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Interview: Wie werden eigentlich unsere Brücken überwacht?


Brücken sind hochsensible Bauwerke mit begrenzter Lebensdauer. Deshalb ist es unabdingbar, dass sie gezielt überwacht und regelmässig gewartet werden. Doch wie überwacht man eigentlich eine solche Auto- oder Zugbrücke? Die beiden Kistler Experten Christoph Klauser, Business Development Manager Traffic Solutions, und Thomas Wuhrmann, Leiter Innovation Lab, erklären im Interview, welches die grössten Herausforderungen für Brücken sind, welche Daten Kistler mit seinen Messsystemen sammeln und auswerten kann und was ein «Digital Hub» mit Brückenüberwachung zu tun hat.

Christoph Klauser, Business Development  Manager Traffic Solutions bei Kistler

Christoph Klauser

Business Development Manager Traffic Solutions bei Kistler
Thomas Wuhrmann, Leiter Innovation Lab bei Kistler

Thomas Wuhrmann

Leiter Innovation Lab bei Kistler

Christoph Klauser, was ist die Lebensdauer einer Brücke? 

In der Regel liegt die Lebensdauer bei ungefähr 80 bis 100 Jahren. Viele der Brücken, die wir heute in Europa haben, wurden nach dem zweiten Weltkrieg gebaut und erreichen somit langsam das Ende ihrer Lebensdauer.  

Was ist die grösste Herausforderung für Brücken? 

Thomas Wuhrmann: Genau wie andere Bauwerke unterliegen auch Brücken verschiedenen Einflussfaktoren, die mit der Zeit zu Abnutzung oder Strukturveränderungen führen können. Das kontinuierlich wachsende Verkehrsaufkommen stellt sicher eine der grössten Herausforderungen dar. Durch die vielen und vor allem schweren Fahrzeuge werden Brücken heute innert kürzerer Zeit mehr belastet. Viele der heutigen Brücken wurden beim Bau auch gar nicht für diese enorme Belastung konzipiert. Hinzu kommen Umwelteinflüsse, wie etwa Wind oder Temperatur, die einer Brücke mit der Zeit ebenfalls zusetzen. 

Ganz schön viele Faktoren – wie werden Brücken konkret überwacht? 

Christoph Klauser: Brücken gehören zu den Ingenieurbauwerken. Für diese gibt es Normen, die Prüfungen und Nachrechnungen der Bauwerke in bestimmten Intervallen definieren. Die Strassenbetreiber, beispielsweise die ASTRA in der Schweiz oder die Autobahn GmbH in Deutschland, sind für die Umsetzung verantwortlich und beauftragen spezialisierte Ingenieurbüros mit der Durchführung. Mit manuellen Inspektionen und Nachrechnungen wird bestimmt, wie es um den Zustand einer Brücke steht. Um jedoch den effektiven Zustand und die Belastung einer Brücke mit den eingesetzten Modellen berechnen zu können, braucht es verlässliche Daten.

 
Faktoren, die mit einem Weigh-In-Motion-System erfasst werden können.

Daten, die Kistler als Messtechnik-Experte erfassen kann?  

Christoph Klauser: Ja, unsere Produkte können sowohl bei der Zustandsüberwachung als auch bei der aktiven Regelung des Verkehrsaufkommens einen wichtigen Beitrag leisten. Um beim Thema Verkehrsaufkommen zu bleiben: Mit unseren Weigh In Motion Systemen können wir die Verkehrsdaten präzise erfassen. Das heisst, es werden alle Fahrzeuge geprüft, die sich der Brücke nähern, oder diese überqueren. So kann nicht nur das Gewicht der Fahrzeuge aufgezeichnet werden, sondern es können auch Informationen zu der Durchfahrtszeit, dem Fahrzeugtyp, der Länge oder der Geschwindigkeit erfasst werden. Die Erfassung der tatsächlichen Verkehrslast hilft dann im weiteren Schritt auch dabei, die Restlebensdauer einer Brücke zuverlässiger zu berechnen als nur mit Lastannahmen aus einer Norm. 

 

Und wie sieht es beim Zustand der Brücke selbst aus? 

Thomas Wuhrmann: Nebst dem Verkehrsaufkommen kann mit unserer Messtechnik auch der strukturelle Zustand der Brücke selbst überwacht werden (Structural Health Monitoring). Dies geschieht beispielsweise mittels Beschleunigungssensoren kombiniert mit weiteren Systemen, welche die Einflüsse durch den Verkehr, den Wind oder Temperaturschwankungen kontinuierlich und zeitsynchron aufzeichnen. Abnutzungserscheinungen sowie Alterungsprozesse durch die Verkehrsbelastung und Witterungseinflüsse werden somit sofort registriert. 

Wie so oft bedeuten mehr Daten aber nicht automatisch auch mehr Überblick: Damit die Rohdaten für die Endnutzer nachvollziehbar sind und effektiv Schlüsse daraus gezogen werden können, braucht es entsprechende Analysemöglichkeiten. Als ganzheitlicher Lösungsanbieter bieten wir auch hier die passende Technologie. Mit unseren vernetzten Systemen lassen sich die gesammelten Daten bequem in einem cloudbasierten «Digital Hub» anzeigen. Darin werden dann nicht nur die hochpräzisen Messdaten gesammelt und durch applikationsspezifische digitale Services ausgewertet, sondern es kann auch sichergestellt werden, dass alle eingesetzten Messysteme perfekt aufeinander abgestimmt sind. Auch die Qualität der Daten ist jederzeit sichergestellt. Somit hat man schlussendlich ein komplettes digitales Ökosystem für die Überwachung der Brücke. 

Was passiert, wenn eine Brücke bereits in einem kritischen Zustand ist? 

Christoph Klauser: Wenn bereits klar ist, dass eine Brücke gewisse Mängel aufweist, ist es umso wichtiger, dass sie entsprechend überwacht und geschont wird. Mit den richtigen Massnahmen kann die Lebensdauer einer solchen Brücke oft nochmals deutlich verlängert werden. Eine Massnahme ist beispielsweise die Nutzungseinschränkung. Dabei verbietet man Fahrzeugen, die ein gewisses Maximalgewicht (z.B. 20 Tonnen) überschreiten, die Überfahrt. Mittels unserer Weigh In Motion Systemen wird hierzu vor der Brückeneinfahrt das Gewicht aller Fahrzeuge während der Fahrt in Echtzeit registriert. Ist ein Fahrzeug zu schwer, kann es automatisch umgeleitet oder mit einer roten Ampel an der Durchfahrt gehindert werden.

Brückenschutz kann mit Systemen zur Verkehrsüberwachung direkt vor der Brücke oder auch auf der Brücke betrieben werden.

Brückenschutz mit Kistler: Weigh In Motion zur Verkehrsdatenerfassung und Vorselektion überladener Fahrzeuge, Structural Health Monitoring zur Überwachung des strukturellen Zustands.

 

Wo auf der Welt sind Brücken mit Kistler Messtechnik ausgerüstet?

Thomas Wuhrmann: Unsere Sensoren und Messsysteme sind bei Brückenbauwerken auf der ganzen Welt im Einsatz. Beispielsweise die Autobahnbrücke „El Carrizo“ in Mexiko. Mit einer Pfeilerhöhe von 226 Meter ist „El Carrizo“ die aktuell zweithöchste Brücke Nordamerikas. Die stark befahrene Route von der Küste ins Landesinnere wird größtenteils von Nutzfahrzeugen genutzt. Nachdem die Brücke aufgrund eines schweren Unfalls mehrere Wochen gesperrt werden musste, sind heute zwei Kontrollpunkte mit Weigh In Motion Technologie in Betrieb, die helfen, überladene Fahrzeuge automatisiert zu ermitteln.

 

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