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Infrastrukturüberwachung

Das Straßennetz der Bundesrepublik Deutschland steht vor großen Herausforderungen: alternde Bausubstanz, steigende Verkehrslasten, Auswirkungen des Klimawandels, neue Qualitätsanforderungen und ein begrenztes Budget für die Straßeninfrastruktur. Auch 13.000 der insgesamt 25.000 Eisenbahnbrücken der Deutschen Bahn sind nach Angaben der Süddeutschen Zeitung dringend sanierungsbedürftig.

Um die Investitionen zielgerichtet einsetzen zu können ist der genaue Zustand der Brücken ein wichtiger Indikator. Viele Schäden werden erst entdeckt, wenn sie bereits offensichtlich sind. Dieses Vorgehen ist schadensbasiert und reaktiv. Im Inneren der Struktur, in nicht einsehbaren Bereichen, kündigen sich Schäden und kritische Reaktionen des Bauwerks an. Viele Brücken in Deutschland sind individuell konstruiert, das erschwert die Suche nach einem geeigneten, einheitlichen Messsystem für möglichst alle Brückentypen und -varianten.  Ein solches System muss daher flexibel und modular anpassbar sein.

concrete bridge monitored by fiber optic strain and acceleration sensors

Concrete Bridge photy by Hugo90 (flickr)

Ziel: Die Intelligente Brücke

Intelligente Sensorik

Auf den Brückenbau abgestimmte, energieautarke intelligent kommunizierende Sensornetze sind erforderlich um die Anforderungen zu erfüllen.

Durch robuste Algorithmen für die Datenreduktion und-plausibilisierung soll ein zuverlässigesSensornetz aufgebaut.Die Fusionierung von Messdaten aus unterschiedlichen Quellen bildet die Grundlage für die automatische Zustandsbewertung von Brückenbauwerken. Interessant sind biespielsweise Daten zu Verkehrslasten, Chloridkonzentrationen, Feuchtegehalte oder Temperaturgradienten,aber auch erste Anzeichen sich ankündigender Schäden wie z. B. Korrosionsprozesse, Risse oder global erfasste Strukturveränderungen.

Intelligente Bewertungsverfahren

Mit komplexen intelligenten Bewertungsverfahren gelangt man über die erfassten Daten zu tiefgehendem Wissen über den Zustand des Bauwerks: mit detaillierten Bauwerks- und Schädigungsmodellen und zuverlässigkeitsorientierten Bewertungsmethoden. Sofern die Situation es erfordert, muss die Aktualisierung des Bauwerkszustandes in Echtzeit erfasst und übermittelt werden können, z. B. im Fall von unvorhergesehenen Einwirkungen wie Unfällen oder Unwetterereignissen.

Intelligentes Erhaltungsmanagement

Um die Intelligente Brücke in das Erhaltungsmanagement einzubinden, werden die Informationen aus Bauwerksprüfungen und weitergehenden Untersuchungen für den ganzheitlichen Ansatz der Intelligenten Brücke genutzt. Die durch das System zusätzlich gewonnenen Erkenntnisse fließen schließlich in die objekt- und netzbezogene Erhaltungsplanung ein.

Forschungsprojekt „Intelligente Brücke“

Ziel des vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur und von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BAST) initiierten Forschungsprojektes „Intelligente Brücke“ ist es die notwendige Sensoren zu konzipieren und weiterzuentwickeln. Aktuell werden in mehreren konzeptionellen und innovativen Forschungsprojekten die Bausteine der Intelligenten Brücke erarbeitet. Unterstützt wird die Bundesanstalt für Straßenwesen dabei durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Universitäten, Forschungseinrichtungen und Industriepartnern.

Faseroptische Messtechnik für Brückeninspektion

Quasi-statische Dehnungsmessung über gesamte Lebensdauer

In jeden Lichtwellenleiter können viele Sensoren integriert werden. Mit nur einem Kabel wird damit eine Brücke auf der ganzen Länge überwacht. Durch die sehr geringe Dämpfung der Signale in den Leitungen sind Distanzen bis zu 15 km zwischen Sensor und Messgerät möglich. Die Hamburger Köhlbrandbrücke wurde auf diese Weiser mit Dehnungssensorik ausgestattet.

Hochdynamische Vibrationsmessung

Faseroptische Beschleunigungssensoren werden für die Eigenfrequenzüberwachung eingesetzt um den Zustand der Brücke zu erfassen.

Weiterführende Informationen