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Verfahren zur Bildung und Beschreibung zustandshomogener Abschnitte und repräsentativer Kennzahlen für das Erhaltungsmanagement
29.360
IDN 0
Forschungsstelle LEHMANN + PARTNER GmbH, Erfurt
Bearbeiter Großmann, A.
Berthold, D.
Auftraggeber Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Stand Abschluss: April 2019

Die rechnergestützte systematische Straßenerhaltung beinhaltet in Deutschland als ersten Schritt die Bildung von fahrstreifenbezogenen, zustandshomogenen Abschnitten auf Basis der ZEB (Zustandserfassung und -bewertung). Grundlage ist das Verfahren nach Rübensam/Schulze (RS), welches allerdings einige methodische Schwächen aufweist. Im Forschungsprojekt waren alternative Segmentierungsverfahren zu untersuchen beziehungsweise ein neues Verfahren zu erarbeiten. Neben der Berücksichtigung einer Mindestlänge für die Segmente sollte auch die Anwendung von Zustandsgrößen als Eingangsdaten anstelle von Zustandswerten analysiert werden. Das Projektziel bestand darin, eine Entscheidungsgrundlage für die Ablösung oder Modifikation des bestehenden Verfahrens nach RS zu liefern. Auf Basis der Rasterrohdaten wurden Algorithmen entwickelt, welche die Zustandsgrößen auch für andere Auswerteraster (1 m, 10 m) als die ZEB üblichen 20 beziehungsweise 100 m bereitstellen. Die Berechnungsergebnisse wurden für ausgewählte Strecken und ZEB-Kampagnen tabellarisch aufbereitet. Auf Basis einer umfassenden Literaturrecherche wurden international verfügbare Segmentierungsverfahren untersucht. Nicht zielführende Verfahren wurden von den weiteren Betrachtungen ausgeschlossen. Die folgenden drei Verfahren wurden in C++ implementiert: – BAYES: Verfahren mit Bayes‘schem Ansatz (Thomas, 2003 ff.); – CBS: Verfahren Circular Binary Segmentation (Olshen et al., 2004 ff.); – RS: Verfahren nach Rübensam/Schulze (Rübensam/Schulze, 1996). Das Ziel bestand darin, die Messwertfolgen der einzelnen Zustandsparameter so zu segmentieren, dass die entstehenden Teilfolgen homogen bezüglich des Parameters sind. An die Einzelsegmentierung schloss sich ein Postprozessingschritt an, der die zustandshomogenen Abschnitte erstellt (Gesamtsegmentierung). Die Berechnungen wurden für ausgewählte ZEB-Kampagnen und -Strecken im Auswerteraster 20 und 100 m auf ausgewählten Bundesfernstraßen durchgeführt. Zur Bestimmung einer alternativen Kennzahl für den charakteristischen Zustand des homogenen Abschnitts wurden Untersuchungen mit dem p-Quantil anstelle des bisherigen Mittelwertes durchgeführt.

Veröffentlichung Berthold, D.; Großmann, A.: Verfahren zur Bildung und Beschreibung zustandshomogener Abschnitte und repräsentativer Kennzahlen für das Erhaltungsmanagement. Bremen: Fachverlag NW im Carl Schünemann Verlag, 2023, 114 S.(Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Straßenbau H. S 195). - ISBN 978-3-95606-757-0. / Informationen Forschung im Straßen- und Verkehrswesen, Teil: Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Lieferung Nr. 114, 2023