Integrierte Planung von Unterhaltsmassnahmen auf Strassenabschnitten, die aus Anlagen unterschiedlicher Art bestehen

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: TRU_20_04C_01
• Projekttitel Englisch: Integrated planning of maintenance interventions on road sections comprised of assets of multiple types

Schlüsselwörter (Deutsch)

Massnahmenplanung; Baustellen; Unterhalt; Anlagemanagement

Schlüsselwörter (Englisch)

intervention planning; construction sites; maintenance; asset management

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Zukunft der Nationalstrassen ist eine, in der sowohl von Menschen angetriebene als auch automatisierte Fahrzeuge nahtlos von ihrem Ausgangspunkt zu ihrem Ziel fahren. Potenzielle Störungen des ungehinderten Verkehrs werden durch den umfassenden Einsatz von Überwachungstechnologien vorhergesehen und entweder durch die Umsetzung detaillierter Aktionspläne verhindert oder deren Folgen durch die nahtlose Umleitung von Fahrzeugen auf alternative Routen beseitigt, so dass es praktisch keine Staus mehr gibt und so wenig Reisezeit wie mögich verloren geht. Eingriffe in die Infrastruktur werden so gebündelt, dass die Verkehrsbeeinträchtigung möglichst gering und die Kosten so niedrig wie möglich gehalten werden.
MINERVA wird Werkzeuge entwickeln, die die Verwirklichung des letzten Teils dieser Zukunft ermöglichen. Dazu gehört die Entwicklung eines neuen Prozesses, um die integrierte Planung von Unterhaltsmassnahmen an Strassenabschnitten zu ermöglichen, die aus verschiedenen Arten von Anlagen bestehen. Der Verfahren wird die Effizienz und Effektivität des Prozesses durch die optimale Nutzung digitaler Werkzeuge und die Nutzung der Leistungsfähigkeit mathematischer Modelle, die unter Verwendung modernster Konzepte erstellt wurden, erhöhen. 
Die Beschreibung des neuen Prozesses beinhaltet die Darstellung, wie die neuen Modelle und Tools eingesetzt werden können und verdeutlicht die Anforderungen, um die Digitalisierung optimal zu nutzen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The future of national roads is one where both human driven and automated vehicles travel seamlessly from their origins to their destinations. Potential disruptions to unhindered travel will be foreseen with the extensive use of surveillance technologies, and either prevented through the implementation of detailed action plans or their consequences eliminated with the seamless rerouting of vehicles along alternate routes so that there are virtually no traffic jams and as little as possible lost travel time. Interventions on the infrastructure, whether it be the filling of pavement cracks, or the rehabilitation of bridges, will be grouped together in ways that minimize traffic disruption, while maintaining as low as possible costs. 
MINERVA will develop tools to help enable the realization of the latter part of this future. It will include the development of a new process to enable the integrated planning of maintenance interventions on road sections that are comprised of assets of different types. The process will increase the efficiency and effectiveness of the process through the optimal exploitation of digital tools and harnessing of the power of mathematical models built using state-of-the-art concepts. 
The description of the new process will include both the illustration of how the new models and tools can be used and make clear the requirements to optimally exploit digitalization. These requirements will include the required data and digital tools.

Projektziele (Deutsch)

Das Hauptziel von MINERVA ist die Entwicklung eines neuen Prozesses, der die integrierte Planung von Unterhaltsmassnahmen für Strassenabschnitten ermöglicht, die aus verschiedenen Arten von Anlagen bestehen. Das Verfahren wird die Effizienz und Effektivität des Prozesses unter Verwendung modernster mathematischer Modelle, die in eine digitale Umgebung eingebettet sind, erhöhen. Die unterstützenden Teilziele sind die Entwicklung von
a) gemischt-ganzzahligen Programmiermodellen oder Heuristiken zur Bestimmung optimaler räumlicher und zeitlicher Massnahmencluster. 
b) Monte-Carlo-Simulationen und Fehlerbäume zur Vorhersage der künftig erforderlichen Eingriffe unter Berücksichtigung der mit dem künftigen Zustand
c) dynamische Bayes'sche Netzwerke zur Vorhersage des zukünftigen Anlagezustands, und
d) multivariates Kriging, um genaue Schätzungen des aktuellen Anlagezustands sicherzustellen.

Projektziele (Englisch)

The main goal of MINERVA is to develop a new process to enable the integrated planning of maintenance interventions on road sections comprised of assets of different types. The process will increase the efficiency and effectiveness of the process using state-of-the-art mathematical models embedded in a digital environment. The supporting sub-goals are the development of 
a) mixed integer programming models or heuristics to determine optimal spatial and temporal intervention clusters. 
b) Monte Carlo simulations and failure trees to predict the asset level interventions required in the future, considering the uncertainty associated with the future condition and likely damage due to potentially disruptive events
c) dynamic Bayesian networks to predict the future condition of assets, and  
d) multi-variate kriging to ensure accurate estimates of current condition of assets.