Projektbeschreibung
(Deutsch)
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1 Ausgangslage
1.1 Management der Strassenerhaltung MSE
Die Teilsysteme des Erhaltungsmanagements PMS, BMS und EMS müssen zur Er-reichung der gesetzten Ziele jeweils optimale Massnahmen oder Massnahmenfol-gen planen. Die Ergebnisse der Planungsprozesse in den Teilsystemen gelten für Koordination und Optimierung im Gesamtsystem MSE als die Grundlage zur Bil-dung von Erhaltungsabschnitten. Während in den Teilsystemen PMS und BMS die Verfahren zur systematischen Erhebung und Bewertung der Zustandsdaten der An-lagen weitgehend entwickelt und zum Teil normiert wurden, fehlt ein solches noch für das EMS (technische Ausrüstungen).
Das zu entwickelnde Verfahren für das Teilsystem EMS sollen einerseits zur höhe-ren Verträglichkeit der Bewertungsdaten im Gesamtsystem MSE und andererseits zur Effizienzsteigerung des Planungsprozesses im Teilsystem selbst führen
1.2 Erhaltung von technischen Ausrüstungen
Bei den technischen Ausrüstungen im Strassennetz, mit ihren sicherheits- und be-triebstechnisch wichtigen Aufgaben, handelt es sich um Einrichtungen, die aus der Sicht der Erhaltung komplex und kostenintensiv sind. Vor diesem Hinter-grund ist es klar, dass dem Management zur Erhaltung der technischen Ausrüstun-gen eine grosse Bedeutung zukommt.
1.3 Stand der Forschung
In mehreren Kantonen sind für das Management zur Erhaltung der technischen Ausrüstungen gewisse Grundlagen erarbeitet und in die Praxis umgesetzt worden. Ein Teil die-ser Arbeiten ist auch dokumentiert und interessierten Kreisen zugäng-lich ge-macht worden.
Bis heute fehlen aber pragmatische Methoden die sich zur Zustandsbewertung umfangreicher technischer Ausrüstungen eignen. Dasselbe gilt auch für die Ab-lei-tung von Erhaltungsmassnahmen, welche in direktem Zusammenhang mit dem Zustand der technischen Ausrüstungen stehen.
Im Forschungsauftrag "Relevanz der Kenngrössen" sind die Grundlagen für die Zustandsbewertung von EM-Anlagen erarbeitet worden. Damit sind die Vor-aus-setzungen geschaffen worden, dass Methoden und Verfahren entwickelt werden kön-nen welche die Erfassung des Zustandes und die Darstellung der Zu-stands-entwicklung ermöglichen.
1.4 EM-Anlagen im Kanton Graubünden
Der Kanton Graubünden verfügt über ein komplexes und umfassendes Inventar von EM-Anlagen, welche bereits seit mehreren Jahren mit dem übergeordneten Leitsystem (LSK) überwacht und gesteuert werden. Das relevante Inventar der EM-Anlagen ist in der Objektverwaltung OV-TBA GR erfasst und bildet die Grundlage für die Bewirtschaftung der EM-Anlagen.
Im Tiefbauamt Graubünden ist somit eine solide Informatik-Infrastruktur , und ein grosses know how bezüglich Betrieb, Unterhalt und Leittechnik vorhanden.
Das Forschungsteam kann bei der Durchführung der geplanten Arbeiten auf diese Infrastruktur zurückgreifen. Als Forschungsobjekt ist der Tunnel San Bernardino vorgesehen.
2 Zielsetzung
- Sicherstellung der Einbettung des Teilsystems EMS in das Gesamtsystem MSE.
- Entwicklung und Überprüfung von Methoden und Verfahren zur Erhebung des Zustandes und zur Darstellung der Zustandsentwicklung.
- Entwicklung und Überprüfung von Methoden und Verfahren zur automati-sierten Erfassung von Zustandskenngrössen unter Einbezug der vorhandenen Leitsysteme.
- Entwicklung und Überprüfung von Bewertungsmassstäben, die es er-mög-li-chen, aufgrund der Zustandsentwicklung Erhaltungsmassnahmen auszulösen.
- Alle im Rahmen des Forschungsprojekts entwickelten Methoden sollen in ei-nem realen Umfeld erprobt und auf ihre Praxistauglichkeit überprüft werden.
3 Projektumfeld
Damit das Forschungsprojekt "Zustandsbewertung EM-Anlagen" effizient und ef-fektiv durchgeführt werden kann muss das Projektumfeld eingehend analysiert werden. Durch den Einbezug von Erfahrung aus dem Projektumfeld können Synergien er-zeugt werden.
In die Forschungsarbeit werden deshalb die folgenden Themen einbezogen:
- Fachkonzepte MSE 99, Projektbericht EMS Basel-Landschaft, Resultate der VSS-Subkommissionen (Typenregeln, Zustandserfassung), Norm SN 640 961, Normenentwürfe zu SN 640 96X
- Forschungsbericht "Relevanz von Kenngrössen"
- Abstimmung mit dem Forschungsauftrag "Zerfallzyklen von EM-Anlagen". In den Bereichen Beobachten und Messen sowie in der Entwicklung von Metho-den zur Zustandbeschreibung sind Synergien zu erwarten.
4 Vorgehen
Wir schlagen vor, das Forschungsvorhaben in drei Teilprojekte zu gliedern:
- Einbettung ins Gesamtsystem MSE 99
- Zustandsentwicklung
- Automatische Erfassung
- Erhaltungsmassnahmen
4.1 Teilprojekt 1: Einbettung ins Gesamtsystem MSE
Im ersten Teilprojekt "Einbettung ins Gesamtsystem MSE" wird der konzeptionelle Rahmen für das Forschungsprojekt festgelegt. Dabei geht es primär um die Sicher-stellung der Verträglichkeit der Bewertungsdaten von EM-Anlagen mit den Teil-systemen PMS und BMS sowie mit dem Gesamtsystem MSE.
4.2 Teilprojekt 2: Zustandsentwicklung
Im Teilprojekt "Zustandsentwicklung" werden Methoden und Verfahren zur Erhe-bung des Zustandes und zur Darstellung der Zustandsentwicklung entwickelt und überprüft.
Ausgehend vom Grundsatz, dass die entwickelten Methoden und Verfahren im Projekt auch auf ihre Praxistauglichkeit zu erproben sind, werden im ersten Schritt Anlagen bestimmt, an denen die Methoden und Verfahren entwickelt und erprobt werden. In Anlehnung an das Forschungsprojekt "Relevanz von Kenngrössen" und in Abstimmung mit der Expertenkommission werden Komponenten der Objekt-Typen Beleuchtung, Lüftung und Über-wachungs-anlagen festgelegt.
Für die Komponenten werden aus dem Forschungsbericht "Relevanz von Kenn-grössen" für die ausgewählten Komponenten Kenngrössen festgelegt.
In Zusammenarbeit mit den Lieferanten der ausgewählten Komponenten werden verfügbare Kenngrössen zusammengestellt.
In Zusammenarbeit mit dem Tiefbauamt Graubünden werden für die ausgewählten Komponenten, aufgrund von Erfahrungswerten, zusätzliche Kenngrössen definiert.
Aufgrund der definierten Kenngrössen wird überprüft, ob die Typenregeln ergänzt werden können oder ob umgekehrt aufgrund einer Typenregel zusätzliche Kenn-werte definiert werden müssen.
Für die definierten Kennwerte müssen Messwerte bestimmt werden. Gleichzeitig sind die Zusammenhänge zwischen Messwert und Kenngrösse festzulegen.
In Ergänzung zu der grafischen Darstellung des Zustandes mittels Radialdiagramm wird eine Methode entwickelt, welche eine Beschreibung des Zustandes mittels ma-thematischer Funktionen ermöglicht.
Für die Bewertung des Zustandes wird von der im MSE-Bereich der Fahrbahnen bereits erfolgreich eingesetzten Methode von Dr. A. Rafi ausgegangen. Mit der ma-thematischen Beschreibung des Zustandes wird die Basis für die Mass-nah-men-planung gelegt.
Die Daten der Zustandsentwicklung und der Entwicklung der einzel-nen Kenn-grössen werden als Zeitreihen dargestellt und in elektronischer Form bereitgestellt.
4.3 Teilprojekt 3: Automatische Erfassung
Im Teilprojekt "Automatische Erfassung" werden im Tunnel San Bernardino über das Leitsystem Messgrössen der einzelnen Komponenten erfasst und zur Weiterver-arbeitung in die Datenbank der Objektverwaltung des Tiefbauamtes Graubünden (OV-TBA GR) geschrieben. In diesem Teilprojekt kann auf die bestehende Infra-struktur des Tiefbauamtes Graubünden zurückgegriffen werden, weil die automa-tische Erfassung von Messwerten über das Leitsystem und deren Verarbeitung in OV-TBA GR bereits produktiv angewendet wird. Mit der automatischen Erfassung von Messgrössen kann aus diesem Grunde bereits in der Anfangsphase des Forschungsvorhabens begonnen werden. Dadurch können praktisch über die ge-samte Projektdauer Daten erhoben werden, die zur Überprüfung der Methoden der Teilprojekte Zustandsbewertung und Erhaltungsmassnahmen genutzt werden können.
Die automatische Erfassung der Messgrössen für die Zustandsbewertung wird im Tunnel San Bernardino durchgeführt. In diesem Tunnel werden die im Ver-suchs-betrieb zu messenden Komponenten bestimmt.
Zu jeder Komponente wird ausgehend von der Zustandsbewertung ein Satz von Messgrössen definiert. Im Leitsystem müssen die zu den Messwertgebern gehören-den Datenpunkte konfiguriert werden.
Für die einzelnen Komponenten müssen Messzyklen definiert und im Leitsystem programmiert werden.
Die Messwerte der einzelnen Komponenten werden vom Leitsystem zyklisch gele-sen und der Datenbank der Objektverwaltung des Tiefbauamtes Graubünden (OV TBA GR) abgelegt.
Aus den Messwerten der einzelnen Komponenten werden periodisch Kennwerte berechnet. Aus diesen Kennwerten wird die Zustandsentwicklung abgeleitet. Die so gewonnenen Daten können als Zeitreihen dargestellt werden. Zugleich werden diese Daten auch für die Massnahmenplanung und die Bestimmung der Zerfallzy-klen verwendet.
4.4 Teilprojekt 4: Erhaltungsmassnahmen
Im Teilprojekt "Erhaltungsmassnahmen" werden Methoden entwickelt, welche die Vorausberechnungen" von Erhaltungsmassnahmen ermöglichen.
Erhaltungsmassnahmen werden heute periodisch aufgrund von Wartungsplänen, teilweise aber auch aufgrund von Typenregeln durchgeführt. In den Wartungsplä-nen und den Typenregeln sind die einzelnen Unterhaltstätigkeiten enthalten. Für die im Teilprojekt Zustandsbeschreibung ausgewählten Komponenten wird ein Verzeichnis aller Unterhaltstätigkeiten erstellt. Dieses Verzeichnis wird für die "Vorausberechnung" der Erhaltungsmassnahmen benötigt.
Entwickeln einer Methode zur Planung präventiver Erhaltungsmassnahmen.
Die Methode wird anhand der automatisch erfassten Messwerte, Kenngrössen und Zustandswerte erprobt und auf ihre Praxistauglichkeit überprüft.
Die Ergebnisse aus dem Praxistest werden laufend überprüft. Anhand der Resultate der Überprüfung können die Methoden der Vorausberechnung angepasst und op-timiert werden.
5 Projektorganisation
Die Forschungsstelle wird gebildet durch die Ingenieurgemeinschaft vico group (vico), Chur, und RAFI Managementberatung (RMB), Zürich.. Die Federführung liegt bei vico. Das Projektteam setzt sich aus folgenden Personen zusammen.
Frischknecht Rico, vico group, 1958, Wirtschaftsinformatiker
Nigg Markus, vico group, 1952, Dipl. El. Ing HTL
Dr. Ali Rafi, RMB, 1947, Dipl. Bau- und Betriebsing. ETH
Die vico group hat für das Tiefbauamt Graubünden die Applikation Objektverwal-tung OV-TBA GR entwickelt. OV-TBA GR wird zur Bewirtschaftung der EM-Anla-gen und des Sachinventars im Kanton Graubünden, an neun unterschiedlichen Standorten, produktiv eingesetzt. In diesem Projekt sind durch vico in Zusammen-arbeit mit den Fachab-teilungen des TBA GR sämtliche Objekt-Typen entwickelt und implementiert wor-den. Für die Applikation zur Zustandsbewertung und die Massnahmenplanung der Strassen (MSE GR) hat die vico group, in Zusammenar-beit mit der RAFI Managementberatung das Pflichten-heft erstellt. Zudem wurden durch die vico group mehrere Leitsystemprojekte des Tiefbauamts Graubünden ge-leitet. Mit diesem Er-fah-rungs-hintergrund aus Elektrotech-nik, Elektronik, Infor-matik und Projektleitung bildet vico im Forschungsteam die optimale Ergänzung zur der RAFI Manage-ment-beratung Die vico group übernimmt die Leitung des For-schungsprojekts.
Durch die Zusammenarbeit mit dem Büro RMB, können die Erfahrungen aus dem System zur Zustandsbewertung von RMB, welches in Graubünden seit 1996 auf dem gesamten Strassennetz erfolgreich angewendet wird, bei der Entwicklung der Methode zur Bewertung der EM-Anlagen genutzt werden. Zudem kann sicherge-stellt werden, dass die Kompatibilität zum Gesamtsystem MSE gewährleistet ist.
Die Sektion Technik des Tiefbauamts Graubünden ermöglicht es dem Forschungsteam die automatischen Messungen an EM-Anlagen durchzuführen und die entwickelten Methoden im Tiefbauamt zu überprüfen.
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