iNFO - Boschung

Winterdienst-Spezial
Ohne ein umfassendes Winterdienst-
Managementsystem geht nichts mehr
Mit »BORRMA-web MDSS inside« erhält der Anwender sowohl
Wetterinformationen als auch Straßenzustandsprognosen
Winterdienst rund um die Uhr ist auf deutschen Autobahnen mittlerweile unabdingbar. Wegen ihrer besonderen Verkehrsbedeutung und weil ein Großteil
der Unternehmen die Lagerhaltung auf die Autobahn verlagert hat, müssen diese deutschen Lebensadern im Winter freigehalten werden. Um rechtzeitig ausrücken
und die Einsätze koordinieren zu können, ist ein verläßliches Winterdienst-Management unerläßlich.
Komplexe Entscheidungssituationen, wie sie zum Beispiel im
Winterdienstmanagement auftreten, erfordern unterstützende
Systeme, um gefährliche Fahrbahnzustände und Winterereignisse
frühzeitig zu erkennen und Winterdienstmaßnahmen optimal
planen und steuern zu können. Bei »BORRMA-web MDSS
inside« handelt es sich im Bereich des Winterdienstes um ein
umfassendes Management-System zur Überwachung des Wetters
und Straßenzu-standes sowie Steuerung und Protokollierung
von Winterdienstmaßnahmen.
Das Bemerkenswerte bei diesem System besteht
insbesondere darin, daß zum einen durch
intelligente Verknüpfungen von Wetterinformationen
und punktuellen Straßenzustandsdaten
und -prognosen von Glättemeldeanlagen
(GMA) nicht nur punktuelle, sondern auch
kleinräumige, streckenbezogene Straßenzustandsprognosen
erstellt werden können. Zum
anderen wurde ein Management-System geschaffen,
bei dem der Anwender übersichtlich
zahlreiche Informationen, das heißt Daten der
Glättemeldeanlagen (GMA), visualisierte Straßenzustandsprognosen,
Wetterberichte, Ort
und Tätigkeit der Einsatzfahrzeuge, Steuerungsdaten
von Taumittelsprühanlagen und die
Erfassung von Einsatzdaten erhält.
Winterliche Fahrbahnzustände haben einen erheblichen
Einfluß auf die Verkehrssicherheit
und den Verkehrsfluß. Das Geschwindigkeitsniveau
sinkt, die Abstände werden größer und
damit sinkt die Verkehrsqualität und die Kapazität.
Dies kann sich in einem herabgesetzten
Kraftschluß, durch geringere Sichtweiten bei
Schneefall bis hin zur Unbefahrbarkeit auswirken.
Daraus resultieren erhebliche volkswirt-
schaftliche Kosten aus winterbedingten Unfällen
sowie Zeitverlusten aus reduzierten Fahrgeschwindigkeiten
und Verkehrsstauungen.
Nach den Begriffsbestimmungen (2000) der
FGSV ist unter Winterdienst »die Gesamtheit
der Maßnahmen des Straßenbaulastträgers zur
Aufrechterhaltung und zur Erleichterung des
Verkehrs sowie zur Verkehrssicherung bei winterlichen
Witterungsverhältnissen« zu verstehen.
Unbestritten ist das oberste Ziel die Gewährleistung
verkehrssicherer Straßen. Daneben
ist die Aufrechterhaltung des Verkehrsflusses
von hoher Bedeutung. Dies zeigt sich auch
darin, daß Mobilität heutzutage ein bedeutender
Standortfaktor ist, ein reibungsfreier Verkehr
ist eine wesentliche Voraussetzung für eine
nachhaltige Entwicklung einer funktionierenden
Wirtschaft und Gesellschaft. Hinzu
kommt die verstärkte Forderung eines zwar regelgerechten,
aber wirtschaftlichen Betreibens
der Straßen. Diese Zielvorgaben gelten sowohl
für Autobahnen als auch kommunale Straßen.
Durch eine kompetente Straßenzustands- und
Wetterüberwachung sowie durch eine darauf
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asierende qualifizierte Auslösung und Steuerung
des Winterdiensteinsatzes ist eine optimierte
Winterdienstdurchführung mit hoher
Qualität zu erreichen. Allerdings erfordern
komplexe Entscheidungssituationen, wie sie im
Winterdienstmanagement auftreten, unterstützende
Systeme, um in Abhängigkeit der jeweils
vorliegenden Randbedingungen die optimalen
Maßnahmen einzusetzen. Eine Besonderheit
des Winterdienstes im Rahmen des
Straßenbetriebs ist, daß der Winterdienst auf
die Wirkungen des Wetters mit rechtzeitig eingeleiteten
Winterdienstmaßnahmen im Regelfall
nur reagieren kann; es besteht nicht die
Möglichkeit, wie bei vielen Arbeiten des Sommerdienstes/des
Baustellenmanagements, vorbereitend,
unter Berücksichtigung angepaßter
Anforderungen auch meist flexibler agieren zu
können. Allerdings sind die Einflußfaktoren
und die Wechselwirkungen der Faktoren aufeinander,
die zu kritischen Situationen führen
können, analysefähig und können daher in einem
intelligenten Managementsystem so verarbeitet
werden, daß detaillierte Prognosen mit
hohen Wahrscheinlichkeiten zur Unterstützung
der Entscheidungsfindung für effiziente Winterdienstmaßnahmen
erstellt werden können.
Hier setzt das von Boschung Mecatronic AG
entwickelte Management-System »BORRMAweb
MDSS inside« an, eine webbasierende
Netzwerklösung für das Management von Straßen
und Flugbetriebsflächen mit zahlreichen
Funktionen. »BORRMA« steht dabei für »BO-
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Winterdienst-Management
Vom Winter sind in einer Stadt verschiedenste Verkehrsflächen betroffen. Bild: Thorsten Cypra
schung Road and Runway MAnagement«. Spezielle
Prognosen zu den GMA-Daten und Straßenzuständen
sowie eine übersichtliche Visualisierung
aller wichtigen Informationen unterstützen
den Winterdienstverantwortlichen bei
der Entscheidungsfindung und Steuerung der
Winterdiensteinsätze. In der Unterstützung bei
der Entscheidungsfindung leitet sich »MDSS inside«
(MDSS = Maintenance Decision Support
System) im Namen ab.
»BORRMA-web MDSS inside« –
ein umfassendes Managementssystem
»BORRMA-web MDSS inside« ist zentraler Bestandteil
des ganzheitlichen Surface Condition
Management (SCM) von Boschung, welches
für Gemeinden, Städte, Straßenbauverwaltungen
sowie Flughäfen die Möglichkeit bietet, alle
stationären und mobilen Systeme zu integrieren
und zu vernetzen, um ihren Sommerund
Winterdienst effizient zu koordinieren und
zu steuern.
Bei »BORRMA-web MDSS inside« handelt es
sich um ein umfassendes Winterdienst-Management-System
zur Überwachung des aktuellen
und prognostizierten Straßenzustandes,
zur Steuerung von Einsätzen sowie zur
automatischen Erfassung und Darstellung
sämtlicher Daten und Berichte (Nachweis der
Verkehrssicherungspflicht und Leistungsdatenerfassung
der Einsatzfahrzeuge für Bilanzen
und Abrechnungen). Die Neuheiten dieser
Software bestehen insbesondere darin, daß
zum einen durch intelligente Verknüpfungen
von Wetterinformationen sowie punktuellen
Straßenzustandsdaten und -prognosen von
Glättemeldeanlagen (GMA) unter Berücksichtigung
örtlicher Randbedingungen nicht nur
punktuelle, sondern auch streckenbezogene
Straßenzustandsprognosen für so genannte
Straßenwetterabschnitte erstellt werden können.
Zum anderen wurde hiermit ein Management-System
geschaffen, bei dem der Anwender
übersichtlich zahlreiche Informationen, das
heißt Daten der GMA, visualisierte Straßenzustandsprognosen,
SWIS-Berichte, Status der
Taumittelsprühanlage oder der Ort und die Tätigkeit
der Einsatzfahrzeuge auf einer Benutzeroberfläche
erhält.
In der folgenden Übersicht ist das Funktionsprinzip
von »BORRMA-web MDSS inside« mit
den wesentlichen Eingangsgrößen und Datenflüssen
dargestellt, die durch das System zu
entsprechenden Prognosen, zentralisierten Datenbanken
und visualisierten Informationen
aufbereitet werden. Boschung verwendet darüber
hinaus Open Source Komponenten (vom
Hersteller unabhängige Software). Der Anwender
muß keine spezielle Software installieren,
sondern kann direkt auf die Funktionen des
Servers zugreifen. Weiterhin ist das System frei

skalierbar, das heißt die Hardware wird auf die
Bedürfnisse und Größe (Gemeinde, Großstadt,
Bundesland) individuell angepaßt. In verschiedenen
Bereichen, wie der Leistungsdatenerfassung
von Fahrzeugen, ist auch ein Hosting
möglich, das heißt die Daten werden über ein
gesichertes Internetportal verwaltet; es sind also
keine eigenen Systeminvestitionen notwendig.
Für den Winterdienstverantwortlichen ist es
wichtig, rechtzeitig zu wissen, wann es an welchen
Stellen im zu betreuenden Streckennetz
zu winterlichen Fahrbahnbedingungen kommen
kann. Nur so ist es für ihn möglich, die ihm
zur Verfügung stehenden Ressourcen zu koordinieren
und über Einsatzzeitpunkt, -art und
umfang zu entscheiden. Neben den Wetterberichten
und SWIS-Prognosen sind die Daten
und Prognosen der Glättemeldeanlagen für die
Einsatzauslösung und -steuerung von großer
Bedeutung. Auf der dynamischen Karte kann
der Winterdienstverantwortliche unter anderem
alle Glättemeldeanlagen, dargestellt als
Fähnchen; überschauen beziehungsweise wird
bei prognostizierten Gefahren per Alarm informiert.
Für eine streckenbezogene Prognose des Straßenzustandes
sind mehrere Schritte zu durchlaufen.
Das zu betrachtende Streckennetz wird
nach meteorologischen Gesichtspunkten in
Abschnitte so eingeteilt, daß innerhalb dieser
kleinklimatisch ähnliche Bedingungen vorzufin-
Winterdienst-Management
den sind. Diese Streckenabschnitte werden im
»BORRMA-web MDSS inside« als Straßenwetterabschnitte
(SWA) bezeichnet.
Punktuelle und streckenbezogene
Prognosen des
Straßenzustandes
Mit Hilfe der Messungen der lokalen Glättemeldeanlagen
(GMA) und detaillierten Wetter- und
Niederschlagsprognosen (Niederschlagsradar)
werden in einem sogenannten Nowcasting
punktuelle Prognosen gerechnet. Diese punktuellen
Prognosen beziehen sich in der Regel
der Glättemeldeanlagen (GMA). Dieses Nowcasting
wird für die nächsten zwei Stunden berechnet
und regelmäßig aktualisiert. Bei der
Einsatzsteuerung sind genau diese zwei Stunden
entscheidend für die richtige Wahl und den
Umfang von Winterdiensteinsätzen. Für die
Glättemeldeanlagen können die gemessenen
und prognostizierten Parameter in einem separaten
Fenster betrachtet werden.
Im Bereich der Meßstellen kann der Benutzer
nun anhand spezifischer Parameter genau erkennen,
wann es an dieser Stelle zum Beispiel
zu einer Glättesituation kommen wird. Die Zuverlässigkeit
der meßstellenbezogenen Prognosen
für den Straßenzustand wird durch die von
Boschung Mecatronic entwickelten aktiven
Sensortechnologien noch verbessert. Hierbei
wird ein Fahrbahnsensor in regelmäßigen Abständen
schrittweise abgekühlt, bis Eisbildung
auf der Sensoroberfläche festgestellt wird. Damit
wird eine Gefrierpunkttemperatur nicht aus
Widerstandsmessungen gerechnet, sondern
gemessen (größere Genauigkeit). Diese aktive
Technologie ist besonders vorteilhaft bei der
Prognose von Reifglätte.
Von der punktuellen Prognose wird mittels des
Forecastings eine längerfristige (drei Tage),
streckenbezogene Prognose gerechnet. Dazu
gehen die Resultate des Nowcastings, langfristige
Wetterprognosen und weitere Randbedingungen
ein. Über innovative Entscheidungsverfahren
werden für jeden Straßenwetterabschnitt
für einzelne Zeitintervalle Gefahrenstufen
ermittelt. Diese Gefahrenstufen werden
dann zeitabhängig für jeden Straßenwetterabschnitt
auf der dynamischen Karte dargestellt.
Für jeden angeklickten Straßenwetterabschnitt
werden unten rechts auf der Benutzeroberfläche
die einzelnen Gefahrenstufen (keine Gefahr,
Gefahrenstufe 1 bis 4) und Eintrittszeiten
angezeigt. Somit hat der Winterdienstverantwortliche
für sein gesamtes Streckennetz einen
Überblick über den aktuellen Status und
mittels eines Zeitschiebers über die prognostizierten
Fahrbahnzustände. Neben den Fahrbahnzuständen
kann man sich für alle Straßenwetterabschnitte
auch die Lufttemperatur
Das Funktionsprinzip von »BORRMA-web MDSS inside«. Grafik: Boschung Mecatronic AG
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Gemessene und prognostizierte Daten bei einer Glättemeldeanlage.
Bild: Boschung Mecatronic AG
oder Fahrbahnoberflächentemperatur auf der
Karte anzeigen lassen.
Damit hat der Winterdienstverantwortliche ein
Werkzeug, mit dem er Winterdiensteinsätze effizient
steuern und den Bedarf an Personal und
Fahrzeugen über einen längeren Zeitraum optimal
planen kann.
Zur Planung und Steuerung von Winterdiensteinsätzen
hat der Winterdienstverantwortliche
zahlreiche Randbedingungen und Einflußgrößen
wie rechtliche Regelungen und Anforderungen,
meteorologische Parameter und Wetterentwicklungen,
aktuelle und zukünftige
Straßenzustände, Einflüsse aus Verkehr beziehungsweise
Ressourcen zu beachten und in die
Entscheidungsfindung einzubeziehen. Insbesondere
bei Winterereignissen wie starken
Schneefällen oder plötzlich auftretende Glätte
gilt es, den Winterdienstverantwortlichen auf
Grund der Komplexität (insbesondere bei der
Interpretation meteorologischer Entwicklungen)
durch eine visualisierte Aufbereitung der
Winterdiensteinsatz auf der Autobahn.
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Winterdienst-Management
einsatzrelevanten Informationen, Prognosen
und Alarmen maßgeblich zu unterstützen.
Die dynamische Karte besteht aus einem nach
GPS-Koordinaten kalibrierten statischen
Hintergrund (vektorielle Karte, Satellitenbild
etc.) und verschiedenen dynamischen Informati-onsschichten
(Straßenwetterabschnitte,
Glättemeldeanlagen, Fahrzeuge, Taumittelsprühan-lagen),
die darüber gelegt werden.
Glättemeldeanlagen werden als kleine Fähnchen
dargestellt, in denen die Parameter individuell
konfiguriert werden können. Der dynamische
Teil wird kontinuierlich aktualisiert, um die
neuesten Daten zu zeigen. Alarme von den
Glättemeldeanlagen oder prognostizierte Gefahren
von den Straßenwetterabschnitten werden
auf der dynamischen Karte klar dargestellt,
indem eine entsprechende Strecke der Straße
beziehungsweise das Meßstellenfähnchen sich
verfärbt.
Aus der dynamischen Karte heraus können
auch installierte Taumittelsprühanlagen mittels
Die Benutzeroberfläche von »BORRMA-web MDSS inside«.
Bild: Boschung Mecatronic AG
Bild: Thorsten Cypra
einer speziellen TMS-Synoptik überwacht und
gesteuert werden. Der Benutzer kann hierbei
den Ablauf eines Sprühprogramms (Ansteuerung
der einzelnen Ventile, Sprühvorgang der
einzelnen Sprühprofile, Durchflußmessungen
und Tankstände) im Detail visualisiert verfolgen.
Beim Auftreten von Störungen werden
ebenfalls die defekten Anlageteile eingefärbt,
so daß durch die visualisierte Lokalisierung der
Störung eine beschleunigte Behebung erfolgen
kann.
Fahrzeugdatenmanagement,
Erfassung von Leistungsdaten
Aus Gründen der Nachweispflicht, für regelmäßige
Analysen und Auswertungen sowie Abrechnungen
müssen alle Winterdiensteinsätze
lückenlos und nachvollziehbar dokumentiert
werden. Hierzu werden unter anderem von den
Fahrern der Winterdienstfahrzeuge Einsatzberichte
erstellt, in denen die Räum- und Streuroute
mit zeitlichen Angaben, die Einsatzart gegebenenfalls
differenziert nach Streckenbereichen,
die ausgebrachten Streumengen und
Nachladungen sowie die Umfeldbedingungen
(Wetter, Fahrbahnzustände) festgehalten werden,
um die ordnungsgemäße Erfüllung der
Streupflicht nachweisen und Haftungsansprüche
abwehren zu können. Häufig besteht daneben
für die Winterdienst-Betriebe eine Berichtspflicht,
zum Beispiel von Straßen- und
Autobahnmeistereien gegenüber den Landesbetrieben
oder von städtischen Betrieben
gegenüber der Kommunalpolitik (Durth / Hanke
2004).
Mit Hilfe einer automatisierten Datenerfassung
der Winterdiensteinsätze im Rahmen eines
Fahrzeugmanagements ist die lückenlose Dokumentation
ohne manuellen Aufwand durchführbar.
Dies ist um so wichtiger, um im Rahmen
eines umfassenden Winterdienst-Management-Systems
auch künftig den wachsenden
Anforderungen an einen schnellen, stets
funktionierenden sowie wirtschaftlichen Winterdienst
gerecht werden zu können.
Die Leistungsdatenerfassung unterscheidet
zwischen Winter- und Sommerdienst. Die Ein-

satzdaten werden für eine Vielfalt von Geräten
mit GPS-Ortung im »Vpad« erfaßt. Das »Vpad«
dient dabei als Bedienpult für die Winterdienststreugeräte,
als auch für die Datenaufzeichnung
und -übertragung. Die Datenübertragung
erfolgt online per SMS oder in Dateiform
per GPRS während des Einsatzes in definierten
Zeitintervallen (zum Beispiel 60 sec oder
2 Min.) beziehungsweise offline nach dem Einsatz
in das »BORRMA-web MDSS inside«. Die
Stammdaten sind bei Beginn der Fahrt einzugeben
oder nur zu bestätigen, die Übertragung
der Daten erfolgt automatisch ohne irgendwelche
manuellen Eingaben. Bei der Online-Kommunikation
können die Einsatzdaten und Fahrzeugpositionen
auf der dynamischen Karte
während des laufenden Einsatzes verfolgt werden,
was insbesondere Vorteile bei einer dynamischen
Routenplanung der Einsätze oder bei
der Verlagerung von Einsatzschwerpunkten mit
sich bringt.
Beispiel eines dargestellten Meßstellenfähnchens
und Einsatzfahrzeugs mit aktuellen Daten
auf der dynamischen Karte.
Bild: Boschung Mecatronic AG
Im Anschluß können die Daten aus der Datenbank
zum Nachweis der Verkehrssicherungspflicht,
zur Abrechnung von Unternehmern,
zur Erstellung von Bilanzen und Statistiken
komfortabel ausgewertet werden, was unter
anderem die administrativen Aufwendungen
stark entlastet. Zusammengefaßte und detaillierte
Berichte sind frei konfigurierbar. So können
für beliebige Zeiträume Ereignislisten, Einsatzlisten,
Einsatzberichte erstellt werden. Die
Einsatzberichte können außerdem nach Straßenname,
Straßenkategorie, Zone oder Aufgabe
geordnet werden. Alle Berichte und Protokolle
können in verschiedene Formate (PDF,
XML, HTML, CSV) zur Weiterverarbeitung exportiert
werden. Damit besteht auch die Möglichkeit
einer automatisierten Rechnungserstellung.
Insbesondere für Kommunen bietet es sich an,
die Leistungsdatenerfassung über ein Hosting
abwickeln zu lassen. Unter Hosting versteht
man die Auslagerung der Datenarchivierung
und -verarbeitung. Die Daten und die Funktionen
des »BORRMA-web MDSS inside« (zum
Beispiel Visualisierung der Fahrzeuge auf einer
Karte) sind für den Benutzer über einen gesicherten
Internetzugang und Web-Browser er-
Winterdienst-Management
Das »Vpad« zur Steuerung von Streugeräten und Schneepflügen mit integrierter Datenerfassung und
Routenführung. Bild: Thorsten Cypra
reichbar. Da die Datenverwaltung dann ausgelagert
ist, entfallen die Investitionen für Hardware
und Software sowie Kosten aus Wartung
und Instandhaltung. Dr. Ing. Thorsten Cypra
i Der 33 Jahre alte
Thorsten Cypra
(Foto) zählt mittlerweile
zu den etablierten
Autoren
des Fachmagazins
»KOMMUNALE
FAHRZEUGE«.
Der inzwischen
zum Dr. Ing. promovierteFamilienvater
hat im Laufe
des Jahres 2007 die
Fronten gewechselt
und ist neuerdings als Product Manager
MDSS bei Boschung Mecatronic AG (Schweiz)
tätig. Thorsten Cypra promovierte an der Fakultät
für Bauingenieur-, Umwelt- und Geowissenschaften
der Universität Karlsruhe (TH)
mit dem Thema »Entwicklung einer Entscheidungsmethode
für Maßnahmen im Winterdienst
auch hochbelastete Bundesautobahnen«.
Cypra absolvierte nach dem Abitur am
Mainzer Gutenberg-Gymnasium (1994) zwei
Studien gleichzeitig: Von 1996 bis 2000 Bauingenieurwesen
an der TU Darmstadt mit
dem Abschluß als Dipl.-Ing. und von 1996 bis
1998 parallel dazu im Bereich Wirtschafts-Ingenieurwesen
(cand.wirtsch.-ing) ebenfalls
an der TU Darmstadt. Nach dreijähriger Tätigkeit
(1997 bis 2000) als studentische Hilfs-
NFO
Literaturverzeichnis
Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen
Begriffsbestimmungen, Teil: Verkehrsplanung, Straßenentwurf
und Straßenbetrieb
Köln, 2000
Durth, W.; Hanke, H.
Handbuch Straßenwinterdienst
Kirschbaum Verlag
Bonn, 2004
kraft am Fachgebiet Straßenwesen mit Versuchsanstalt
der Technischen Universität
Darmstadt folgten Tätigkeiten als wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Fachgebiet Straßenwesen
mit Versuchsanstalt der TU Darmstadt
(2000 bis 2001) und am Institut für Straßen-
und Eisenbahnwesen der Universität
Karlsruhe (2001 bis 2007).
Cypra, der auch auf ein einjähriges Studium
an der staatl. Universität für Architektur und
Bauingenieurwesen in St. Petersburg (Rußland)
verweisen kann, ist seit 2004 Vertreter
der Bundesrepublik Deutschland im Management
Commitee der COST Aktion 353 (»Winter
Strategies for Increased European Road
Safety«). Darüber hinaus war der geborene
Wiesbadener von 2002 bis 2007 Mitglied des
Arbeitsausschusses »Winterdienst« der Forschungsgesellschaft
für Straßen- und Verkehrswesen
(FGSV) und von 2001 bis 2005
mit der Organisation des Kolloquiums »Straßenbetriebsdienst«
der FGSV betraut.
Die Kontaktdaten von Dr. Ing. Thorsten Cypra:
Boschung Mecatronic AG
Rte d’Englisberg 21
CH-1763 Granges-Paccot (Schweiz)
Tel.: 0041 (026) 460 44 11
Fax: 0041 (026) 460 44 88
E-Mail: thorsten.cypra@boschung.com
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