Validierung des Kosten-Nutzen-Modells zur Bewertung von Erhaltungsmassnahmen mittels aktueller Fallbeispiele

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2009/707

Schlüsselwörter (Deutsch)

Fahrbahn (Erhaltung)

Bewertung

Unterhaltskosten der Strassen

Praxistauglichkeit

Erhaltungsmanagement

Kosten-Nutzen-Analyse

Schlüsselwörter (Englisch)

Road (preservation)

Assessment

Road maintenance costs

Practical reasonability

Preservation Management

Cost-benefit analysis

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Mit der Forschungsarbeit VSS 2004/714 wurde ein Modell zur Bewertung von Fahrbahn-Erhaltungsmassnahmen entwickelt. Anhand von konkreten Fallbeispielen aktueller Massnahmen der Fahrbahnerhaltung in der Schweiz ist das Modell zu validieren. Dabei soll die Handhabbarkeit in der Praxis vor dem Hintergrund der Datenverfügbarkeit geprüft werden; allfällige Lücken sind zu schliessen; insgesamt soll die Anwendbarkeit für den Praktiker im Erhaltungsmanagement optimiert werden.

Die Forschungsarbeit ergänzt und fokussiert die Erkenntnisse aus dem Ende 2008 abgeschlossenen Forschungspaket der VSS zur Massnahmenplanung der Fahrbahnerhaltung. Aufgrund ihrer Ergebnisse wird ein treffsicherer und anwendbarer Normentwurf zur Bewertung von Fahrbahnerhaltungsmassnahmen entwickelt.

Nutzen: Das neue Bewertungsmodell verbessert die Effizienz des Mitteleinsatzes in der Strassenerhaltung, indem es hilft, die richtigen Massnahmen zur rechten Zeit und mit niedrigen Kosten zu planen. Die Validierung mit Hilfe von Fallbeispielen dient als Grundlage dafür, das Modell treffsicherer und handhabbarer zum machen. Die Modellanwendung dient auch der Vorbereitung einer Norm zur Bewertung von Fahrbahnerhaltungsmassnahmen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

A methodology to evaluate road preservation projects has been developed in research project VSS 2004/714. This methodology should be validated on the basis of present case studies, where effective interventions have been applied in Switzerland. Practicability, data access and availability should be verified, while gaps should be closed and applicability for practitioners should be optimised.

The research project at hand complements the findings of the by end of 2008 completed VSS research projects on road preservation intervention planning. A reliable and practical standard for evaluating road preservation interventions will be deduced from the results.

Benefits: The evaluation model allows a more efficient use of resources for road maintenance by assisting to plan the right measures at the right time and at low cost. Validating the model by employing case studies leads to improvements of the new methodology with respect to practicability and reliability. Also, the tests serve as a basis for the preparation of a future standard to evaluate road preservation interventions.

Projektbeschreibung (Deutsch)

Für eine optimale Planung und Koordination von Erhaltungsmassnahmen im Strassenbau müssen die einzelnen Massnahmen in ihren Auswirkungen abgeschätzt und bewertet werden. Standardisierte Bewertungsverfahren beziehen sich in der Regel jedoch auf Neubauprojekte und sind für die speziellen Belange von Unterhaltsmassnahmen nur bedingt geeignet.

Im VSS-Forschungspaket 2004/711-715 „Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement von Fahrbahnen“ wird eine Methodik zur Bewertung von Erhaltungsmassnahmen im Strassennetz entwickelt. Die Anwendung der Methodik hilft den Planern von Unterhaltsmassnahmen, die richtigen Massnahmen zur rechten Zeit und zu günstigen Kosten zu planen und umzusetzen. Dadurch wird eine Optimierung der Erhaltungsstrategie ermöglicht und die Effizienz des Mitteleinsatzes erhöht.

Als Bestandteil dieses Paketes wurde in der Forschungsarbeit VSS 2004/714 „Gesamtnutzen und Nutzen-Kosten-Verhältnis von standardisierten Erhaltungsmassnahmen“ ein Modell entwickelt, das den Nutzen von Fahrbahnerhaltungsmassnahmen bestimmt. Das Modell basiert einerseits auf einer Prognose der Entwicklung des zukünftigen Fahrbahnzustands in Abhängigkeit von der Verkehrsbelastung und dem Alter der Komponenten, andererseits auf dem funktionalen Zusammenhang zwischen dem Fahrbahnzustand und den davon abhängigen Nutzenkomponenten.

Im Rahmen der Forschungsarbeit konnte das Modell nur anhand eines Beispiels auf einer National­strasse getestet werden. Insbesondere bezüglich der Anwendbarkeit und Treffsicherheit im unter­geordneten Strassennetz bestehen noch Unsicherheiten. Diese Lücke wird jetzt geschlossen, indem eine solche Validierung auf der Basis von konkreten Fallbeispielen durchgeführt wird. Daraus werden Aufschlüsse sowohl über die Praxistauglichkeit des Modells selbst als auch über Qualität und Anwendbarkeit der Resultate erwartet, damit das Modell handhabbarer und treffsicherer angelegt werden kann.

Geeignete Fallbeispiele sollen vor allem im kommunalen und kantonalen Bereich gesucht werden. Eine enge Zusammenarbeit mit den entsprechenden Schlüsselstellen (Tiefbauämter z.B. Stadt und Kanton Zürich) ist dafür erforderlich.

Die Daten werden bei den zuständigen Ämtern erhoben. Sie werden gemäss den Kriterien des Modellansatzes strukturiert. Sowohl die Erhebung der Daten als auch die Modellanwendung sollen in enger Zusammenarbeit mit den Ämtern geschehen, da sich das Bewertungsmodell an die Praktiker richtet und von ihnen auch angewendet werden soll.

Auf der Grundlage dieser erhobenen Daten werden geeignete Datensätze konstruiert. Diese Konstruktion soll eine einheitliche Basis aller Daten sicherstellen und die Vergleichbarkeit der aus verschiedenen Quellen stammenden Daten gewährleisten. Damit werden Kompatibilitätsprobleme (z.B. aufgrund unterschiedlicher Erhebungsweisen oder Zuordnungen) umgangen.

Auf die so bereinigten Daten wird die Bewertungsmethodik angewendet. Daraus resultieren quantitative Resultate für die in den Fallbeispielen erzielten Nutzen.

Die Auswertung der Ergebnisse umfasst die Plausibilisierung der Resultate z.B. durch den Quervergleich zwischen den einzelnen Fallbeispielen und die Gegenüberstellung mit den Kosten des Vorhabens.

Die Anwendung des Modellansatzes im Rahmen von Fallbeispielen soll Aufschluss über dessen praktische Anwendbarkeit geben. Allfällige noch bestehende Lücken des Modellansatzes sollen identifiziert und geschlossen werden. Die sich aus der Arbeit ergebenden Verbesserungsvorschläge zur Handhabung des Modells, zur Erhebung der erforderlichen Daten und zur Ermittlung der Resultate werden dokumentiert und dienen als Grundlage für die weitere Optimierung des Modellansatzes mit dem Ziel einer verbesserten Praxistauglichkeit und einer hohen Qualität der Ergebnisse. Schliesslich dient die Modellanwendung auch der Vorbereitung einer praktikablen Norm zur Bewertung von Fahrbahnerhaltungsmassnahmen.

Erwartete Erkenntnisse/ Nutzen, Nutzniesser (Deutsch)

Durch die Anwendung mit praxisnahen Daten wird die Tauglichkeit der Modelle für Praktiker überprüft und allenfalls angepasst, falls die Daten nicht in der gewünschten Genauigkeit verfügbar sind. Ziel ist ein praxistaugliches Hilfsmittel zur Planung von Erhaltungsmassnahmen mit nutzungsoptimaler Qualität zu möglichst niedrigen Gesamtkosten zu entwickeln. Die Forschungsarbeit liefert dazu einen wichtigen Beitrag, indem die Erkenntnisse aus dem abgelaufenen Forschungspaket VSS 2004/711-715 weiterbearbeitet werden. Letztlich lassen sich die Ergebnisse für einen Normentwurf zur Bewertung von Erhaltungsmassnahmen nutzen.

Methoden (Deutsch)

Die während der Arbeiten zum Forschungsprojekt VSS 2004/711-715 entwickelte Methodik zur Bewertung von Erhaltungsmassnahmen wird auf ausgewählte Fallbeispiele angewandt. Die Daten für die ausgewählten Fallbeispiele werden in der ersten Projektphase mittels Umfragen zusammengetragen und bereinigt. Speziell berücksichtigt wird die Datenverfügbarkeit. Die momentan gemäss Modell zu erfragenden Daten lassen sich in der Praxis unter Umständen nicht bzw. je nach Strassenkategorie nur schwer gewinnen. Deshalb muss eine Abstimmung zwischen vorhandenen Daten und gewünschten Daten erfolgen. Dabei sollen Erhaltungsprojekte von Bund, Kantonen und Gemeinden berücksichtigt werden und in die Bewertung einfliessen.

Anschliessend werden in einer zweiten Phase die Daten statistisch ausgewertet und die Ergebnisse dokumentiert. Charakteristische Grössen wie Mittelwerte, Standardabweichungen, Schiefe, etc. von Verteilungen und funktionale Zusammenhänge, die mittels Regressionsanalysen oder verwandten Methoden gewonnen werden, bilden die Grundlage für die Analyse der Bewertungen. Die Erkenntnisse aus der Datengewinnung und der Bewertung mittels der vorhandenen Methodik fliessen unmittelbar in eine Verbesserung des Modells ein. Dazu sind zusätzliche Informationen, die momentan noch nicht im Modell berücksichtigt werden, von besonderem Nutzen, da sie mithelfen die Bewertungen und Ergebnisse zu plausibilisieren.

Folgerungen und Empfehlungen für die Verbesserung der Praxistauglichkeit und ein Schlussbericht schliessen die Bearbeitung an Hand der Fallbeispiele ab. Die zusammengetragenen Erkenntnisse fliessen in einen Normentwurf ein, womit auch die dritte Phase des Forschungsprojekts abgeschlossen wird.

Spezielle Geräte und Installationen (Deutsch)

- Keine

Software- und Datenbank-Installationen vorhanden

Allgemeiner Stand der Forschung (Deutsch)

Im Forschungspaket VSS 2004/711-715 wurden die Grundlagen für die Planung und Optimierung von Erhaltungsmassnahmen erarbeitet; insbesondere auch ein Modell, das Kosten und Nutzen eines Erhaltungsprojekts abschätzt. Während in der ersten Forschungsarbeit (711) die standardisierten Erhaltungsmassnahmen definiert, die Einflüsse auf die Zustandswerte I₀,…I₅ abgeleitet, sowie Kostenangaben aufgeführt wurden, sind in der zweiten Arbeit (712) die Fahrbahnzustandsveränderungen bzgl. der Zustandsindizes I₀,…I₅ bestimmt worden. Dabei wurden unterschiedliche Verläufe für die verschiedenen Strassentypen untersucht. Das Thema der dritten Arbeit (713) war die Untersuchung der Bedeutung der Tragfähigkeit auf Gebrauchs- und Substanzwert der Strassenanlage. Die vierte Forschungsarbeit (714) setzte sich mit Kosten und Nutzen in Abhängigkeit des Strassenzustandes auseinander. Dabei wurden pro Nutzenindikator verschiedene Modelle entwickelt, um Kosten in Abhängigkeit des Strassenzustandes abzuschätzen. In der letzten Arbeit (715) wurden die zusätzlichen Kosten, die entstehen, wenn Erhaltungsarbeiten vorgezogen bzw. aufgeschoben werden, untersucht und Modelle zur Bestimmung dieser Kosten entwickelt.

In der Dissertation von Thomas Stütze (2004) wurde für Erhaltungsmassnahmen auf bundesdeutschen Autobahnen eine volkswirtschaftlich orientierte Nutzen-Kosten-Analyse durchgeführt. Insbesondere wurden Abhängigkeiten der Kostenbereiche „Reisezeitkosten“, „Unfallkosten“ und „Fahrzeugbetriebskosten“ von den Zustandsgrössen Allgemeine Unebenheiten in Längsrichtung (AUN) bzw. Griffigkeit µ_{SCRIM 80} ermittelt.

In Neuseeland wurde ein Evaluationshandbuch (2007) entworfen, um die ökonomische Effizienz von Massnahmen zu beurteilen. Dabei wurde auf die Benutzerfreundlichkeit zur einheitlichen Bewertung von Massnahmen starken Wert gelegt.

Die PIARC hat mit den HDM-4 Modellen und Handbüchern (speziell Vol. 7, 2001) ebenfalls Grundlagen für die Bewertung von Erhaltungsmassnahmen geschaffen. Die Resultate des “International Study of Highway Development and Management Tools (ISOHDM)” Projekts enthalten u.a. Untersuchungen zu Strassennutzerkosten und Umweltaspekten.

(Detaillierte Literaturhinweise siehe unten)

Projektziele (Deutsch)

Anhand von konkreten Fallbeispielen aktueller Massnahmen der Fahrbahnerhaltung in der Schweiz ist das neue Modell aus VSS 2004/714 „Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement von Fahrbahnen – Gesamtnutzen und Nutzen-Kosten-Verhältnis von standardisierten Erhaltungsmassnahmen“ zu validieren.

Die Handhabbarkeit in der Praxis soll vor dem Hintergrund der Datenverfügbarkeit geprüft werden; allfällige Lücken sind zu schliessen; insgesamt soll die Anwendbarkeit für den Praktiker im Erhaltungsmanagement optimiert werden.

Erstellen eines Normentwurfs zur Bewertung von Fahrbahnerhaltungsmassnahmen

Projektziele (Englisch)

The methodology developed in project VSS 2004/714 “Intervention planning for the management of road maintenance – Total benefit – benefit-cost ration of standard interventions for road maintenance” is validated on the basis of present case studies, where road preservation interventions have been applied.

Practicability should be verified with respect to data access and availability; gaps should be closed and applicability for practitioners should be optimised.

Prepare a standard to evaluate road preservation interventions

Forschungsplan (Deutsch)

Für die Bearbeitung ist eine Gesamtdauer von 16 Monaten inkl. Berichterstattung und Normentwurf vorgesehen. Die Arbeit ist in 3 Phasen unterschiedlicher Dauer aufgegliedert. Es sind 3 Meilensteine vorgesehen, welche jeweils den Abschluss einer Phase bilden.

Der erste Meilenstein ist erreicht, sobald die Fallbeispiele identifiziert, die dazugehörigen Daten bei Bund, Kantonen und Gemeinden erfragt, bereinigt und abgelegt sind. Bei der Datenbeschaffung ist die Überprüfung der Datenverfügbarkeit und das Erfassen zusätzlicher Informationen mit zu berücksichtigen.

Nach Abschluss der Auswertungen und einer ersten Zusammenstellung der Ergebnisse ist der zweite Meilenstein erreicht. Allfällige Modellanpassungen sind ebenfalls in der zweiten Phase enthalten.

Den dritten Meilenstein stellt der Abschluss des Projekts mit Schlussbericht und Normentwurf dar. Verbesserungsvorschläge für die Praxistauglichkeit sind ebenfalls enthalten.

Aufwand und Kosten der jeweiligen Phasen sind detailliert in Abbildung 1 und 2 zu finden.

Abbildung 1: Arbeitsprogramm (siehe Tabelle unten)

Abbildung 2: Zusammenstellung von Arbeitsstunden und Kosten des Forschungsprojekts (siehe Tabelle unten).

Zugehörige Dokumente

• Abbildung 2.pdf [PDF] 118 kB
• Abbildung1.pdf [PDF] 121 kB

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Normvorschlag zur Bewertung von Erhaltungsmassnahmen

Berichtsnummer (Deutsch)

1404

Literatur (Deutsch)

Lindenmann: Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement von Fahrbahnen – Synthesebericht; Forschungspaket Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement, Forschungs­auftrag VSS 2004/710, Entwurf, Dezember 2008

Gnehm: Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement von Fahrbahnen – Standardisierte Erhatungsmassnahmen; Forschungspaket Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement, Forschungs­auftrag VSS 2004/711, Einzelprojekt 1, Oktober 2009

Scazziga: Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement von Fahrbahnen – Schadensprozesse und Zustandsverläufe; Forschungspaket Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement, Forschungs­auftrag VSS 2004/712, VSS 2004/716, Einzelprojekt 2, 2009

Herrmann et al.: Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement von Fahrbahnen – Gesamtnutzen und Nutzen-Kosten-Verhältnis von standardisierten Erhaltungsmassnahmen; Forschungspaket Mass­nah­menplanung im Erhaltungsmanagement, Forschungsauftrag VSS 2004/714, Einzelprojekt 4, 2009

Girmscheid und Fastrich: Massnahmenplanung im Erhaltungsmanagement von Fahrbahnen – Zusatzkosten infolge Vor- und Aufschub von Erhaltungsmassnahmen; Forschungspaket Mass­nah­menplanung im Erhaltungsmanagement, Forschungsauftrag VSS 2004/715, Einzelprojekt 5, 2009

NISTRA: Nachhaltigkeits-Indikatoren für Strasseninfrastrukturprojekte und Normen SN641 820 ff. inkl. entsprechender Forschungsberichte.

Bennett and Greenwood. Modelling Road User and Environmental Effects in HDM-4, Vol. 7 of the Highway Development and Management Manual.

Economic evaluation manual Vol.1, New Zealand. Land Transport New Zealand.

Stütze. Volkswirtschaftlich gerechtfertigte Interventionswerte für die Erhaltung von Bundesautobahnen. Dissertation, TU Berlin.