstreifen wird die A6 im besagten Teilabschnitt in Baden-Württemberg an die wachsenden Verkehrsmengen angepasst. Die Betriebsphase erstreckt sich über 30 Jahre und endet zum 31.12.2046.

Die Betriebsgesellschaft der A6 bildet sämtliche Leistungen und Feststellungen mithilfe des von HOCHTIEF entwickelten P3IM-Managementsystems digital ab. Über das hauseigene System können sowohl Prozesse sicher gesteuert als auch ein umfangreiches Berichtswesen sichergestellt werden.

Das P3IM-Managementsystem setzt sich aus einem 3D-Managementmodell, einem Informationsmanagementmodell und sogenannten Anwendungsfällen (engl. Use Cases) zusammen. Beim Managementmodell handelt es sich im Detail um ein durchgängiges, schematisches Modell über das Gesamtprojekt, das mit der Softwarelösung 3D-BIS (3D-Building Information System) von HOCHTIEF ViCon visualisiert wird. Das zentrale Informationsmanagement erfolgt ebenfalls in enger Zusammenarbeit mit HOCHTIEF ViCon direkt am Managementmodell und entlang des gesamten Lebenszyklus des Projektes.

Erweitert wird das System durch eine Business Intelligence Komponente inklusive verschiedener Auswertungen und Analysen. Über definierte Anwendungsfälle erfolgen eine effiziente Projektsteuerung und eine digitale, prozessgestützte Zusammenarbeit von Projektgesellschaft, Bau-Arbeitsgemeinschaft, Bauüberwachung, Auftraggeber und weiteren Partnern. Zur Zeit werden folgende Anwendungsfälle durch den digitalen Zwilling gestützt und optimiert:

• Mobile Zustandserfassung für Beobachtungen unter DIN 1076
• Bewertung der Bauwerksbeobachtungen unter DIN 1076
• Prozessgestütztes Mängelmanagement
• Unfallmanagement
• Streckenkontrolle
• Erhaltungsmanagement
• Zusammenarbeit mit den Einsatzkräften
• Management der Regenwasseranlagen

Die Integration ins P3IM-Managementmodell erfolgt auf Basis des entwickelten Datenmodells. Der Datenaustausch erfolgt gemäß den Vorgaben der jeweiligen Prozesshandbücher, die nach IDM-Standard entwickelt wurden. Alle für dieses Datenmodell benötigten Attribute werden über mobile Apps, externe Datenquellen (beispielsweise Wetterdaten, SIB-Bauwerke, Betriebsdaten) oder Online-Eingabemasken erfasst. Die eingesetzten Workflows sorgen für die hohe Qualität und Zuverlässigkeit der eingegebenen Informationen. Somit ist eine Vernetzung aller Informationen mit den Daten aus anderen Anwendungsfällen durchgängig möglich.

Beispielsweise können nach einem Unfall unmittelbar Aussagen über die langfristigen Auswirkungen von Schäden am Projektgegenstand (durch Unfälle verursachte Fahrbahnschäden) oder auslaufende Betriebsstoffe (Diesel, Benzin, Öl) im Kontext von potenziellen Erhaltungsmaßnahmen getroffen werden. Das Ziel, in einem digitalen Zwilling der Autobahn sämtliche Informationen zu bündeln und Maßnahmen abzuleiten, wird hier nachweislich umgesetzt. Die Lebenszyklusbewirtschaftung erfolgt hierdurch nachhaltiger.