Vorwort - ASTRA

Autor: ASTRA Arbeitsgruppe UPlaNS / Ernst Basler + Partner AG 

Datum: 7. Mai 2003 

Standortbestimmung Endeversion 

Bundesamt für Strassen • Office fédéral des routes ASTRA • OFROU 

Ufficio federale delle strade • Uffizi federal da vias USTRA • UVIAS 

Eidg. Dep. für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation • Dép. fédéral de l’environnement, des transports, de l’énergie et de la communication 

Dip. federale dell’ambiente, dei trasporti, dell’energia e delle comunicazioni • Dep. federal da l'ambient, dals transports, da l'energia e da la communicaziun 

Unterhaltsplanung 

Nationalstrassen 

Standortbestimmung per Ende 2002

Unterhaltsplanung Nationalstrassen 

Standortbestimmung per Ende 2002 I 

Vorwort 

Das vorliegende Dokument ist ein Teil der Schlussdokumentation zum Projekt „Unterhaltsplanung 

Nationalstrassen (UPlaNS)“. Es umfasst eine Standortbestimmung 

zum Inhalt und Stand der Entwicklung der Unterhaltsplanungen im Gesamtsystem 

und in den Teilsystemen Strassenoberbau, Kunstbauten, Bergmännische Tunnel und 

Elektromechanische Ausrüstungen per Ende 2002 und gibt einen Ausblick über die 

nächsten Jahre. Der Bericht entstand im Rahmen der Projektgruppe UPlaNS unter 

der Leitung von Herrn J.J Mäder. Die Schlussdokumentation zum Projekt UPlaNS 

wird ergänzt durch die Berichte „Fachkonzept Gesamtsystem“ und „Machbarkeitsstudie“.


Standortbestimmung per Ende 2002 II 

Zusammenfassung 

Ausgangslage und Zielsetzung 

Der Stellenwert des Unterhalts auf den Nationalstrassen hat in den letzten Jahren 

stetig zugenommen. Betrugen die Ausgaben 1990 real noch 290 Mio. Franken, so 

wurden im Jahre 2002 real 560 Mio. Franken für den baulichen Unterhalt und die 

Erneuerung der Nationalstrassen ausgegeben. Dies entspricht einer Zunahme von 

mehr als 90% innerhalb von 12 Jahren. Dieser Trend wird sich auch in Zukunft fortsetzen. 

Der steigende Unterhaltsbedarf führte zu mehr Baustellen und den damit 

verbundenen Verkehrsbehinderungen, was Mitte der neunziger Jahre zu verschiedenen 

parlamentarischen Interventionen führte. 

Auf der Basis von verschiedenen Vorarbeiten startete das Bundesamt für Strassen 

(ASTRA) Anfang 1999 das Projekt „Unterhaltsplanung Nationalstrassen“ (UPlaNS) 

mit der folgenden umfassenden Zielsetzung: 

Aufbau einer systematischen Planung des Unterhalts einschliesslich Umgestaltung/Ausbau 

der Nationalstrassen unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der 

Kunstbauten, des Strassenoberbaus, der bergmännischen Tunnel und der elektromechanischen 

Ausrüstungen zur Sicherstellung von sicheren und funktionstüchtigen 

Strassenverbindungen unter wirtschaftlichem Einsatz der verfügbaren Mittel. 

Ergebnisse und Stand der Arbeiten im Gesamtsystem 

Ausgehend von dieser Zielsetzung wurde eine sogenannte „UPlaNS-Philosophie“ 

entwickelt, welche aus folgenden fünf Elementen besteht: 

• Volkswirtschaftliche Kostenüberlegungen 

• Integrale Planung 

• Langfristiges Unterhaltsprogramm 

• Zentrale Steuerung 

• Strategische Vorgaben: 

1. Maximale Länge eines Erhaltungsabschnittes mit Verkehrsbehinderung: 15 km 

2. Minimaler Abstand zwischen zwei Erhaltungsabschnitten: 50 km 

3. Minimaler unterhaltsfreier Zeitraum auf einem Erhaltungsabschnitt: 10 Jahre 

(d.h. nach frühestens 10 Jahren wieder eine Verkehrsbehinderung infolge Unterhalts- 

oder Umgestaltungsmassnahmen) 

4. Möglichst geringe Behinderung (Umfang und Dauer) während der Bauarbeiten 

Das Vorgehen zur Entwicklung und Einführung der Unterhaltsplanung Nationalstrassen 

wurde zweigleisig konzipiert (vgl. Abbildung 1): 

• Pragmatischer Teil: Ausgehend von den vorhandenen Daten beim ASTRA im 

Bereich Kostenplanung (KOPLA) wurde in Zusammenarbeit mit den Kantonen eine 

längerfristige Unterhaltsplanung erstellt. Ausgehend von einem Testgebiet mit 

5 Kantonen im Jahre 1999 wurde die Unterhaltsplanung bezüglich Anzahl der beteiligten 

Kantone und Planungshorizont (5 bzw. 10 Jahre) sukzessive ausgedehnt. 

• Konzeptioneller Teil: Es wurde eine Fachmethodik für die Unterhaltsplanung Nationalstras-sen 

auf Stufe Gesamtsystem entwickelt. Diese legt im Detail fest, wie


Standortbestimmung per Ende 2002 III 

die Unterhaltsplanung erfolgt: erforderliche Daten, Berechnungsalgorithmen, Ergebnisse. 

Die Fachmethodik bildet die fachliche Basis für die Entwicklung eines 

EDV-Instrumentes zur Umsetzung der Unterhaltsplanung. 

Pragmatischer Teil 

10-Jahresplan (15 Kantone) 

5-Jahresplan (ganze CH) 

2002 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 

Konzeptioneller Teil Erhaltungsabschnitte und Massnahmenpakete 

Zeitachse 

Abbildung 1 Planungszeiträume für den pragmatischen und konzeptionellen Teil von 

UPlaNS 

Die Unterhaltsplanungen in den Teilsystemen und im Gesamtsystem müssen methodisch 

eng aufeinander abgestimmt sein. Als zentrales Element erarbeiten die 

Teilsysteme zu Handen des Gesamtsystems Massnahmenvorschläge. Pro Massnahmenvorschlag 

sind eine Reihe von Angaben bezüglich Ort, Zeitpunkt und Dauer, 

Kosten sowie Art und Umfang der Verkehrsbehinderung zu machen. 

Um auf Stufe Gesamtsystem einen Spielraum für Optimierungsmöglichkeiten zu erhalten, 

sind pro Massnahmenvorschlag mindestens zwei Varianten anzugeben. Dabei 

unterscheidet man zwischen der „Sicherheitsmassnahme“ (Massnahme, die zur 

Gewährleistung der Sicherheit realisiert werden muss), der „technisch-wirtschaftlich 

optimalen Massnahme“ (aus Sicht der Teilsysteme die langfristig wirtschaftlichste 

Massnahme) sowie der „Alternative zu einem anderen Zeitpunkt“ (weniger wirtschaftliche 

Massnahme). Je nach Zustand des betrachteten Objekts ist eine unterschiedliche 

Kombination von zwei dieser drei Varianten sinnvoll und vorzuschlagen. 

Auf Stufe Gesamtsystem werden aus diesen Massnahmenvorschlägen Erhaltungsabschnitte 

sowie Massnahmenpakete gebildet. Diese werden auf Stufe Netz insbesondere 

bezüglich Wirtschaftlichkeit sowie Einhalten der strategischen Vorgaben 

bewertet. 

Bei den Kosten werden sowohl die Betreiber- als auch die Benutzerkosten quantitativ 

berücksichtigt. Die Berechnung der ortsspezifischen Zeitverlust-Kosten als grössten 

Anteil bei den Benutzerkosten erfolgt mit Hilfe eines einfachen Modells auf der Basis 

des Verkehrsaufkommens. Die entsprechenden Ergebnisse werden einerseits den 

Teilsystemen für die Erarbeitung der Massnahmenvorschläge zur Verfügung gestellt, 

andererseits werden sie zur Berechnung der Benutzerkosten der Massnahmenpakete 

verwendet. 

Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie konnte gezeigt werden, dass die vorgeschlagene 

Methodik umsetzbar ist und wertvolle Ergebnisse für die Planung des Unterhalts 

sowie für die Verhandlungen mit den Kantonen liefert. Es hat sich aber auch gezeigt, 

dass die Teilsysteme zur Zeit noch nicht in der Lage sind, die notwendigen Inputdaten 

zu liefern.


Standortbestimmung per Ende 2002 IV 

Ergebnisse, Stand der Arbeiten und Ausblick in den Teilsystemen 

Die Arbeiten zu den Unterhaltsplanungen in den verschiedenen Teilsystemen weisen 

aus verschiedenen Gründen einen sehr unterschiedlichen Bearbeitungsstand auf. 

Neben den Massnahmenvorschlägen, die alle Teilsysteme an das Gesamtsystem zu 

liefern haben, gilt für alle Teilsysteme für ihre Unterhaltsplanung das folgende methodische 

Grundgerüst: 

1) Festlegung der Beurteilungseinheit 

2) Zustandserfassung und -beurteilung 

3) Prognosen Zustandsentwicklung 

4) Massnahmenvarianten 

5) Bewertung Massnahmenvarianten 

Im folgenden werden die Ergebnisse, der Stand der Arbeiten und der Ausblick pro 

Teilsystem zusammenfassend dargestellt: 

Für die Unterhaltsplanung des Teilsystems Strassenoberbau werden im ASTRA die EDV- 

Instrumente STRADA-DB, STRADA-PMS, STRADA-VIEW und VIA-PMS eingesetzt, wobei 

letzteres das methodisch zentrale Element bildet. VIA-PMS wurde in Kanada durch 

die Firma Deighton entwickelt und wird in Europa durch die Firma Viagroup vertrieben. 

Für die Bedürfnisse der Nationalstrassen liegt eine funktionsfähige Applikation 

von VIA-PMS vor, die auch bereits an einzelnen Abschnitten des Nationalstrassennetzes 

getestet wurde. 

Im Jahr 2003 sind gewisse Anpassungen an der Methodik aufgrund neuer VSS- 

Normen sowie an den EDV-Instrumenten geplant. Anschliessend ist ein Test über das 

gesamte Nationalstrassennetz vorgesehen. 

Aufgrund des hohen Stellenwerts der Kunstbauten im Unterhalt begann sich das AST- 

RA bereits Ende der 80er Jahre mit Planungswerkzeugen zu befassen. Die Datenbank 

KUBA-DB enthält alle notwendigen Substanz- und Zustandsdaten. Für die Unterhaltsplanung 

dient das Managementsystem KUBA-MS. Auf der Basis eines Ingenieur- 

Grobkonzeptes, das Mitte der 90er Jahre erarbeitet wurde, wurde ein IT-Konzept sowie 

der Prototyp „KUBA-MS-Ticino“ mit vereinfachten Funktionalitäten für die Unterhaltsplanung 

von Brücken entwickelt. Das IT-Konzept von KUBA-MS 1.0, welches sämtliche 

Funktionalitäten sowie die Anforderungen von Seiten des UPlaNS- 

Gesamtsystems abdeckt, liegt ebenfalls vor. 

Die Schwerpunkte des weiteren Vorgehens liegen einerseits in der vermehrten Anwendung 

des Prototypen KUBA-MS-Ticino in den Kantonen und andererseits in der 

Entwicklung und Einführung von KUBA-MS 1.0.


Standortbestimmung per Ende 2002 V 

Im Teilsystem Bergmännische Tunnel wurden die Arbeiten für die Unterhaltsplanung 

im Jahre 2000 aufgenommen. Aufgrund der thematischen Nähe sowie verschiedener 

Abklärungen beschloss das ASTRA, sich bezüglich des Vorgehens als auch der 

EDV-Instrumente stark am Bereich Kunstbauten zu orientieren. In einem ersten Teil soll 

eine Datenbank „Tunnel“ mit Bestandes- und Zustandsdaten konzipiert und entwickelt 

werden. Dazu wurden erste Abklärungen bezüglich Strukturierung sowie Erfassungsdaten 

vorgenommen. 

In den Jahren 2003-2005 ist die Erarbeitung des Fachkonzeptes und des Informatikkonzeptes 

sowie die Entwicklung der Datenbank „Tunnel“ vorgesehen. Das Teilprojekt 

„Unterhaltsplanung Tunnel“ wird zu einem späteren Zeitpunkt unter Berücksichtigung 

der Erkenntnisse aus dem Bereich Kunstbauten in Angriff genommen. 

Im Teilsystem Elektromechanische Ausrüstungen begannen die Arbeiten für die Unterhaltsplanung 

Ende der 90er Jahre. Dabei lag das Schwergewicht auf der Gliederung 

der Ausrüstungen (Festlegung Beurteilungseinheit) sowie auf der Methodik bezüglich 

Zustandserfassung/–beurteilung und Zustandsentwicklung. Für diese Bereiche 

liegen Pilot-Applikationen vor, die in den Kantonen Aargau und Baselland im Einsatz 

stehen. 

Die Schwerpunkte des weiteren Vorgehens liegen einerseits in der Auswertung der 

Erfahrungen der Pilotanwendungen in den Kantonen, andererseits in der Festlegung 

der Methodik für die Bildung und Bewertung der Massnahmenvarianten. 

Ausblick Gesamtsystem 

Beim pragmatischen Weg wird im Jahr 2003 ein erster umfassender 10-Jahresplan 

erarbeitet, welcher den Planungszeitraum von 2004-2013 abdeckt und das gesamte 

Nationalstrassennetz umfasst. 

Auf Stufe Gesamtsystem ist in den nächsten Jahren die Erarbeitung des IT- 

Konzeptes sowie die Entwicklung eines EDV-Instrumentes als Prototyp vorgesehen. 

Mit dem Prototyp kann die Machbarkeit bezüglich Methodik auf Stufe Gesamtsystem, 

die Schnittstelle zu den Teilsystemen, aber auch die Funktionalitäten und die 

Handhabbarkeit der EDV-Applikation vertieft geprüft werden.


Standortbestimmung per Ende 2002 

Inhaltsverzeichnis 

1 Gesamtsystem .....................................................................................................................1 

1.1 Ausgangslage ...........................................................................................................1 

1.2 Zielsetzung..................................................................................................................2 

1.3 Vorgehen und Grundelemente.............................................................................4 

1.3.1 Vorgehen.....................................................................................................4 

1.3.2 Grundelemente des konzeptionellen Teiles ..........................................5 

1.3.3 Information und Kommunikation.............................................................5 

1.4 Ergebnisse und Stand der Arbeiten.......................................................................6 

1.5 Ausblick ......................................................................................................................8 

2 Teilsystem Strassenoberbau...............................................................................................9 

2.1 Ausgangslage ...........................................................................................................9 

2.2 Zielsetzung..................................................................................................................9 

2.3 Vorgehen und Grundelemente...........................................................................10 

2.3.1 Vorgehen...................................................................................................10 

2.3.2 Grundelemente........................................................................................11 

2.3.3 STRADA-DB.................................................................................................11 

2.3.4 STRADA-PMS ..............................................................................................11 

2.3.5 STRADA-VIEW ............................................................................................12 

2.3.6 VIA-PMS......................................................................................................12 

2.4 Ergebnisse und Stand der Arbeiten.....................................................................14 

2.4.1 Strassennetz...............................................................................................14 

2.4.2 Zustand Strassenoberbau .......................................................................15 

2.4.3 Zustandsentwicklungsmodelle...............................................................16 

2.4.4 Unterhaltsmassnahmen...........................................................................16 

2.4.5 Regeln für die Anwendung der Massnahmen....................................17 

2.5 Ausblick ....................................................................................................................18 

3 Teilsystem Kunstbauten ....................................................................................................19 

3.1 Ausgangslage .........................................................................................................19 

3.1.1 KUBA-DB .....................................................................................................19 

3.1.2 KUBA-MS.....................................................................................................20 

3.1.3 UPlaNS und KUBA-MS...............................................................................20 

3.2 Zielsetzung................................................................................................................21 


3.3.1 Vorgehen...................................................................................................21 


3.3.3 Langfristige Planung ................................................................................23 


3.4.1 Kostenbestimmende Bauwerksteile......................................................24 

3.4.2 Voranalyse / IT-Konzept KUBA-MS 1.0 ...................................................24 

3.5 Weiteres Vorgehen.................................................................................................24 

3.5.1 Ausschreibung und Realisierung von KUBA-MS 1.0 ............................24



3.5.2 KUBA-MS Ticino .........................................................................................25 

3.6 Ausblick und Würdigung aus Sicht der Kunstbauten .......................................25 

4 Teilsystem Bergmännische Tunnel ..................................................................................27 

4.1 Ausgangslage .........................................................................................................27 

4.2 Zielsetzung................................................................................................................27 



4.5 Weiteres Vorgehen.................................................................................................31 

5 Teilsystem Elektromechanische Ausrüstungen .............................................................32 

5.1 Ausgangslage .........................................................................................................32 

5.2 Zielsetzung................................................................................................................32 


5.3.1 Vorgehen...................................................................................................33 



5.5 Ausblick ....................................................................................................................42



Gesamtsystem 

Ausgangslage 

Der Stellenwert des Unterhalts auf den Nationalstrassen hat in den letzten Jahren 

stetig zugenommen. Betrugen die Ausgaben 1990 real noch 290 Mio. Franken, so 

wurden im Jahre 2002 real 560 Mio. Franken für den baulichen Unterhalt und die 

Erneuerung der Nationalstrassen ausgegeben. Dies entspricht einer Zunahme von 

mehr als 90% innerhalb von 12 Jahren. Dieser Trend wird sich auch in Zukunft fortsetzen. 

Aufgrund verschiedener parlamentarischer Interventionen hat der Bundesrat Mitte 

der neunziger Jahre eine Arbeitsgruppe „Substanzerhaltung Nationalstrassenwerke“ 

mit der Klärung der folgenden Frage beauftragt: „Wie kann eine technisch ausreichende 

Substanzerhaltung der Nationalstrassenwerke möglichst kostengünstig sichergestellt 

werden?“ 1) . Im Schlussbericht der Arbeitsgruppe vom 27. Januar 1998 

stellen die langfristige Planung der Unterhaltsmassnahmen und die Bildung von 

grossen Baulosen unter Berücksichtigung möglichst aller Teilsysteme (Strassenoberbau, 

Kunstbauten, Tunnel, Elektromechanische Ausrüstungen) zentrale Forderungen 

dar. 

Im Zusammenhang mit der Konzipierung und Entwicklung einer Strassendatenbank 

(STRADA-DB) wurde im Jahre 1997 ein Audit der MSE 2) -Projekte durchgeführt. Als 

Ergebnis wurde u.a. postuliert, dass auf der obersten konzeptionellen Ebene ein Prozessmodell 

zu entwickeln sei. Dieses Modell wurde im Jahr 1998 im Rahmen der 

sogenannten MSE-Definitionsphase konzipiert. Das Kernstück bildet die Einführung 

eines separaten Teilprozesses „Unterhaltsplanung“, welcher der Projektierung und 

Ausführung im Unterhalt vorgelagert ist. Dies in Analogie zur Planung und generellen 

Projektierung beim Neubau. 

Zur Umsetzung des neu definierten Teilprozesses „Unterhaltsplanung“ für die Nationalstrassen 

wurde Anfang 1999 im Bundesamt für Strassen (ASTRA) das Projekt 

UPlaNS 3) gestartet. Beim Projektstart waren die Herrn J.-J. Mäder (Projektleiter), M. 

Donzel und J.-P. Joris (Teilsystem Kunstbauten), D. Baer (Teilsystem Strassenoberbau) 

und H.-R. Scheidegger (Teilsystem Elektromechanische Ausrüstungen) im Projektteam 

vertreten. Im Laufe der Bearbeitung stiessen die Herren M. Allemann (Teilsystem 

Elektromechanische Ausrüstungen) 4) , J.-B. Duchoud (5-/10-Jahrespläne), M. 

Fontana (Strassenoberbau) sowie A. Jeanneret (Bergmännische Tunnel) zum Team. 

Als externe Unterstützung wurde auf der Basis einer WTO-Ausschreibung im offenen 

Verfahren die Firma Ernst Basler + Partner, Zollikon ausgewählt. 

Die Teilsystem-Verantwortlichen im ASTRA hatten sich bis zum Projektstart in unterschiedlichem 

Umfang mit der Thematik Unterhaltsplanung auf Netzebene auseinandergesetzt. 

Im Bereich der Kunstbauten waren die Arbeiten am weitesten fortge- 

1) Die Arbeitsgruppe „Substanzerhaltung der Nationalstrassenwerke“ hat den Begriff „kostengünstig“ wie 

folgt definiert: Aus einer gesamtwirtschaftlichen Sicht sowie im Sinne des Bundesgesetzes über die Nationalstrassen 

(NSG Art. 49) sind sowohl die direkten Kosten des Strasseneigentümers, als auch die indirekten Kosten 

der Strassennutzer massgeblich, wobei sich diese in Unfall-, Zeit- und Fahrzeugbetriebskosten gliedern lassen. 

Das Bestreben nach einer kostengünstigen Lösung kann auch dahingehend interpretiert werden, dass bei gegebenen 

Mitteln versucht wird, die grösste Wirkung zu erzielen. 

2) MSE steht für Management der Strassen-Erhaltung. 

3) UPlaNS steht für Unterhaltsplanung Nationalstrassen 

4) M. Allemann ersetzte H.-R. Scheidegger, der das ASTRA im November 1999 verliess. 

1



schritten. Auf der Basis von verschiedenen konzeptionellen Vorarbeiten war mit KU- 

BA-MS-Ticino bereits ein EDV-Instrument als Prototyp vorhanden. Beim Strassenoberbau 

und den elektromechanischen Ausrüstungen steckte man noch in den konzeptionellen 

Anfängen, während die Thematik bei den bergmännischen Tunnel erst 

mit dem Eintritt von A. Jeanneret ins Projektteam im Juni 2000 aufgegriffen wurde. 

Zielsetzung 

Der Auslöser und zugleich ein Hauptziel des Projektes UPlaNS ist die Verminderung 

der Anzahl, des Umfangs und der Dauer der Verkehrsbehinderungen auf den Nationalstrassen 

infolge Baustellen. Auf dieser Basis wurde folgende umfassende Zielsetzung 

für das Projekt UPlaNS formuliert: 

Aufbau einer systematischen Planung des Unterhalts einschliesslich Umgestaltung/Ausbau 

der Nationalstrassen unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der 

Kunstbauten, des Strassenoberbaus, der bergmännischen Tunnel und der elektromechanischen 

Ausrüstungen zur Sicherstellung von sicheren und funktionstüchtigen 

Strassenverbindungen unter wirtschaftlichem Einsatz der verfügbaren Mittel. 

Ausgehend von dieser Zielsetzung wurde eine sogenannte „UPlaNS-Philosophie“ 

entwickelt, welche aus den fünf Elementen volkswirtschaftliche Kostenüberlegungen, 

Integrale Planung, Langfristiges Unterhaltsprogramm, Zentrale Steuerung und Strategische 

Vorgaben besteht. Im einzelnen können diese Elemente wie folgt charakterisiert 

werden: 

Volkswirtschaftliche Kostenüberlegungen 

Die vom Bundesrat eingesetzte Arbeitsgruppe „Substanzerhaltung der Nationalstrassenwerke“ 

hat in ihrem Schlussbericht im Jahr 1997 u.a. festgehalten, dass „der Umfang 

der indirekten Kosten (Kosten der Strassennutzer) in relevanter Beziehung zu 

den direkten Kosten (Kosten der Strasseneigentümer) stehen dürfte, weshalb auch 

dieser Kostenfaktor in der einen oder anderen Form in der Planung von Substanzerhaltungsmassnahmen 

mitberücksichtigt werden muss.“ Diese Vorgabe wird in 

UPlaNS aufgenommen, indem zwischen Betreiber- und Benutzerkosten unterschieden 

wird und beide Kostenfaktoren quantitativ erfasst werden. 

Integrale Planung 

Ein wirtschaftlicher Einsatz der Mittel in diesem umfassenden Sinne erfordert die Zusammenfassung 

von Einzelmassnahmen zu Massnahmenpaketen. Damit dies geschehen 

kann, muss bereits die Planung innerhalb der Teilsysteme (Kunstbauten, 

Strassenoberbau, Elektromechanische Ausrüstungen, bergmännische Tunnel) längerfristig, 

koordiniert und mit einheitlichen Grundlagen erfolgen. Im Rahmen von 

UPlaNS werden diese Grundlagen in Form von Vorgaben festgelegt. Neben Unterhaltsmassnahmen 

können auch Umgestaltungs- und Ausbaumassnahmen den Verkehrsfluss 

auf bestehenden Strecken beeinträchtigen. Deshalb werden auch diese 

Massnahmen in UPlaNS berücksichtigt. 5) 

5) Bei der Optimierung ist als erschwerender Faktor zu berücksichtigen, dass es für den Unterhalt und die 

Umgestaltung zwei voneinander unabhängige Kreditrubriken gibt. 

2



Langfristiges Unterhaltsprogramm 

In Analogie zum langfristigen Bauprogramm soll ein langfristiges Unterhaltsprogramm 

für die Nationalstrassen erarbeitet werden, welches laufend aktualisiert wird. 

Die Realisierung von umfassenden Massnahmenpaketen mit entsprechenden Kosten 

erfordert rund 4 Jahre Vorbereitungszeit (Überprüfungen bezüglich Zustand und 

Massnahmen, Projektierungsarbeiten, Submissionsverfahren, bauliche Vorbereitungsarbeiten). 

Die Unterhaltsplanung sowohl auf Stufe Teilsysteme mit der Erarbeitung 

von Massnahmenvorschlägen als auch auf Stufe Gesamtsystem mit der Bildung 

von Massnahmenpaketen und Erhaltungsabschnitten muss zu diesem Zeitpunkt 

abgeschlossen sein. Auf Stufe Teilsystem hat die Unterhaltsplanung demnach im 

Jahre 6 und auf Stufe Gesamtsystem im Jahre 5 vor Baubeginn zu erfolgen. Die 

Unterhaltsplanungen auf Stufe Gesamt- und Teilsysteme sind ein iterativer Prozess, 

der periodisch abgeglichen werden muss. 

Zur Bildung von geeigneten Massnahmenpaketen und Erhaltungsabschnitten sind 

längere Zeiträume zu betrachten. Im Rahmen des Projektteams hat man sich auf 

einen UPlaNS-Planungszeitraum von 10 Jahren geeinigt. 6) Zur Erreichung dieser 

Zielsetzung sind zwei Punkte besonders beachtenswert: ein dem langen Planungszeitraum 

angepasster Tiefgang bei der Datenerhebung sowie der unabdingbare Einsatz 

eines EDV-Instrumentes. 

Zentrale Steuerung 

Aus dem bisher Gesagten ergibt sich, dass dem Bund bei der Unterhaltsplanung eine 

zentrale Rolle zukommt. Diese besteht zum einen in der Formulierung von Vorgaben 

an die Kantone betreffend Durchführung der Unterhaltsplanung und zu liefernde 

Daten auf ihren Nationalstras-sen, andererseits in der konkreten Umsetzung bei der 

Bildung von Erhaltungsabschnitten und Massnahmenpaketen. Die Steuerungsfunktion 

des Bundes wird weiter gestärkt, falls die im neuen Finanzausgleich vorgesehene 

100-prozentige Finanzierung des Unterhalts der Nationalstrassen durch den Bund 

realisiert wird. 

Strategische Vorgaben 

Schon zu einem frühen Zeitpunkt in der Projektbearbeitung wurden auch inhaltliche 

Ziele, die mit UPlaNS zu erreichen sind, in Form von vier strategischen Vorgaben 

definiert. Diese bildeten einerseits Orientierungsgrössen bei der Entwicklung der 

Fachmethodik für UPlaNS. Anderseits wurden sie zur Messung der inhaltlichen Zielerreichung 

bei der bereits im Jahr 1999 begonnen teilweisen Umsetzung von 

UPlaNS im sogenannten pragmatischen Teil (vgl. Kap. 1.3) verwendet. Die vier strategischen 

Vorgaben lauten: 

1. Maximale Länge eines Erhaltungsabschnittes mit Verkehrsbehinderung: 15 km 

2. Minimaler Abstand zwischen zwei Erhaltungsabschnitten: 50 km 

3. Minimaler unterhaltsfreier Zeitraum auf einem Erhaltungsabschnitt: 10 Jahre 

(d.h. nach frühestens 10 Jahren wieder eine Verkehrsbehinderung infolge Unterhalts- 

oder Umgestaltungsmassnahmen) 

4. Möglichst geringe Behinderung (Umfang und Dauer) während der Bauarbeiten 

(siehe auch VSS-Norm 641 505) 

6) Für die Bestimmung von wirtschaftlich optimalen Massnahmen in den Teilsystemen sind noch wesentlich 

längere Zeiträume zu betrachten. 

3



Vorgehen und Grundelemente 

Vorgehen 

Das Vorgehen zur Entwicklung und Einführung der Unterhaltsplanung Nationalstrassen 

wurde zweigleisig konzipiert: 

• Konzeptioneller Teil: Es wurde eine Fachmethodik für die Unterhaltsplanung Nationalstras-sen 

auf Stufe Gesamtsystem entwickelt. Diese legt im Detail fest, wie die 

Unterhaltsplanung erfolgt: erforderliche Daten, Berechnungsalgorithmen, Ergebnisse. 

Die Fachmethodik bildet die fachliche Basis für die Entwicklung eines EDV- 

Instrumentes zur Umsetzung der Unterhaltsplanung. Für Letzteres war eine weitere 

Ausschreibung geplant. 

• Pragmatischer Teil: Ausgehend von den vorhandenen Daten beim ASTRA im Bereich 

Kostenplanung (KOPLA) wurde in Zusammenarbeit mit den Kantonen eine 

längerfristige Unterhaltsplanung erstellt. Ausgehend von einem Testgebiet mit 5 

Kantonen im Jahre 1999 wurde die Unterhaltsplanung bezüglich Anzahl der beteiligten 

Kantone und Planungshorizont (5 bzw. 10 Jahre) sukzessive ausgedehnt. 

Der pragmatische Teil konnte wie geplant umgesetzt werden. Dies war insbesondere 

möglich, weil ab Oktober 1999 Herr Duchoud vom ASTRA einen wesentlichen Teil 

seiner Kapazität für diese Aufgabe einsetzen konnte. Ein weiterer Erfolgsfaktor für 

diesen Teil des Projektes war die enge und gute Zusammenarbeit mit dem Bereich 

Costing des ASTRA. 

Im konzeptionellen Teil konnten die ursprünglich gesetzten Ziele nicht im selben 

Masse erreicht werden. Insbesondere wurden die Arbeiten zur IT-Applikation (EDV- 

Konzept und Realisierung) bis heute nicht ausgelöst. Stattdessen wurde eine Machbarkeitsstudie 

durchgeführt. Die Projekt- 

anpassungen erfolgten in enger Abstimmung im Projektteam und waren auf die jeweils 

aktuelle Situation und die Bedürfnisse abgestützt. 

Die Hauptgründe für diese Projektanpassungen im konzeptionellen Teil können wie 

folgt zusammengefasst werden (vgl. auch Kapitel 1.5 „Ausblick“): 

• Die für UPlaNS auf Stufe Gesamtsystem entwickelte Methodik zur Erfüllung der 

gesteckten Ziele stellt Neuland dar und fordert alle Beteiligten in hohem Masse. 

Für das Verständnis wurden im Projektteam intensive Diskussionen u.a. auch anhand 

von Beispielen geführt. Internationale Kontakte von verschiedenen Projektmitgliedern 

zeigten immer wieder, dass das ASTRA mit diesen Arbeiten mit an der 

Spitze der Entwicklung steht. Dies ist insbesondere auf die engen Platzverhältnisse 

mit sehr eingeschränkten Ausbaumöglichkeiten der Nationalstrassen in der 

Schweiz zurückzuführen. 

• Die notwendigen internen Kapazitäten beim ASTRA konnten insbesondere zu Beginn 

des Projektes nicht in vollem Umfang zur Verfügung gestellt werden. In der 

4



Anfangsphase des Projektes wurde deshalb vom Gesamtsystem gewisse Unterstützung 

für die Fachbereiche Strassenoberbau und Elektromechanik geleistet. 

• Das ASTRA ist aufgrund von Erfahrungen mit anderen Projekten bei der Auslösung 

von Entwicklungsprojekten im IT-Bereich vorsichtig. 

Grundelemente des konzeptionellen Teiles 

Zur Umsetzung der UPlaNS-Philosophie entwickelte das Projektteam UPlaNS eine 

detaillierte Fachmethodik, welche durch folgende Grundelemente charakterisiert ist 7) : 

Die Teilsysteme erarbeiten zu Handen des Gesamtsystems Massnahmenvorschläge. 

Pro Massnahmenvorschlag sind eine Reihe von Angaben bezüglich Ort, Zeitpunkt 

und Dauer, Kosten sowie Art und Umfang der Verkehrsbehinderung zu machen. 

Um auf Stufe Gesamtsystem einen Spielraum für Optimierungsmöglichkeiten zu erhalten, 

sind pro Massnahmenvorschlag mindestens zwei Varianten anzugeben. Dabei 

unterscheidet man zwischen der „Sicherheitsmassnahme“ (Massnahme, die zur 

Gewährleistung der Sicherheit realisiert werden muss), der „technisch-wirtschaftlich 

optimalen Massnahme“ (aus Sicht der Teilsysteme die langfristig wirtschaftlichste 

Massnahme) sowie der „Alternative zu einem anderen Zeitpunkt“ (weniger wirtschaftliche 

Massnahme). Je nach Zustand des betrachteten Objekts ist eine unterschiedliche 

Kombination von zwei dieser drei Varianten sinnvoll und vorzuschlagen. 

Auf Stufe Gesamtsystem werden aus diesen Massnahmenvorschlägen Erhaltungsabschnitte 

sowie Massnahmenpakete gebildet. Diese werden auf Stufe Netz 

insbesondere bezüglich Wirtschaftlichkeit sowie Einhalten der strategischen 

Vorgaben bewertet. 

Bei den Kosten werden sowohl die Betreiber- als auch die Benutzerkosten quantitativ 

berücksichtigt. Die Berechnung der ortsspezifischen Zeitverlust-Kosten als grössten 

Anteil bei den Benutzerkosten erfolgt mit Hilfe eines einfachen Modells auf der Basis 

des Verkehrsaufkommens. Die entsprechenden Ergebnisse werden einerseits den 

Teilsystemen für die Erarbeitung der Massnahmenvorschläge zur Verfügung gestellt, 

andererseits werden sie zur Berechnung der Benutzerkosten der Massnahmenpakete 

verwendet. 

Information und Kommunikation 

Mit der Formulierung und Umsetzung der UPlaNS-Philosophie wurden wichtige Anpassungen 

bei der Planung des Unterhalts der Nationalstrassen vorgenommen. Diese 

haben wesentliche Änderungen bei der Projektierung und Realisierung zur Folge 

(Abläufe, Grösse der Baulose usw.). Bei solchen Änderungen kommt der Kommunikation 

mit den Beteiligten ein hoher Stellenwert zu. Beim Projekt UPlaNS können als 

wichtigste Massnahmen in diesem Bereich genannt werden: 

• Im Projektteam waren alle Teilsysteme vertreten. Damit war eine Plattform vorhanden, 

um sich über verschiedene Fragen der Unterhaltsplanung (Bedürfnisse/Anforderungen, 

Methodik, EDV-Hilfsmittel usw.) auszutauschen. 

7) Bericht „Fachkonzept Unterhaltsplanung Gesamtsystem“, Dezember 2002 

5



• Die Kantone spielen bei der Unterhaltsplanung eine wichtige Rolle. Sie wie auch 

weitere interessierte Kreise (z.B. Hochschulen) wurden wiederholt über den Stand 

sowie wichtige inhaltliche Aspekte von UPlaNS informiert. Es wurden insgesamt 

drei Tagungen durchgeführt: 

- am 2. Juni 1999 in Sursee (in deutscher Sprache; ca. 50 Teilnehmer) 

- am 29. Juni 1999 in Yverdon (in französischer Sprache; ca. 55 Teilnehmer) 

- am 8. März 2001 in Bern (deutsch/französisch mit Simultanübersetzung; ca. 130 

Teilnehmer) 

Im Rahmen des MSE-Ausschusses, der zweimal pro Jahr tagte, war das Thema „Unterhaltsplanung 

Nationalstrassen“ regelmässig traktandiert. Es wurden verschiedene 

Aspekte sowohl der Teilsysteme als auch des Gesamtsystems vorgestellt und diskutiert. 

8) 

Zusätzlich wurden vier Ausgaben des „UPlaNS-INFO“ 9) in Form eines Faltblattes erarbeitet 

und mit einer Auflage von 150 Exemplaren verteilt. 

Ergebnisse und Stand der Arbeiten 

Die Verkehrsbehinderungen auf den Nationalstrassen infolge Baustellen haben seit 

Mitte der 90er-Jahre markant abgenommen. 10) Dies trotz Zunahme der für den Unterhalt 

und die Umgestaltung aufgewendeten Mittel. 11) Es gibt viele Gründe für diese 

Entwicklung wie die Bildung von grösseren Baulosen, die verbesserte Koordination 

zwischen den Teilsystemen, eine verstärkte Steuerung durch das ASTRA sowie generell 

eine stark verbesserte Planung und Vorbereitung der Bauarbeiten auf den Nationalstrassen, 

wozu insbesondere auch die Kantone einen wesentlichen Beitrag geleistet 

haben. Zu dieser positiven Entwicklung hat das Projekt UPlaNS in vielfältiger 

Weise beigetragen. Im einzelnen können die Ergebnisse von UPlaNS wie folgt zusammengefasst 

werden: 

• Die Koordination zwischen den verschiedenen Teilsystemen einerseits sowie zwischen 

dem Unterhalt und der Umgestaltung andererseits sind für die Umsetzung 

der UPlaNS-Philosophie von zentraler Bedeutung. In diesem Bereich hat das Projekt 

UPlaNS sowohl beim ASTRA als auch bei den Kantonen wesentliche Impulse 

ausgelöst. Um die Effizienz weiter zu erhöhen, ist die Koordination in der Planungsphase 

– eigentlicher Gegenstand des Projektes UPlaNS – weiter zu verbessern. 

Hier sind auch in Zukunft weitere Anstrengungen unbedingt notwendig. 

8) Der MSE-Ausschuss wurde per Ende 2002 aufgelöst. 

9) Auf Internet (Homepage ASTRA) publiziert 

10) Kapazitätsengpässe haben in den letzten Jahren die Baustellen als Hauptursache für Verkehrsbehinderungen 

auf den Nationalstrassen abgelöst. 

11) Ein guter Indikator ist die stark zurückgegangene Medienpräsenz der Baustellenthematik auf den Nationalstrassen. 

Während in den 90er-Jahre kein Sommer(loch) vorbeiging, ohne dass dieses Thema während ein 

bis zwei Wochen von praktisch allen Medien aufgegriffen wurde, geben die Baustellen auf den Nationalstrassen 

die letzten zwei bis drei Jahre offensichtlich nicht mehr genügend Lese- bzw. Zündstoff her. 

6



• Im Rahmen des pragmatischen Ansatzes wurden ab 1999 in einer rollenden Planung 

5-Jahrespläne - ausgehend von 5 Kantone im Jahr 1999 - sukzessiv für das 

ganze Nationalstrassennetz erarbeitet. Im Jahr 2002 liegt der 5-Jahresplan 2003- 

2007 unter Berücksichtigung von Unterhalts- und Umgestaltungsmassnahmen für 

die ganze Schweiz vor. Zusätzlich wurde in 15 Kantonen ein erster 10-Jahresplan 

2003-2012 erarbeitet. Dabei stellt sich heraus, dass sich die Kantone mit den Angaben 

(Art und Umfang der Massnahmen, Kosten usw.) für die zweite Hälfte des 

Planungshorizontes (2008-2012) wesentlich schwerer tun. Der Hauptgrund für diese 

Schwierigkeiten ist in Abbildung 1 illustriert: 

Pragmatischer Teil 

10-Jahresplan (15 Kantone) 

5-Jahresplan (ganze CH) 

2002 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 

Konzeptioneller Teil Erhaltungsabschnitte und Massnahmenpakete 

Zeitachse 

Abbildung 2: Planungszeiträume für den pragmatischen und den konzeptionellen Teil 

von UPlaNS 

Die Angaben zu den ersten fünf Jahren (2003-2007) des 10-Jahresplanes von 2002 

fallen den Kantonen mehr oder weniger leicht, da sie Informationen über den Zeithorizont 

von 5 Jahren im Rahmen von KOPLA (Kostenplanung Nationalstrassen) seit 

rund 10 Jahren ans ASTRA liefern müssen und die Vorbereitungsarbeiten (Projektierung, 

Submissionsverfahren usw.) zu diesen Projekten in vielen Fällen schon fortgeschritten 

sind. Im Gegensatz dazu sind für die zweiten 5 Jahre des 10-Jahresplanes 

(2008-2012) in den meisten Kantonen nur vage Vorstellungen und entsprechend wenig 

gesicherte Daten für Unterhalts- und Umgestaltungsprojekte vorhanden. Wie Abbildung 

1 zeigt, würde der konzeptionelle Teil von UPlaNS im Jahre 2002 im wesentlichen 

diesen zweiten Teil des Zeithorizontes des 10-Jahresplanes sowie zusätzliche 

4 Jahre abdecken (2007-2016). Es ist wohl unbestritten, dass für die Abdeckung dieses 

Planungshorizontes geeignete Instrumente und Hilfsmittel bereitgestellt werden 

müssen. 

• Im Bericht „Fachkonzept Unterhaltsplanung Gesamtsystem“ ist eine fachliche Lösung 

für die Unterhaltsplanung auf Stufe Gesamtsystem festgehalten. Sie baut auf 

Inputs (Massnahmenvorschläge) der Teilsysteme auf und ermöglicht eine stark 

verbesserte Planung auf Stufe Gesamtsystem entsprechend der UPlaNS- 

Zielsetzung unter Verwendung objektiver Kriterien. Dieses Fachkonzept bildet die 

zentrale Grundlage für die Entwicklung einer EDV-Applikation, welche für die Umsetzung 

der Unterhaltsplanung in der vorgeschlagenen Form unabdingbar ist. 

• Die Machbarkeitsstudie hat gezeigt, dass die vorgeschlagene Methodik umsetzbar 

ist und wertvolle Ergebnisse für die Planung des Unterhalts sowie für die Verhandlungen 

mit den Kantonen liefert. Es hat sich aber auch gezeigt, dass die Teil- 

7



systeme zur Zeit noch nicht in der Lage sind, die notwendigen Inputdaten systematisch 

und „EDV-mässig“ aufbereitet zu liefern. 

Ausblick 

Beim pragmatischen Teil wird im Jahr 2003 ein erster umfassender 10-Jahresplan 

erarbeitet, welcher den Planungszeitraum von 2004-2013 abdeckt und das gesamte 

Nationalstrassennetz umfasst. Aufgrund der weitgehend fehlenden Grundlagendaten 

(Zustandsentwicklung, Kosten und Nutzen von Massnahmen usw.) und der Finanzplanung 

auf Bundesebene werden die Angaben für die zweite Hälfte des Planungszeitraumes 

(2008-2013) mit Unsicherheiten behaftet sein. 

Für das Schliessen dieser Lücken sind die Instrumente für die Unterhaltsplanung in 

den Teilsystemen von entscheidender Bedeutung. Das bedeutet, dass die Entwicklung 

und Umsetzung dieser Instrumente rasch vorangetrieben werden muss. Dabei 

ist sicherzustellen, dass diese Instrumente die für die Unterhaltsplanung auf Stufe 

Gesamtsystem notwendigen Inputdaten liefern. 12) Dazu sind die Entwicklungsarbeiten 

in den Teilsystemen periodisch bezüglich der Anforderungen aus der Fachmethodik 

Gesamtsystem zu überprüfen. 

Die EDV-Applikation für das Gesamtsystem muss einsatzbereit sein, sobald zwei 

Teilsysteme die für die Unterhaltsplanung auf Stufe Gesamtsystem notwendigen Inputdaten 

liefern können. Entsprechend ist die Entwicklung der EDV-Applikation zu 

terminieren. Nach Erarbeitung eines IT-Konzeptes soll in einem ersten Schritt ein 

Prototyp entwickelt werden. Dazu ist ein Pflichtenheft für die Ausschreibung zu erarbeiten. 

Mit dem Prototyp kann die Machbarkeit bezüglich Methodik auf Stufe Gesamtsystem, 

die Schnittstelle zu den Teilsystemen, aber auch die Funktionalitäten 

und die Handhabbarkeit der EDV-Applikation vertieft geprüft werden. Diese Arbeiten 

sind in den Jahren 2004 und 2005 geplant. 

12) Stehen diese Instrumente in den nächsten ein bis zwei Jahren nicht zur Verfügung, werden einzelne 

Kantone aus der Notwendigkeit heraus, Angaben für den 10-Jahresplan machen zu müssen, eigene Methoden 

und Instrumente entwickeln. Dies wird eine spätere Einführung von gesamtschweizerischen Lösungen wesentlich 

erschweren. 

8



Teilsystem Strassenoberbau 

Ausgangslage 

Die Erstellung des Nationalstrassennetzes begann Ende der fünfziger Jahre und soll 

gemäss Planung gegen 2020 abgeschlossen sein. Geht man von einer mittleren Lebensdauer 

des Strassenoberbaus von 20 Jahre aus, haben ca. 50% des Nationalstrassennetzes 

dieses Alter bereits erreicht oder überschritten. 

Die Belastung durch den Verkehr und die klimatischen Einflüsse führen zu Schäden 

am Strassenoberbau. Um die Sicherheit und Funktionstüchtigkeit des Nationalstrassennetzes 

zu erhalten, sind Unterhaltsmassnahmen auf den schadhaften Strassenabschnitten 

notwendig. Die Verantwortung für die Auslösung dieser Unterhaltsmassnahmen 

obliegt dem Strassenoberbau-Verantwortlichen, der folgende Frage zu 

beantworten hat: 

„Wo, wann und wie ist auf dem Nationalstrassennetz auf optimale Weise einzugreifen?“ 

Seit mehreren Jahren entwickelt das ASTRA in Zusammenarbeit mit den Kantonen 

eine Strassendatenbank (STRADA-DB), die sämtliche notwendigen Basisinformationen 

für die Verwaltung und die Unterhaltsplanung des Strassenoberbaus enthalten 

soll. Bis zum heutigen Zeitpunkt sind noch nicht alle erforderlichen Daten verfügbar 

und das Management des Strassenoberbaus erfolgt auf eher intuitive Art und Weise, 

u.a. aufgrund von primär visuellen Aufnahmen des Strassenzustandes. Diese Vorgehensweise 

kann allenfalls einen zufriedenstellenden Zustand des Nationalstrassennetzes 

sicherstellen, erlaubt jedoch keine Optimierung aus wirtschaftlicher Sicht. 

Um die Verantwortlichen des Teilsystems Strassenoberbaus bei der Bestimmung 

angemessener Unterhaltsmassnahmen zu unterstützen, wurden verschiedene Hilfsmittel 

entwickelt. Beim ASTRA werden folgende EDV-Instrumente unter der Bezeichnung 

PMS (Pavement Management System) eingesetzt: STRADA-DB, STRA- 

DA-PMS, STRADA-VIEW, VIA-PMS. 

Um für UPlaNS die benötigten Daten an das Gesamtsystem liefern zu können (insbesondere 

Massnahmenvorschläge), muss das EDV-Instrument VIA-PMS entsprechend 

angepasst werden. 

Zielsetzung 

Folgende Ziele sollen mit der Unterhaltsplanung Strassenoberbau erreicht werden: 

• Überblick über den Zustand des Strassenoberbaus auf den Nationalstrassen. 

• Aussagen zur Zustandsentwicklung des Strassenoberbaus auf den Nationalstrassen. 

• Ermittlung der wirtschaftlich optimalen Unterhaltsmassnahmen aus der Sicht des 

Betreibers für das Teilsystem Strassenoberbau. 

9



• Liefern der im Fachkonzept Gesamtsystem definierten Angaben bezüglich 

Massnahmenvorschlägen. 

• Entwicklung einer PMS-Anwendung auf der Basis der Software-Applikation Via- 

PMS unter Berücksichtigung der spezifischen Randbedingungen von UPlaNS. 

• Entwicklung im Rahmen der neuen Programmversion Via-PMS unter grösstmöglicher 

Benutzung der bisherigen Schnittstellen zu STRADA-PMS. 

• Entwicklung unter Berücksichtigung der aktuellen Änderungen bei der Norm zur 

Zustandserfassung und Bewertung von Fahrbahnen, insbesondere bezüglich 

Umkehrung der Werte-skala und der stärkeren Gewichtung der bisherigen 

Hauptgruppen der visuellen Zustandserfassung. 


Vorgehen 

Beim gewählten Vorgehen ging es primär darum, die durch UPlaNS vorgegebenen 

Randbedingungen bezüglich ihrer Modellierung im PMS-Konzept zu untersuchen 

sowie technische und ökonomische Entscheidungskriterien im Einklang mit der 

UPlaNS-Philosophie zu definieren. 

In der Folge hat sich die Arbeit in die folgenden Schritte gegliedert: 

• Festlegung Beurteilungseinheit (Festlegung PMS-Objekte) 

• Zustandserfassung und –beurteilung (Beurteilung der Datenlage und Auswahl von 

Zustands-indices) 

• Prognose Zustandsentwicklung (provisorische Wahl von Verhaltensmodellen) 

• Massnahmenvarianten (Festlegung einer Auswahl von Unterhaltsmassnahmen, 

Ermittlung von Einheitskosten für die Unterhaltsmassnahmen, Ausarbeitung von 

Regeln für die Festlegung des Anwendungsbereiches von Massnahmen) 

• Bewertung der Massnahmenvarianten (Festlegung der Optimierungskriterien, 

Aufbau der Systemkonfiguration in Via-PMS) 

• Aufbereitung einer Testdatei mit den Daten der ganzen Nationalstrasse N2 

• Probelauf des Systems 

10



Grundelemente 

Das EDV-Instrument, welches die Planung der Unterhaltsmassnahmen ermöglicht, 

besteht aus den folgenden vier Modulen: STRADA-DB, STRADA-VIEW, STRADA- 

PMS und VIA-PMS. Die Funktionen und Anwendungen der Module sind im folgenden 

beschrieben. 

Um eine Optimierung durchzuführen, benötigt die Software VIA-PMS verschiedene 

Daten der Strassendatenbank (STRADA-DB). Diese Daten sind nicht direkt in VIA- 

PMS übertragbar und müssen deshalb zuerst transformiert werden. Das Modul 

STRADA-PMS dient als Transformations-Applikation zwischen der Datenbank 

STRADA-DB und der Applikation VIA-PMS. 

Das Zusammenspiel der vier Module lässt sich auf folgende Art darstellen: 

STRADA-DB 

�� 

STRADA-PMS � STRADA-VIEW 

� � 

VIA-PMS 

Abbildung 3: Zusammenspiel der EDV-Module des PMS 

STRADA-DB 

STRADA-DB ist eine Strassendatenbank, welche sämtliche Basisangaben zum 

Strassenoberbau und zur Bestimmung von Unterhaltsmassnahmen enthält. Im Allgemeinen 

muss diese Datenbank die Merkmale der Strassenelemente, deren struktureller 

und funktionaler Zustand sowie sämtliche Ereignisse und Aktivitäten, welche 

den Unterhalt und die Benützung der Strasse beeinflussen, beschreiben können. 

Zudem müssen sämtliche Informationen räumlich eindeutig zugeordnet werden können. 

Dazu ist ein räumliches Basisbezugssystem definiert worden. 

Die Datenbank berücksichtigt die gesamtschweizerischen Bedürfnisse sowie die Besonderheiten 

der einzelnen Kantone. Sie stellt den gemeinsamen Kern der verschiedenen 

Strassendatenbanken der Kantone und des ASTRA dar. 

STRADA-PMS 

Das Modul STRADA-PMS ist notwendig, um folgende Schritte auszuführen: 

• Die Bestimmung von PMS-Objekten (=Abschnitte), die im Hinblick auf die Definition 

von Unterhaltsmassnahmen homogen sind. 

• Die Zusammenfassung (Aggregierung) der Zustandswerte innerhalb der PMS- 

Objekte. 

11



• Die Übertragung der Grunddaten von STRADA-DB ins Modul VIA-PMS. 

STRADA-VIEW 

STRADA-VIEW ist ein graphisches Modul, um die Informationen der Strassendatenbank 

STRADA-DB zu visualisieren (Strassenverlauf mit Kartenhintergrund, Referenzsystem/Achsen). 

Die Software basiert auf dem Programm ArcView. 

VIA-PMS 

VIA-PMS ist eine spezifische Applikation des PMS, welche eine Optimierung der Planung 

der Unterhaltsmassnahmen auf Strassennetzen erlaubt. Dieses Produkt wurde 

in Kanada durch die Firma Deighton entwickelt und wird in Europa durch die Firma 

Viagroup vertrieben. 

Diese Applikation ist betriebsfähig, wenn folgende Basiselemente erfasst sind: 

Strassennetz 

Um ein Unterhaltsprogramm für ein Strassennetz zu erstellen, ist eine Unterteilung in 

vordefinierte, homogene Abschnitte notwendig. Diese Unterteilung erfolgt im Modul 

STRADA-PMS bei der Festlegung der PMS-Objekte. 

Zustand des Strassenoberbaus 

Für jeden Strassenabschnitt des Netzes muss der Zustand erhoben werden. Dieser 

wird mit verschiedenen Indices beschrieben, wobei die Erhebung des Zustands des 

Strassenoberbaus auf visuelle Art oder mit Hilfe von Messgeräten mit grosser Leistungsfähigkeit 

erfolgt. 

Zustandsentwicklung 

Die Entwicklung des Zustandes ist anhand jedes einzelnen Zustandsindices abzuschätzen. 

Dazu müssen Zustandsentwicklungsmodelle vorhanden sein, die für jeden 

zukünftigen Zeitpunkt den Zustand des Abschnittes prognostizieren lassen. 

Unterhaltsmassnahmen 

Die verschiedenen Unterhaltsmassnahmen, welche für ein bestimmtes Netz in Betracht 

gezogen werden, sind zu definieren. Neben der Bezeichnung der Massnahme 

sind weitere Parameter (Einheitskosten, Wirkungsdauer, Masseinheit,...) sowie die 

Auswirkungen der Massnahmen auf die einzelnen Zustandsindices im Sinne von Zustandsverbesserungen 

zu bestimmen. 

Anwendungsbereich der Unterhaltsmassnahmen 

Für jede Unterhaltsmassnahme ist es notwendig, ihren Anwendungsbereich zu definieren. 

Dies bedeutet, dass für die einzelnen Indices Schwellenwerte festzulegen 

sind, bei deren Überschreitung eine Massnahme vorgeschlagen wird. 

Optimierungsprozess von VIA-PMS 

Durch die Ausführung einer Unterhaltsmassnahme auf einem Abschnitt wird sein 

Zustand verbessert. Die dadurch erreichte Verbesserung wird als Nutzen betrachtet. 

12



Über den Betrachtungshorizont ist der Nutzen der Unterhaltsmassnahme die schraffierte 

Fläche zwischen der unteren Entwicklungskurve ohne Massnahme und der 

oberen Kurve, die sich durch die Ausführung der Massnahme ergibt (vgl. Abbildung 

4). 

Zustand 

Massnahme 

Betrachtungshorizont 

Abbildung 4: Nutzen einer Unterhaltsmassnahme 

Nutzen 

Die Optimierung bei VIA-PMS besteht darin, für die Gesamtheit aller vorgeschlagenen 

Massnahmen den Gesamtnutzen bezüglich des Zustandes des Strassenoberbaus 

zu maximieren. 

Die Ergebnisse der Massnahmenoptimierung durch VIA-PMS können auf zwei Arten 

dargestellt werden: 

• Resultate in Form einer Liste mit den vorgesehenen Massnahmen, welche in Abhängigkeit 

der zur Verfügung stehenden Mittel den maximalen Gesamtnutzen 

ergeben. 

• Resultate in Form von graphischen Darstellungen, welche die Auswirkungen der 

Massnahmen auf das Gesamtnetz (Entwicklung des Zustandes über die Zeit) und 

auf die Kosten (Abschätzung des Mittelbedarfs) aufzeigen. 

Zeit 

13




Die EDV-Instrumente STRADA-DB, STRADA-PMS, STRADA-VIEW und VIA-PMS 

sind beim ASTRA installiert und betriebsbereit. 

Die Anpassung des Moduls VIA-PMS für das Nationalstrassennetz befindet sich in 

der Endphase. Sie erfolgte im Hinblick auf die Bedürfnisse des UPlaNS- 

Gesamtsystems, um die gewünschten Massnahmenvorschlags-Varianten für die einzelnen 

PMS-Objekte liefern zu können. Eine versuchsweise Anwendung konnte für 

den Abschnitt Bulle-Rossens (Kt. FR) erfolgreich durchgeführt werden. Ein umfangreicherer 

Test mit der definitiven Konfiguration ist für die gesamte N2 in Bearbeitung. 

Das Teilsystem Strassenoberbau ist heute in der Lage, dem UPlaNS-Gesamtsystem 

die Massnahmenvorschlags-Varianten für jedes PMS-Objekt zu liefern. Allerdings ist 

mit dem aktuellen Format der Massnahmenvorschlags-Varianten im Teilsystem PMS 

noch kein direkter Datentranfer zum UPlaNS-Gesamtsystem möglich. 

In den folgenden Abschnitten wird beschrieben, wie die benötigten Grundelemente 

für das Modul VIA-PMS definiert wurden. 

Strassennetz 

Um STRADA-PMS auf ein Strassennetz anwenden zu können, muss das Strassennetz in 

Abschnitte unterteilt werden. Die Abschnitte sind bezüglich funktionalen und strukturellen 

Merkmalen homogen. Diese Strassenabschnitte werden weiter unterteilt in 

PMS-Objekte. Diese stellen Elemente für mögliche einheitliche Massnahmen dar. Optimal 

ist es, wenn diese PMS-Objekte in Abhängigkeit des Zustands des Strassenoberbaus 

bestimmt werden. 

Im Rahmen des Projektes UPlaNS wurden die PMS-Objekte nicht in Funktion des Zustands, 

sondern unter Berücksichtigung folgender Parameter bestimmt: 

• Verkehrsaufkommen 

• Fahrtrichtung 

• Objekte erstrecken sich über die ganze Strassenbreite 

• Länge eines Objektes: ca. 3 km 

• Kunstbauten ab ca. 300m bilden ein separates Objekt 

Um das Verkehrsaufkommen zu bestimmen, wurden die Angaben aus der ASTRA- 

Publikation «INFO 2000» als Grundlage beigezogen. Es handelt sich um die Daten 

der automatischen Strassenverkehrszählung. Mit Hilfe dieser Angaben konnte der 

Verkehr (DTV = Durchschnittlicher Tagesverkehr) zwischen zwei Verzweigungen 

abgeschätzt werden. Eine Anpassung des Verkehrsaufkommens ist derzeit nicht 

vorgesehen, kann aber für das Jahr 2005 in Betracht gezogen werden. 

Bei der Definition des DTV der PMS-Objekte wurde von einer Fahrtrichtungs- 

Aufteilung von 50%:50% und von einem mittleren Anteil von 4% Schwerverkehr ausgegangen. 

Schematisch lässt sich die Definition der PMS-Objekte auf folgende Weise darstellen: 

14



Abbildung 5: Bildung der PMS-Objekte 

Zustand Strassenoberbau 

DTV 

Zählstation 

DTV 

Aufteilung bei 

Verzweigungen 

Kunstbauten 

PMS-Objekte 

PMS-Objekte 

Aufsicht 

Für die Beurteilung des Strassenoberbaus werden gemäss der Norm SN 640 925 

fünf Indices unterschieden: 

I1 : Oberflächenschäden (visuelle Zustandserhebung) 

I2 : Ebenheit in Längsrichtung 

I3 : Ebenheit in Querrichtung 

I4 : Griffigkeit 

I5 : Tragfähigkeit 

Die Indices werden mit Werten von 5 bis 0 (dimensionslos) quantifiziert. Der Wert 5 

stellt einen sehr guten, der Wert 0 einen sehr schlechten Zustand dar. 13) 

Diese Zustandsinformationen sind für das gesamte Nationalstrassennetz weitestgehend 

vorhanden. Der Index I1 wurde 1999 durch die Kantone erhoben. Die Inhomogenität 

der Resultate erfordert jedoch, dass diese Daten mit Vorsicht zu verwenden 

sind. Die Erhebung der Indices I2, I3 und I4 erfolgte im Rahmen von flächendeckenden 

Messungen, welche durch das ASTRA in den Jahren 2000 und 2001 durchgeführt 

wurden. Der Index I5 wurde 2002 an kritischen Stellen des Netzes erfasst. Die 

Ergebnisse haben gezeigt, dass auf den Nationalstrassen keine Probleme mit der 

Tragfähigkeit existieren. 

13) Im Rahmen der Harmonisierung wird die Bewertung geändert (1: sehr gut; 5: sehr schlecht) 

15



Zustandsentwicklungsmodelle 

Die Zustandsentwicklungsmodelle stellen ein sensitives Element des PMS dar. Diese 

Modelle sind mathematische Formeln, welche eine Voraussage der Zustandsentwicklung 

(bzw. der Index-Werte) in Abhängigkeit des aktuellen Zustands erlauben. 

Zur Zeit existieren nur empirische Modelle, welche auf der Analyse von verschiedenen 

Messkampagnen basieren und nur den zeitlichen Parameter (Alter) berücksichtigen. 

Es sind Untersuchungen vorgesehen, genauere Modelle zu entwickeln, welche 

alle relevanten Einflussfaktoren berücksichtigen. Die Formeln für die Berechnung der 

Zustandsentwicklung lauten: 

I1 = min [5, 5.3-0.13*(Alter)] 

I2 = min [5, 5.3-0.14*(Alter)] 

I3 = min [4.8, 4.2-0.65*log(Alter)] 

wobei das Alter des Deckbelages 

verwendet wird 

Wert Indices [ ] 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 

Alter des Deckbelages 

Abbildung 6: Zustandsentwicklungsmodelle 

Für die Indices I4 und I5 besteht zur Zeit keine geeignete Formel für die Beschreibung 

des Alterungsverhaltens, die verwendet werden könnte. Deshalb werden diese Parameter 

in VIA-PMS als konstant angenommen, was nicht genau der Wirklichkeit 

entspricht. 


Für die Bedürfnisse der Unterhaltsplanung auf Stufe Gesamtnetz wird die Festlegung 

von drei Massnahmenvarianten als genügend betrachtet. Die folgende Tabelle stellt 

die drei Massnahmen unter Angabe der Einheitskosten und den jeweiligen Auswirkungen 

der Massnahme auf die Indexwerte dar: 

I3 

I2 

I1 

16



Massnahme 

Fräsen und Einbau eines neuen 

Deckbelages 

Kosten 

[SFr/m 2 ] 

Auswirkung (Zustand) 

I1 I2 I3 I4 I5 

30 5 4.8 4.8 5 - 

Teilersatz 100 5 4.8 4.8 5 +1 

Totalersatz 200 5 4.8 4.8 5 5 

Tabelle 7: Unterhaltsmassnahmen mit Einheitskosten und Auswirkungen auf den 

Zustand 14) 

Die in den Spalten „Auswirkung“ aufgeführten Werte stellen die Index-Werte nach 

Ausführung der entsprechenden Massnahme dar. Die Information «+1» gibt an, dass 

sich der Index-Wert um eine Einheit verbessert. (Beispiel: vor Massnahme I5 = 3.2, 

nach Massnahme I5 = 4.2). 

Regeln für die Anwendung der Massnahmen 

Damit VIA-PMS Unterhaltsmassnahmen in Abhängigkeit des Zustandes vorschlagen 

kann, müssen Regeln für die Anwendung der verschiedenen Massnahmen definiert 

werden. Diese sind abhängig von den verschiedenen Index-Werten (Zustand). Um 

den Ansprüchen von UPlaNS gerecht zu werden, wurden zwei Regeln definiert: 

• Regel für die Variante «Sicherheit»: Das Prinzip besteht darin, zuzuwarten bis der 

Zustand des Strassenoberbaus sich soweit verschlechtert hat, dass die Sicherheit 

nicht mehr gewährleistet ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die entsprechende Massnahme 

(Sicherheitsmassnahme) vorzuschlagen. 

• Regel für die Variante «Optimum»: Es ist die Variante zu wählen, welche unter 

Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel zum maximalen 

Nutzen beim Zustand führt. Die Variante „Optimum“ wird zeitlich gesehen immer 

vor der Variante «Sicherheit» ausgeführt. 

In der folgenden Tabelle sind die Regeln für die Anwendung der drei Massnahmen 

im Rahmen von UPlaNS dargestellt. Tritt der Fall ein, dass keine der Regel zutrifft, 

so wird „keine Massnahme“ vorgeschlagen. 

Regeln für die Anwendung der Massnahmen 

Sicherheit Optimum 

Fräsen und Einbau eines neu- I4 ≤ 2.5 und I3 > 2.5 I4 ≤ 3.5 und I3 > 2.5 oder I3 > 2.5 

en Deckbelages 

Teilersatz I4 ≤ 2.5 und I3 ≤ 2.5 und I2 ≥ 3 I4 ≤ 3.5 und I3 ≤ 2.5 oder I3 ≤ 2.5 

Totalersatz I4 ≤ 2.5 und I3 ≤ 2.5 und I2 < 3 I3 ≤ 2.5 und I2 < 3 

Tabelle 8: Regeln für die Anwendung der Massnahmen 15) 

14) Die Tabellenwerte werden aufgrund der Harmonisierung der Bewertungsskala angepasst. 

17



Ausblick 

Die für die Beurteilung des Zustandes massgebende Norm SN 640 925 befindet sich 

derzeit in Überarbeitung. Das PMS sollte folgende Anpassungen der Norm berücksichtigen. 

Neue Erhebungen zum visuellen Zustand des Nationalstrassennetzes sind für 2004 

vorgesehen. Bei diesen Erhebungen sollten die Anpassungen der Norm SN 640 925 

berücksichtigt werden. 16) 

Ein Test des Teilsystems Strassenoberbau auf dem gesamten Nationalstrassennetz 

ist vorgesehen. 

Zu Beginn des Jahres 2003 wird das ASTRA das Betriebssystem XP einführen. 

Sämtliche Anwendungen, welche mit PMS zusammenhängen, werden angepasst. 

Eine neue Version der Datenbank STRADA (UR-A) wird zu Beginn des Jahres 2003 

in Betrieb genommen. Ihre Benutzung bedingt eine Anpassung aller Applikationen, 

welche auf den Daten von STRADA basieren. 

Sämtliche strukturellen Informationen der Nationalstrassen werden erhoben und in 

der Datenbank STRADA-DB bis 2004 ergänzt. 

15) Die Regeln für die Anwendung der Massnahmen berücksichtigen den Index I1 nicht, denn dieser ist in 

der vorliegenden Form nicht über das gesamte Netz vergleichbar. 

16) Dabei wird angestrebt, dass vergleichbare Werte I1 über das gesamte Nationalstrassennetz ermittelt 

werden. Bei Vorliegen dieser Werte werden die Regeln für die Anwendung der Massnahmen unter Verwendung 

des Index I1 für die Bestimmung der optimalen Massnahme überarbeitet. 

18



Teilsystem Kunstbauten 

Ausgangslage 

Die Kunstbauten, von denen die Brücken mit mehr als 3500 Objekten den grössten 

Investitionswert bilden, sind ein teurer und empfindlicher Teil des Strassennetzes. 

Vom Unterhalt der Nationalstrassen wurden in den Jahren 1997 – 1999 über 40 % 

der Mittel für die Kunstbauten aufgewendet. Aus diesen Gründen ist es verständlich, 

dass im Bereich Kunstbauten schon früh über Managementsysteme zur Optimierung 

der Erhaltung nachgedacht wurde. Die ersten Schritte wurden 1987 mit der Konzeption 

einer Datenbank unternommen. 

KUBA-DB 

Die Anstrengungen zur Entwicklung einer Datenbank führten zur ersten operativen 

Einplatzversion KUBA-DB 1.4, welche im Januar 1991 den Kantonen zur Verfügung 

gestellt wurde. Es folgten die Mehrplatzversionen 2.1 bis 2.3. Alle Versionen benutzten 

das Betriebssystem MS-DOS mit alphanumerischer Benutzerschnittstelle als Basis 

und ORACLE als Datenbank. Mitte der 90er Jahre war die Datenbank weder 

technisch noch aus Benutzersicht in der Lage, den gestiegenen Anforderungen zu 

genügen. Deshalb wurden Studien zur Neuentwicklung unternommen, in denen u.a. 

die Integration von KUBA-DB in die STRADA-DB geprüft wurde. Nach der Erarbeitung 

des Konzeptes wurde in einer offenen Ausschreibung mit Präqualifikation der 

Auftrag zur Entwicklung erteilt. Ab 2000 wurde die Version KUBA-DB 3.0A, ab 2002 

KUBA-DB 3.1A bei den Kantonen installiert. Die Integration von KUBA-DB in STRA- 

DA-DB wurde bis anhin nicht realisiert. Für den nötigen Datenaustausch zwischen 

den verschiedenen Datenbanken werden z.Z. auch andere Lösungen untersucht, 

z.B. die Realisierung einer Sockeldatenbank. 

Bei den Brücken sind über 90% der Objekte der Nationalstrassen erfasst, bei den 

anderen Bauwerksarten ist die Erfassung noch nicht so weit fortgeschritten. Bis Ende 

2003 müssen alle Objekte auf Bauwerksstufe erfasst sein. 

19



Anzahl Objekte 

6000 

5000 

4000 

3000 

2000 

1000 

0 

3812 

92 145 

600 

275 170 

5094 

Legende 

Brücken 

Galerien 

Tagbautunnel 

Durchlässe 

Stützbauwerke 

Schutzbauwerke 

Total 

Abbildung 9: Anzahl erfasster Objekte der NS nach Bauwerksart, Stand September 

2001 (Zwillingsbrücken werden in KUBA-DB als zwei Objekte erfasst) 

KUBA-MS 

KUBA-MS ist das Planungswerkzeug für die Erhaltung der Kunstbauten. Die ersten 

Studien wurden 1991 gestartet, 1995 lag ein Grobkonzept vor. Dieses bildete die 

Basis für das Informatikkonzept. Aufgrund des Grobkonzeptes und unter Einbezug 

eigener Ideen, entwickelte der Kanton Tessin mit eigenen Mitteln eine Applikation, 

mit welcher der Unterhalt der Brücken geplant werden konnte. Dieses einfache 

Werkzeug wurde im Auftrag des Tiefbauamtes Aargau durch die Firma Grob & Partner 

AG zum Prototyp KUBA-MS-Ticino weiterentwickelt und den Kantonen zur Verfügung 

gestellt. Der bisherige Einsatz in den Kantonen ist aus verschiedenen Gründen 

ungenügend. Die Erfahrungen zeigen aber klar, dass sich die Erhaltung der 

Kunstbauten wirtschaftlich optimal planen lässt. Voraussetzung dazu sind zuverlässige 

Daten. 

UPlaNS und KUBA-MS 

Der Druck der Strassenbenutzer für einen unbehinderten, flüssigen Verkehr verhalf der 

Idee von zusammengefassten Baustellen und konzentriertem Bauen sowie der Notwendigkeit 

der integralen Planung des Strassenunterhaltes zum Durchbruch. Als Mittel 

zur Planung muss ein Managementsystem für die gesamte Strassenanlage die 

Verwaltung unterstützen, womit die Idee von UPlaNS geboren war. 

UPlaNS ist der ehrgeizige Versuch, die Erhaltung der Strasse wirtschaftlich optimal 

zu planen. Ein Teil davon ist das Teilsystem KUBA-MS für die Planung der Erhaltung 

der Kunstbauten. Das Konzept von UPlaNS sowie die strategischen Vorgaben haben 

einen Einfluss auf KUBA-MS, so wird z.B. die Berechnung der Benutzerkosten nicht 

mehr den Teilsystemen überlassen, sondern es werden Vorgaben zum Gesamtsystem 

gemacht. Im Teilsystem werden nicht mehr optimale netzweite Unterhaltspro- 

20



gramme, sondern Massnahmenvarianten pro Objekt nach den Vorgaben des Gesamtsystems 

generiert und weitergegeben. 

Die Formulierung der Anforderungen an UPlaNS bedingte für alle Teilsysteme und 

damit auch für KUBA-MS eine Neuorientierung: Die Aufgabenteilung zwischen Gesamt- 

und Teilsystemen musste geregelt werden. Bis zur Definition der Schnittstellen 

und der Bestimmung der Vorgaben und Randbedingungen musste das Projekt KU- 

BA-MS sistiert werden. 

Zielsetzung 

KUBA-MS hat die wirtschaftlich optimale Erhaltung der Kunstbauten unter Einhaltung 

der Vorgaben von UPlaNS zum Ziel. Von den vier strategischen Vorgaben des Gesamtsystems 

hat nur die dritte (10-Jahresregel) direkten Einfluss auf KUBA-MS. Die 

ersten zwei (max. Länge eines Erhaltungsabschnittes, min. Abstand zwischen zwei 

Erhaltungsabschnitten) werden im Gesamtsystem, die vierte (geringe Behinderung 

während der Bauarbeiten) primär bei der Projektierung berücksichtigt. 

Zum Erreichen der Ziele muss KUBA-MS in der Lage sein, Unterhaltsmassnahmen 

zu generieren, die einerseits die besonderen Probleme der Erhaltung der Kunstbauten 

wie lange Bauzeiten und wenig Freiheiten in der Verkehrsführung, andererseits 

den vergleichsweise langsamen Zerfall der Bauwerksstruktur berücksichtigen. Diese 

Unterhaltsmassnahmen werden als Massnahmenvorschläge für das Gesamtsystem 

formuliert. 


Vorgehen 

Bei KUBA-MS als eigentlichem Planungswerkzeug ist man bei der Entwicklung 

folgendermassen vorgegangen: 

Vor der Definition von UPlaNS 

1) Studien, Grundlagenbeschaffung: Damit wurde die Notwendigkeit einer informatik-unterstützten 

Planung nachgewiesen sowie Grundlagen zur Kostenberechnung 

erarbeitet (z.B. Lebensdauerkosten). 

2) Grobkonzept: Definition und Methodik aus Ingenieursicht. Das Grobkonzept deckt 

zu einem grossen Teil die Anforderungen an ein Fachkonzept ab. 

3) KUBA-MS-Ticino: Erarbeitung eines Prototypen, der den Benutzern erlaubt, den 

Unterhalt von Brücken zu planen, sowie die Methodik der wirtschaftlich optimalen 

Planung kennen zu lernen. 

21



Unter Einbezug von UPlaNS 

4) Fachkonzept, Einbezug von UPlaNS, Anpassung Grobkonzept, Bestimmung der 

kostenbestimmenden Bauwerksteile: Mit diesem Schritt wurden neue Erkenntnisse 

sowie die Anforderungen aus UPlaNS berücksichtigt. 

5) IT-Konzept: Umsetzen der Ingenieuranforderungen in Informatik-Anforderungen. 

Die nächsten Schritte sind 

6) Ausschreibung, Realisierung, Einführung 

Grundelemente 

In KUBA-MS geht man entsprechend UPlaNS in folgenden Schritten vor: 

1) Festlegung der Beurteilungseinheit 

2) Zustandserfassung und -beurteilung 

3) Prognosen Zustandsentwicklung 

4) Massnahmenvarianten 

5) Bewertung Massnahmenvarianten 

Diese waren bereits im Grobkonzept bestimmt, sie entsprechen der Methodik von 

UPlaNS. 

Der erste Schritt wird für jedes Objekt nur einmal durchgeführt. Die Beurteilungseinheit 

ist das kostenbestimmende Bauwerksteil und wird mit der Erfassung in KUBA- 

DB festgehalten. 

Als zweiter Schritt wird der Zustand der Bauwerksteile in der Regel im 5- 

Jahresrhythmus erfasst. Für jedes Bauwerksteil wird der Zustand aufgenommen und 

die Bewertung erfolgt in den 5 Klassen: 

• gut 

• annehmbar 

• schadhaft 

• schlecht 

• alarmierend 

Die gleiche Skala dient auch zur Bewertung des Bauwerkzustandes, wobei die Zustandsklasse 

nicht durch vorgegebene Regeln automatisch gebildet wird, sondern 

durch den Ingenieur aufgrund einer Gesamtbetrachtung festgelegt wird. 

22



Bauwerkszustand Unterhaltsmassnahme 

Zustand der 

Bauwerksteile 


an Bauwerksteilen 

Abbildung 10: Ermittlung von Unterhaltsmassnahmen für ein Bauwerk 

Im dritten Schritt wird die Zustandsentwicklung ermittelt, als Basis dienen Markov- 

Ketten. Die Prognosen werden sowohl für das einzelne Bauwerksteil wie für die ganze 

Bauwerkspopulation erstellt, wobei die Bauwerkspopulation als Summe der Bauwerksteile 

definiert ist. 

Im vierten Schritt werden aufgrund des Zustandes der Bauwerksteile Massnahmenvarianten 

erstellt. Dabei wird immer vom Bauwerksteil und seinem Zustand ausgegangen. 

Die Unterhaltsmassnahme für ein Objekt entspricht der Summe der Unterhaltsmassnahmen 

an den Bauwerksteilen. Das Vorgehen wird in Abbildung 10 

graphisch dargelegt. 

Im fünften Schritt werden die Massnahmen in den 6 Varianten gemäss Fachkonzept 

UPlaNS bewertet und als Liste an das Gesamtsystem weitergegeben. 

Langfristige Planung 

Mit Hilfe der Bewertung der Massnahmen können im UPlaNS-Gesamtsystem Erhaltungsabschnitte 

und Massnahmenpakete gebildet und daraus die 10-Jahrespläne für 

den Unterhalt erstellt werden. In KUBA-MS können der mittlere Zustand der Bauwerkspopulation 

sowie der Finanzbedarf für verschiedene Unterhaltsstrategien berechnet 

werden. Dabei wird vom Zustand der Bauwerksteile und den Prognosen der 

Zustandsentwicklung ausgegangen. Es wird angenommen, dass die Prognose der 

Zustandsverteilung (Zustandsprofile) genauer ist als die Prognose für ein einzelnes 

Element bzw. Bauwerk. Somit werden auch die Gesamtkosten präziser bestimmt als 

die Kosten für ein einzelnes Bauwerk. 


Der Stand bei KUBA-MS-Ticino wurde oben summarisch beschrieben, im weiteren 

ist von KUBA-MS 1.0 die Rede. KUBA-MS basiert auf dem Grobkonzept, dem Fachkonzept 

vom Januar 2000, den Vorgaben von UPlaNS, sowie verschiedenen internen 

und externen Studien. Die Realisierung von KUBA-MS 1.0 wird sich auf die Resultate 

der Berichte zu den kostenbestimmenden Bauwerksteilen sowie auf das IT- 

Konzept abstützen. 

23



Kostenbestimmende Bauwerksteile 

Die Bestimmung der kostenbestimmenden Bauwerksteile und der Einheitskosten 

wurde 1998 im Einladungsverfahren ausgeschrieben und im Jahre 2000 abgeschlossen. 

Die Bestimmung der kostenbestimmenden Bauwerksteile wurde an die Firma 

Grob & Partner, diejenige der Kosten an die Firma Aegerter und Bosshard vergeben. 

Die kostenbestimmenden Bauwerksteile generieren mindestens 80% der Kosten für 

Instandsetzungen. 

Voranalyse / IT-Konzept KUBA-MS 1.0 

Die Voranalyse und das IT-Konzept wurden zusammen in einem offenen Verfahren 

ausgeschrieben. Den Zuschlag erhielt die Firma Grob & Partner. Die Voranalyse 

wurde anfangs 2000, das IT-Konzept Ende 2002 abgenommen, sodass aus technischer 

Sicht die Realisierung eingeleitet werden kann. Das IT-Konzept ist die Hauptgrundlage 

für die Entwicklung von KUBA-MS. 

Weiteres Vorgehen 

Das nächste Ziel ist die Realisierung von KUBA-MS 1.0 unter Einhaltung der strategischen 

Anforderungen und Randbedingungen von UPlaNS. Die Bedingungen der 

VoeB müssen eingehalten werden, d.h. die Realisierung und die Leitung der Realisierung 

müssen öffentlich ausgeschrieben werden. 

Das weitere Vorgehen betrifft das ganze Spektrum: KUBA-MS 1.0, KUBA-MS-Ticino 

und UPlaNS in Zusammenhang mit KUBA-MS. 

Ausschreibung und Realisierung von KUBA-MS 1.0 

Es folgen die üblichen Schritte einer offenen Ausschreibung für Dienstleistungen im 

Informatiksektor. Der dargestellte Zeitrahmen lässt wenig Spielraum offen und kann 

nur eingehalten werden, wenn alles reibungslos verläuft. 

• 2. Quartal 2003: Genehmigung eines Beschaffungsauftrages für die Realisierung 

und für die Leitung Realisierung 

• 2. Quartal 2003: Zusammenstellen der Pflichtenhefte für die Realisierung und der 

übrigen Unterlagen für die Beschaffung von KUBA-MS 1.0. 

• Juni 2003: Ausschreibung der Realisierung und der Leitung Realisierung im SHAB 

und Versand der Unterlagen an Interessenten. 

• September 2003: Eingang der Angebote der beiden Ausschreibungen mit nachfolgender 

sorgfältiger Prüfung. 

• November 2003: Genehmigung des Evaluationsberichtes für die Realisierung und 

Leitung Realisierung. 

• Dezember 2003: Vertragsabschluss. 

• Januar 2004 - Mai 2005: Entwicklung von KUBA-MS 1.0. 

24



• Mai – Oktober 2005: Einführung. 

• Oktober 2006: Erste Resultate, Abgabe der Objekte mit den Massnahmenvarianten 

an UPlaNS. 

KUBA-MS Ticino 

Um die Frist bis zum Jahr 2005 zu überbrücken und möglichst viele Erfahrungen zu 

sammeln, ist der Einsatz von KUBA-MS-Ticino zu fördern. Im Jahr 2003 steht die 

Aufnahme der Arbeit im Vordergrund, in den beiden Folgejahren der Einsatz. Ende 

2003 stehen Testresultate zur Verfügung, Ende 2004 werden durch die Kantone erste 

Listen mit Massnahmenvarianten zur Übergabe an UPlaNS generiert. 

Ausblick und Würdigung aus Sicht der Kunstbauten 

Die Teilsysteme haben bereits funktionsfähige Informatikwerkzeuge (PMS, BMS) zur 

langfristigen Planung der Erhaltung oder sind in deren Entwicklung weit fortgeschritten. 

Das Gesamtsystem ist von diesem Ziel noch weiter entfernt. Die Gründe dafür 

liegen einerseits daran, dass einzelnen Teilsystemen beim Start von UPlaNS bereits 

funktionierende Datenbanken (STRADA-DB und KUBA-DB) zur Verfügung standen 

und dass von externer Seite leistungsfähige Programme (VIA-PMS und Pontis) angeboten 

wurden. Andererseits sind sowohl Auftraggeber wie Auftragnehmer bei der 

Entwicklung der Konzepte an ihre Grenzen gestossen. Dabei ist zu bemerken, dass 

bereits die Anwendung von UPlaNS in seiner einfachen Form mit manueller, intuitiver 

Bearbeitung der Unterhaltsprogramme (pragmatischer Ansatz) gegenüber dem vorherigen 

Zustand einen grossen Fortschritt darstellt. Vor diesem Hintergrund ist der 

Ausblick und die Würdigung zu verstehen. 

In Zukunft werden die von den Kantonen gelieferten Unterhaltsprogramme mehr und 

mehr durch solche des ASTRA ersetzt. Als Voraussetzung dazu müssen die Teilsysteme 

in die Lage kommen, Objekte zur Projektierung von Unterhaltsmassnahmen 

vorzuschlagen, Unterhaltskosten zu berechnen und Prognosen für die Zukunft zu 

erstellen. Beim Übergang der Verantwortung für die Erhaltung der Nationalstrassen 

von den Kantonen auf den Bund wird die zentrale Planung zur Notwendigkeit. Unter 

diesem Blickwinkel erhält die Entwicklung und der Einsatz von praxistauglichen EDV- 

Instrumenten für die Erhaltungsplanung eine erhöhte Bedeutung und muss vorangetrieben 

werden. 

UPlaNS hat sich Grosses vorgenommen, hat viel erreicht und noch mehr in Bewegung 

gesetzt. Für KUBA-MS hat das Projekt UPlaNS viele positive und einige wenige 

negative Auswirkungen gehabt. 

Positiv hat sich ausgewirkt, dass das Ziel der wirtschaftlichen Optimierung vom 

UPlaNS-Gesamtsystem übernommen wurde. Auch die Notwendigkeit einer getrennten 

Entwicklung der Teilsysteme wegen des unterschiedlichen Verhaltens wurde anerkannt. 

Dieses vereinfachte das Konzept von UPlaNS auf Stufe Gesamtsystem, 

welche damit nicht mehr direkt Beläge mit Tunnels und Brücken mit Tunnelausrüstungen 

zu vergleichen hat. Ebenfalls als positiv ist die Übernahme und Verankerung 

der 5 Schritte in allen Teilsystemen zu verzeichnen. 

25



Neben diesen positiven Aspekten sind auch negative zu nennen: 

KUBA-MS wurde durch UPlaNS zeitlich verzögert, die Anpassung des Grobkonzeptes 

verursachte Mehraufwand. Durch die strategischen Vorgaben und die Randbedingungen 

werden die Optimierungsmöglichkeiten von KUBA-MS und der übrigen 

Teilsysteme eingeschränkt. Insbesondere für die Einführungsphase und die manuelle 

Bearbeitung von UPlaNS sind solche Vorgaben aber unentbehrlich, geben sie doch 

den Planern klare Regeln in die Hand. 

Gesamthaft gesehen wird UPlaNS für sich und was seine Auswirkungen auf KUBA- 

MS anbetrifft positiv beurteilt. 

26



Teilsystem Bergmännische Tunnel 

Ausgangslage 

Das Teilsystem «Bergmännische Tunnel», das in diesem Kapitel behandelt wird, umfasst 

sämtliche Bauobjekte, welche unterirdisch realisiert wurden. Die Tagbautunnel, 

welche in offener Bauweise erstellt wurden, werden im Teilsystem «Kunstbauten» 

behandelt. Die elektromechanische Ausrüstung dieser beiden Bauwerkstypen werden 

im Teilsystem «Elektromechanische Ausrüstungen» beschrieben. 

Ende 2000 waren auf dem Nationalstrassennetz 188 unterirdische Bauwerke in Betrieb. 

Davon waren 135 bergmännische Tunnel (77 einröhrig, 58 zweiröhrig) und 53 

Tagbautunnel (12 einröhrig, 41 zweiröhrig). Bis zur Fertigstellung des Nationalstrassennetzes 

ist die Realisierung von 46 weiteren bergmännischen Tunnel (21 einröhrig, 

25 zweiröhrig) und 27 Tagbautunnel (4 einröhrig, 23 zweiröhrig) geplant. Damit 

wird die Länge der unterirdischen Bauwerke von 166 km im Jahr 2000 (10,1% der 

Netzlänge) auf 272 km (14,6% der Netzlänge) ansteigen. Die ersten Bauwerke dieses 

beachtlichen unterirdischen Bestandes wurden zu Beginn der 60er Jahre in Betrieb 

genommen. 

Seit mehreren Jahren sind verschiedene Managementsysteme für den Unterhalt des 

Nationalstrassennetzes in Entwicklung, allerdings mit sehr unterschiedlichem Entwicklungsstand. 

Die technischen Grunddaten sowie die Software für das Management 

des Unterhalts sind beim Teilsystem «Kunstbauten» (KUBA-DB bzw. KUBA- 

MS-Ticino) bereits weit entwickelt. Für das Teilsystem «Bergmännische Tunnel» fehlen 

bisher entsprechende Instrumente. 

Zielsetzung 

Für das Teilsystem «Bergmännische Tunnel» sind die notwendigen Fachkonzepte 

und EDV-Instrumente zu entwickeln, um einen wirtschaftlichen Unterhalt dieser 

Bauwerke zu gewährleisten. Unter Unterhalt sind die grösseren baulichen Erhaltungs- 

und Erneuerungsmassnahmen zu verstehen, ohne den laufenden betrieblichen 

Unterhalt und Ausbaumassnahmen. 

Die Fachkonzepte müssen die durch das Projekt UPlaNS definierten Anforderungen 

und Vorgaben berücksichtigen. (vgl. Kap. 1.2) 

Die Anforderungen beziehen sich auf die Art, die Anzahl und den Inhalt der Massnahmenvorschlags-Varianten, 

welche das Teilsystem liefern muss: Bestimmung der 

Massnahmenvorschläge gemäss den 5 Schritten (vgl. unten), Erarbeitung von maximal 

6 Massnahmenvorschlags-Varianten pro Objekt 17) , Daten gemäss Schnittstelle 

Gesamtsystem. 

Die Vorgaben sind abhängig von den für das Projekt UPlaNS festgelegten Zielsetzungen, 

welche in der UPlaNS Philosophie und den vier strategischen Vorgabe ausformuliert 

wurden. (vgl. Kapitel 1.2) 

17) 1a und 1b: Variante Sicherheit; 2a und 2b: Variante technisch-wirtschaftlich optimal; 3a und 3b: Alternative 

Variante zu anderem Zeitpunkt; a: Minimale Verkehrsführung; b: Optimale Verkehrsführung. 

27




Zu Beginn des Projektes UPlaNS existierten beim ASTRA für die bergmännische 

Tunnel keine Managementinstrumente für die Unterhaltsplanung (Fachkonzept, Datengrundlagen, 

Planungsinstrumente). Im Jahre 2000 wurde im Rahmen des Projektes 

UPlaNS die Notwendigkeit erkannt, eine «Tunnel-Datenbank» zu erschaffen, 

welche für diese Bauwerke ermöglicht: 

• Inventardaten zu erfassen, 

(bezogen auf die Substanz, die Überwachung, die Inspektionen und die Erhaltung) 

• die Bedürfnisse der Unterhaltsplanung effizient zu erfüllen 

Die bereits existierende Datenbank KUBA-DB (Brücken, Galerien, Tagbautunnel) 

und die Software KUBA-MS für die Unterhaltsplanung wird für die Bedürfnisse der 

bergmännischen Tunnel, nach einigen Anpassungen, als geeignet betrachtet. Nach 

einer ersten Überprüfung der Anpassungen wurde im Rahmen des Projektes 

UPlaNS folgendes beschlossen: 

• Bildung eines eigenen Teilsystems „Bergmännische Tunnel“ 

• Durchführung von notwendigen Anpassungen an der Datenbank KUBA-DB und 

am Planungsinstrument KUBA-MS 

Es scheint sinnvoll, die Aufmerksamkeit im ersten Schritt auf die notwendigen Elemente 

von KUBA-DB (grosse Anzahl von Basisdaten, beinhaltet die Daten der Kantone) 

zu richten. Das folgende Schema illustriert den Ablauf der beiden Teilprojekte: 

A1 

Katalog der bestehenden 

Objekte aktualisie- 

Datenbank „TUNNEL“ 

Fachkonzept: 

- Bestimmung der Inventar- 

Daten «Tunnel» 

- Datenkataloge 

Unterhaltsplanung „TUNNEL“ 

A2 

Fachkonzept: 

- Bestimmung der Schritte 

der Unterhaltsplanung 

- Datenkataloge 

B1 Datenmodell B2 Ablaufmodell 

C1 Informatikkonzept C2 Informatikkonzept 

D1 Realisierung Informatik D2 Realisierung Informatik 

Abbildung 11: Ablauf Teilprojekte 

28



• Die Blöcke A1 und A2 sind durch Ingenieure zu erarbeiten. Dies setzt fundierte 

Kenntnisse über bergmännische Tunnel, die Eigenschaften und die Verhaltensweise 

der eingesetzten Materialien voraus. 

• Die Modelle gemäss B1 und B2 und die Konzepte gemäss C1 und C2 sind durch 

Informatiker mit Unterstützung durch Ingenieure zu erarbeiten. 

• Die Blöcke D1 und D2 sind durch Informatiker auszuführen. Hierbei geht es ausschliesslich 

um Informatikbelange, wobei die Funktionalitäten und die Konsistenz 

der Ergebnisse durch Ingenieure geprüft werden müssen. 

Aus konzeptioneller Sicht werden die für das Teilsystem «Kunstbauten» gewählten 

Abläufe - unter Berücksichtigung der Anforderungen aus dem UPlaNS- 

Gesamtsystem - für die bergmännischen Tunnel den spezifischen Bedürfnissen angepasst 

werden. Inhaltlich handelt es sich dabei hauptsächlich um folgende 5 Schritte 

des Ablaufmodells, welches im Projekt UPlaNS festgelegt wurde: 

Schritt 1 : Festlegung Beurteilungseinheit 

Schritt 2 : Zustandserfassung und -beurteilung 

Schritt 3 : Prognose Zustandsentwicklung 

Schritt 4 : Festlegung Massnahmenvarianten 

Schritt 5 : Bewertung Massnahmenvarianten 

Aufgrund der 5 Schritte kann ein generelles Ablaufschema für die Unterhaltsplanung 

bei den bergmännischen Tunnel wie bei den Kunstbauten dargestellt werden. Zu beachten 

ist, dass jeder Schritt und jedes Element des Prozesses den spezifischen Bedürfnissen 

der bergmännischen Tunnels angepasst werden müssen. 


Für das Teilsystem „Bergmännische Tunnel“ wurde durch das ASTRA seit Beginn 

2000 eine Reihe von Studien und Untersuchungen durchgeführt. 

Um Schlussfolgerungen aus diesen Studien zu ziehen und um die Kenntnisse von 

Branchenspezialisten integrieren zu können, wurde eine Arbeitsgruppe aus Vertretern 

der Kantone und privaten Unternehmen gebildet. Unter der Leitung des ASTRA 

und mit logistischer Unterstützung eines privaten Unternehmens 18) , fanden sechs 

Sitzungen im Zeitraum November 2000 bis Februar 2001 statt. Die Ergebnisse wurden 

im folgenden Dokument festgehalten: 

„UPlaNS– Bergmännische Tunnel – Definition der Fachdaten; ASTRA, 31.07.01 

Die Arbeitsgruppe hat die folgenden Bereiche untersucht: 

� Grunddaten «Tunnel»: 

- Allgemeines und übergeordnete Ergebnisse 

- Strukturierung (der Bauwerke) 

- Definitionen 

- Hinweise und Ergänzungen 

� Daten bezüglich Überwachung und Unterhalt: 

29



- Allgemeines und übergeordnete Ergebnisse 

- Schadenarten und Mängel 

- Erfassungsmethoden 

- Kontrollmassnahmen 

Diese erste Studie hat zu folgenden Haupterkenntnissen geführt: 

• Zusätzlich zu den in KUBA bereits bestehenden Ebenen "Bauwerk" und "Bauwerksteil" 

bedarf es einer weiteren Ebene "Baueinheit". Dies kommt daher, dass 

ein Tunnelbauwerk in der Regel nicht ein linear angeordnetes Bauwerk darstellt, 

sondern aus mehreren, räumlich angeordneten Elementen bzw. "Baueinheiten" 

wie Tunnelröhre(n), Querverbindung(en), Zentrale(n) etc. besteht. 

• Ein Tunnelbauwerk kann sich aus mehreren Bauwerken zusammensetzen, wie 

zum Beispiel bergmännischer Tunnel, Tagbautunnel, Galerie etc. In diesem Fall 

ist eine übergeordnete Struktur zu definieren ("Objekt"). 

• Bei der Überwachung der Tunnelbauwerke werden grundsätzlich die gleichen 

Untersuchungsmethoden wie bei den Kunstbauten angewendet. In KUBA-DB sind 

keine wesentlichen Anpassungen oder Ergänzungen erforderlich. 

Diese Studie umfasst einen ersten Teil der Arbeiten des Schrittes A1 des im Kap. 4.3 

beschriebenen Prozesses. Sie wird – neben anderen Dokumenten – als Grundlage 

für die weitere Erarbeitung der Datenbank „Bergmännische Tunnel“ dienen (insbesondere 

für das Fachkonzept und die Datenkataloge). 

Aufgrund von Bestimmungen aus der Gesetzgebung für öffentliche Ausschreibungen 

sowie von personellen Wechseln von Schlüsselpersonen bei bestimmten Beauftragten 

und bei der Projektorganisation beim ASTRA konnte der ursprüngliche Zeitplan 

nicht eingehalten werden. Die Weiterbearbeitung verzögerte sich zwischen Ende 

2001 und Beginn 2002. Im Juli 2002 wurde das Projekt dem IRA (Informatikrat Amt) 

beim ASTRA 19) zur Evaluation vorgestellt. Bei dieser Gelegenheit wurden Überlegungen 

gemacht, die Ausschreibung der Leistungen wie folgt neu zu gruppieren: 

1. Fachkonzept «Tunnel» und Datenkatalog 

2. Datenmodell und Informatikkonzept 

3. Realisierung Informatikkonzept 

Nach Absprache mit externen Beratern 20) hat die Projektleitung entschieden, die drei 

Leistungspakete separat auszuschreiben. 

18) Aegerther & Bosshard AG, Basel 

19) KUBA-DB Tunnel, Notiz z.H. J.J. Mäder / ASTRA, 25.06.02 

20) MM Hajdin, Mache und Schneeberger 

30



Weiteres Vorgehen 

Das weitere Vorgehen für die Erarbeitung des Managementsystems „Tunnel“ ist wie 

folgt: 

1. Ausschreibung des Fachkonzeptes «Tunnel» und 

der Datenkataloge 

2. Erarbeitung Fachkonzept «Tunnel» und Datenkatalog 

31 

erster Trimester 2003 

Juni bis Oktober 2003 

3. Datenmodell und Informatikkonzept September 2003 bis Mai 2004 

4. Realisierung Informatikkonzept Juni 2004 bis August 2005 

Im Laufe des Jahres 2003 ist ebenfalls vorgesehen, eine vereinfachte Software zu 

realisieren, welche den Kantonen erlaubt, die Daten zu erfassen, wobei die Kompatibilität 

mit dem definitiven EDV-Instrument sichergestellt wird. 

Das Arbeits- und Terminprogramm für die Erarbeitung von KUBA-MS-Tunnel wird in 

einer späteren Phase erstellt, um die Erkenntnisse und den aktuellen Entwicklungsstand 

von KUBA-MS berücksichtigen zu können.

Titel eingeben 

Teilsystem Elektromechanische Ausrüstungen 

Ausgangslage 

Die Elektromechanischen Ausrüstungen der Nationalstrasse dienen dem sicheren Betrieb, der 

Überwachung und dem Unterhalt der Verkehrsanlagen (z.B. zur Signalisierung eines Spurabbaus 

bei Massnahmen). Insbesondere bei Tunnelstrecken, Tunnelvorzonen, stark befahrenen 

offenen Strecken und Verzweigungen leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Verkehrssicherheit 

und zur Eingrenzung der Folgen im Ereignisfall. 

Der nachhaltig sichere und automatische Dauerbetrieb dieser technischen Ausrüstungen verlangt 

neben der systematischen Prüfung der Funktionstüchtigkeit und der Durchführung von Erhaltungstätigkeiten 

die regelmässige Erfassung und Beurteilung des Zustandes. Basierend auf 

der Zustandsbeurteilung können erforderliche Erneuerungsmassnahmen rechtzeitig eingeplant 

werden. 

Im Fachkonzept Unterhaltsplanung Gesamtsystem wurde aus diesen Gründen ein spezielles 

Teilsystem „Elektromechanische Ausrüstungen“ definiert. 

Es ist zu berücksichtigen, dass die elektromechanischen Ausrüstungen im Vergleich mit den 

Teilsystemen Kunstbauten, Strassenoberbau und Bergmännische Tunnel naturgemäss weniger 

homogen sind. In der Regel sind die Ausrüstungen stark gegliedert und entlang der Strecken auf 

Aussenanlagen, Haupt- und Unterzentralen, Werkhöfe und Polizeistützpunkte verteilt. Die typische 

Lebensdauer der Mehrzahl der elektromechanischen Ausrüstungen ist gegenüber den anderen 

Teilsystemen merkbar kürzer. 

Zielsetzung 

Im Teilsystem „Elektromechanische Ausrüstungen“ werden die erforderlichen Verfahren fachspezifisch 

festgelegt, um damit die Philosophie des Gesamtsystems UPlaNS konsequent zu unterstützen 

und umzusetzen. 

Basierend auf der zyklischen Erfassung von Zustandskenngrössen und der resultierenden Zustandsbewertung 

werden für das Gesamtsystem abschnittsbezogene Massnahmenvorschläge 

zusammengestellt. Mit Rücksicht auf die ausgeprägte Gliederung der elektromechanischen Ausrüstungen 

kommt der Transparenz und Nachvollziehbarkeit der angewandten Erfassungs- und 

Beurteilungsverfahren eine wichtige Bedeutung zu. 

Mit der Umsetzung in Pilotsystemen müssen die Verfahren auf die praktische Tauglichkeit überprüft 

werden. 

Standortbestimmung Endeversion 

32




Vorgehen 

Zur Zielerreichung wurde methodisch wie folgt vorgegangen: 

1. Erarbeitung des Fachkonzepts „Elektromechanische Ausrüstungen“ bis 1. Qt. 2000 

2. Vernehmlassung 2. Qt. 2000 

3. Vorbereitungsmassnahmen für die Umsetzung des Fachkonzeptes bis 4. Qt. 2000 

4. Erstellung von IT-Werkzeugen für die Umsetzung des Fachkonzeptes bis 2. Qt. 2001 

5. Einführung und Betrieb des Pilotsystems „Kt. Aargau“ ab 3. Qt. 2001 

6. Einführung und Betrieb des Pilotsystems „Kt. Basellandschaft“ ab 1. Qt. 2002 

7. Anpassung/Verfeinerung des Fachkonzeptes basierend auf 

den praktischen Erfahrungen 4. Quartal 2002 

Grundelemente 

Fachkonzept 

Das Fachkonzept „Teilsystem Elektromechanische Ausrüstungen“ 21) definiert als Teilsystem von 

UPlaNS die Regeln und das Vorgehen für die Zustandserfassung, die Bestimmung der Zustandsklassen 

und die Bildung und Bewertung von Massnahmenvarianten für die Übergabe an 

das Gesamtsystem. 

Das Konzept baut auf den nachstehenden Grundlagen auf: 

• Definitionsphase MSE-Projekte 

- Prozessmodell Unterhaltsplanung; Dokument Nr. 1, 18.11.1998 

- Projektdefinition Unterhaltsplanung NS; Dokument Nr. 2, 18.11.1998 

• Fachkonzept Unterhaltsplanung Gesamtsystem; V 1.2 ff, 08.12.1999 

• VSS EK 7.08: Normentwurf SN 640960 ff Erhaltungsmanagement 

der technischen Ausrüstung von Strassenverkehrsanlagen (EMT); 2001/2002 

• ASTRA-Katalog der elektromechanischen Ausrüstungen 

• Stellungnahme zu Fachkonzept V 0.4 Teilsystem; 27.02.2000 

21) Die Kap. 5.3.x bilden einen Ausschnitt aus dem Fachkonzept V1.1 14. Okt. 2002 

33



Prozessablauf 

Der Prozessablauf der Unterhaltsplanung im Teilsystem Elektromechanische Ausrüstungen ist in 

Abbildung 12 dargestellt. Der Ablauf erfolgt in der Regel jährlich. 

Teilsystem 

1 Festlegen Beurteilungseinheit 

2a Zustandserfassung 

2b Zustandsbeurteilung 

3 Prognose Zustandsentwicklung 

4 Bilden Massnahmenvarianten 

5 Bewertung Massnahmenvarianten 

Gesamtsystem 

Bildung Erhaltungsabschnitte, 

Bildung Massnahmenpakete, 

Optimierung 

Relevantes Inventar 

Teilanlagen, 

Komponenten 

Typenregeln 

für Erfassung 

Kenngrössen 

Aggregationsverfahren 

Extrapolationsverfahren 

Sofortmassnahmen 

Abbildung 12: Prozessablauf der Unterhaltsplanung 

Beurteilungseinheiten 

Beurteilungseinheiten bilden Abschnitte der Nationalstrassen. Die Abschnitte werden situativ, 

unter Berücksichtigung der strategischen Vorgaben von UPlaNS, gebildet. 

34



Gliederung von elektromechanischen Ausrüstungen 

Die elektromechanischen Ausrüstungen der Nationalstrassen sind stark gegliedert. Der Gesamtumfang 

eines Abschnittes besteht aus verschiedenen Teilanlagen. Jede Teilanlage besteht aus 

vielen Komponenten. In Abbildung 13 wird dies dargestellt: 

Abschnitt 

Elektromechanische Anlagen 

Teilanlage 1 z. Bsp. Lüftung 

Komponente a 

z. Bsp. Ventilator 

Komponente n 

z. Bsp. Steuerung 

Teilanlage n z. Bsp. Beleuchtung 

Komponente a 

z. Bsp. Leuchten 

Komponente n 

z. Bsp. Regler 

Abbildung 13: Gliederung der elektromechanischen Ausrüstungen im Abschnitt 

Zustandskenngrössen 

Für die Zustandserfassung werden relevante Zustandskenngrössen der Komponenten und Teilanlagen 

erfasst. Die Zustandskenngrössen werden nach folgenden Kriterien ausgewählt: 

• Sicherheitstechnische und risikobezogene Beurteilung 

• Allgemeingültige Aussagekraft für die Zustandsbewertung 

Folgende Zustandskenngrössen werden ermittelt: 

• Lebensdauerkoeffizient 

• Sicherheitskoeffizient (Mass für sicherheitsrelevante Ausfälle) 

• Störungskoeffizient (Mass für Störungshäufigkeit) 

• Die spezifisch technisch relevanten Kenngrössen 

• Hardware- und Softwareversion 

• Ersatzteile 

• Externer Support 

• Energieverbrauch 

Zustandspolygon (vgl. Abbildung 14) 

Die erfassten Zustandskenngrössen werden für jede Teilanlage integral in einem Radialdiagramm 

gemäss Abbildung 14 dargestellt. Das Diagramm beinhaltet alle Zustandskenngrössen, 

welche für die Zustandsbeurteilung wichtig sind. Die Darstellung wird als Zustandspolygon bezeichnet. 

Die Rohdaten der Zustandskenngrössen fallen bei der Erfassung entsprechend ihrer Bedeutung 

in verschiedenen Grössen und Dimensionen an. Damit im Zustandspolygon ein Bezug zwischen 

den Zustandskenngrössen möglich ist, wird der aktuelle Wert jeder Kenngrösse innerhalb eines 

dimensionslosen Wertebereichs dargestellt. Der Wertebereich beträgt 1 bis 5 und entspricht den 

Zustandsklassen: 

1: gut 

2: mittel bis gut 

3: mittel 

4: mittel bis schlecht 

5: schlecht 

35



Energieverbrauch 

Externer Support 

Ersatzteile 

Lebensdauerkoeffizient 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

Hardware- und Softwareversion 

Sicherheitskoeffizient 

Störungskoeffizient 

Spezifische technische Kenngrössen 

Abbildung 14: Zustandspolygon einer Anlage mit ihren Zustandskenngrössen 

Zustandsbeurteilung 

Die Zustandsbeurteilung muss unter Berücksichtigung der starken Gliederung der elektromechanischen 

Ausrüstungen eines Abschnitts vorgenommen werden. In der Regel werden nicht alle 

Teilanlagen den gleichen Zustand aufweisen. 

Zur Bestimmung der Zustandsklasse eines Abschnittes ist ein Verfahren einzusetzen, das die 

nachvollziehbare Aggregation 

1. aller Zustandskenngrössen einer Teilanlage zu einem Zustandsprofil und der Zustandsklasse 

der Teilanlage 

2. der Zustandsprofile aller Teilanlagen zu einem Zustandsprofil und der Zustandsklasse des 

Abschnitts 

erlaubt. 

Das Verfahren muss allgemein anwendbar und rückverfolgbar sein. Zur Verwendung gelangen 

die Methoden der Fuzzy-Theorie 22) . 

Basis für die Aggregation bildet das Fuzzy-Mengen-Diagramm gemäss Abbildung 17. In diesem 

Diagramm sind die linguistischen Zustandsterme gut, mittel und schlecht dargestellt. Das Diagramm 

erlaubt in einem ersten Schritt eine Zuordnung jeder Zustandskenngrösse einer Teilanlage 

zu diesen linguistischen Zustandstermen. 

Beispiel: 

Der Wert 2 einer Zustandskenngrösse ergibt im Fuzzy-Mengen-Diagramm die folgenden Zugehörigkeitsgrade 

zu den linguistischen Zustandstermen: 

gut µg 0.50 

mittel µm 0.50 

schlecht µs 0 

22) Lofti A. Zadeh, Berkeley-University, California USA, 1965 

36



Aggregation der Zustandskenngrössen einer Teilanlage 

Für jede Zustandskenngrösse werden gemäss Abbildung 17 die Zugehörigkeitsgrade µx zu den 

Zustandstermen schlecht, mittel und gut aus dem Fuzzy-Mengen-Diagramm bestimmt. Anschliessend 

wird das arithmetische Mittel 23) aller Zugehörigkeitsgrade µx ermittelt. Dies ergibt das 

Zustandsprofil der Teilanlage. 

Beispiel: 

Zustandskenngrösse Wert Ermittlung Zugehörigkeitsgrad µx zu Zustandstermen 

gut µg mittel µm schlecht µs 

Lebensdauerkoeffizient 2 0.500 0.500 0 

Sicherheitskoeffizient 1 1.000 0 0 

Störungskoeffizient 2 0.500 0.500 0 

Technisch relevante Kenngrössen 2 0.500 0.500 0 

Hardware- und Softwareversion 3 0 1.000 0 

Ersatzteile 3 0 1.000 0 

Externer Support 3 0 1.000 0 

Energieverbrauch 2 0.500 0.500 0 

Arithmetisches Mittel 

entspricht Zustandsprofil Teilanlage 

0.375 0.625 0 

Tabelle 15: Beispiel Zugehörigkeitsgrad von Zustandskenngrössen zu den Zustandstermen und 

Bildung Zustandsprofil Teilanlage 

Aggregation der Zustandsprofile der Teilanlagen zum Zustandsprofil des Abschnitts 

Aus den Werten der Zustandsterme schlecht, mittel und gut jeder Teilanlage wird das arithmetische 

Mittel berechnet. Beispiel: 

Teilanlage Zugehörigkeitsgrad µx zu Zustandstermen 

gut µg mittel µm schlecht µs 

Energieversorgung 0.500 0.500 0 

Beleuchtung 0.375 0.625 0 

Lüftung 0 0.625 0.375 

Signalisationsmittel 0.500 0.500 0 

Mess- und Überwachungsanlagen 0 0.500 0.500 

Zentrale Einrichtungen 0 0.750 0.250 

Nebeneinrichtungen 0.750 0.250 0 

Bauliche Massnahmen 0 0.750 0.250 

Arithmetisches Mittel 

entspricht Zustandsprofil Abschnitt 

0.266 0.562 0.172 

Tabelle 16: Beispiel Zugehörigkeitsgrad von Teilanlagen zu den Zustandstermen und Bildung 

Zustandsprofil Abschnitt 

23) Das arithmetische Mittel ist als Grenzfall des Operators Fuzzy oder mit γ = 0 definiert: 

µ(µx1(x),...., µxn(x)) = γ∗MAX(µx1(x),...., µxn (x)) + 1/n∗(1-γ)∗(µx1(x)+....+µxn(x)). 

37



Zustandsprofil und Bildung Zustandsklasse 

Das arithmetische Mittel der Zustandsterme µx schlecht, mittel und gut wird auf der Ordinate im 

Diagramm in der Abbildung 17 eingetragen. Durch Ziehen der horizontalen Begrenzungen bei 

den entsprechenden Zustandstermen wird die resultierende Fuzzy-Menge dargestellt. Gemäss 

Beispiel in der Tabelle 16 ergibt sich in Abbildung 17: 

Begrenzung Zustandsterme: gut µg = 0.266, mittel µm = 0.562, schlecht µs = 0.172 

Die resultierende dick schwarz ausgezogene Linie bildet das Zustandsprofil des zu beurteilenden 

Abschnitts. 

Zustandsprofil Abschnitt 

1.00 

0.75 

0.50 

0.25 

gut mittel schlecht 

1 2 3 4 5 

Z 

Resultierende Zustandsklasse 

Abbildung 17: Zustandsprofil und Zustandsklasse 

Die Lage des Schwerpunktes Z auf der Abszisse der sich unter den Begrenzungslinien befindlichen 

Flächen der Zustandsterme führt zur resultierenden Zustandsklasse. 

Im Beispiel: Wert 2.7 gerundet ergibt Zustandsklasse 3. Je nach Zustandsklasse wird der Abschnitt 

in der Massnahmenplanung berücksichtigt. 

38



Beschreibung der Zustandsklassen 

Die Zustandsklassen werden wie folgt beschrieben: 

Zustandsklasse Beschreibung 

1: gut Alle Teilanlagen und Komponenten in gutem Zustand. 

Betriebssicherheit gut. 

2: mittel bis gut Zustand im Allgemeinen gut. Einzelne Teilanlagen und Komponenten 

weisen Mängel auf. Betriebssicherheit gewährleistet. 

3: mittel Zustand befriedigend. Mehrere Teilanlagen und Komponenten 

weisen Mängel und Schäden auf. Die Betriebssicherheit 

kann mit erhöhtem Aufwand gewährleistet werden. 

4: mittel bis schlecht Zustand nicht befriedigend. Teilanlagen und Komponenten 

weisen mehrheitlich Mängel und Schäden auf. Die Betriebssicherheit 

kann mit grossem Aufwand aufrechterhalten werden. 

5: schlecht Die Teilanlagen und Komponenten sind in schlechtem Zustand. 

Die Betriebssicherheit kann nur mit speziellem Aufwand 

und besonderen Massnahmen sichergestellt werden. 

Tabelle 18: Beschreibung der Zustandsklassen 

Zustandsentwicklung 

Prognosen zur Zustandsentwicklung basieren auf der angepassten Extrapolation des zeitlichen 

Verlaufs der Zustandskenngrössen und deren Bewertung. Ausgangspunkt bilden die gespeicherten 

Zeitreihen der Zustandsentwicklung und die Begründungen zum Verlauf. 

Extrapolierte Zustandskenngrössen werden gleich wie aktuelle Grössen zu Zustandsklassen aggregiert. 

Die Prognosen der Zustandsentwicklung als Grundlage für die Massnahmenplanung sind zyklisch 

alle Jahre entsprechend dem Planungshorizont des Gesamtsystems auf 10 Jahre vorzunehmen. 

Bilden Massnahmenvarianten 

Ziel bildet die Abgabe von Massnahmenvorschlägen über den Planungshorizont von 10 Jahren, 

welche notwendig, zweckmässig, verhältnismässig und zumutbar sind. Die Bildung der Massnahmenvarianten 

soll auf Stufe Konzept mit einem angemessenen, nicht zu detaillierten Tiefgang 

erfolgen. 

Das Ergebnis muss dem Prozess Unterhaltsplanung Gesamtsystem erlauben, geeignete Massnahmenpakete 

nach übergeordneten Kriterien zusammenzustellen und zu terminieren. 

Mit Rücksicht auf die Kontinuität der Ausrüstungsplanung steht die ganzheitliche Behandlung 

von Abschnitten im Vordergrund. Werden etappierte Massnahmen vorgeschlagen, darf dies nicht 

zu Teilzuständen führen, deren Betriebssicherheit und Wartungsintensität von Schwachstellen 

beeinflusst wird. 

Nach Abschluss der Massnahmen muss der Einsatz von anforderungsgerechten Anlagen, welche 

eine hohe Zuverlässigkeit, eine optimale Bedienbarkeit und Wartbarkeit und eine lange Lebensdauer 

aufweisen, erreicht sein. 

39



Pro Massnahme sind mehrere Varianten vorzulegen: 

• Variante 1a: Sicherheitsmassnahme bei minimaler Verkehrsführung 

• Variante 1b: Sicherheitsmassnahme bei optimaler Verkehrsführung 

• Variante 2a: Technisch-wirtschaftlich optimale Variante bei minimaler Verkehrsführung 

• Variante 2b: Technisch-wirtschaftlich optimale Variante bei optimaler Verkehrsführung. 

Die Variante 2b ist als volkswirtschaftlich günstigste Lösung grundsätzlich anzustreben. 

• Variante 3a: Alternative in einem anderen Zeitpunkt bei minimaler Verkehrsführung 

• Variante 3b: Alternative in einem anderen Zeitpunkt bei optimaler Verkehrsführung. 

Informationen vom Teilsystem an das Gesamtsystem 

Die Informationen vom Teilsystem an das Gesamtsystem bei der Übergabe von Massnahmenvarianten 

sind im Fachkonzept Unterhaltsplanung Gesamtsystem definiert. Insbesondere umfassen 

diese: 

• Beschreibung der Massnahme 

• Ort der Massnahme 

• Zeitpunkt Ausführung (frühestens, spätestens) 

• Betreiberkosten 

• Verkehrsführung 

• Benutzerkosten 

• Folgekosten 


Das Fachkonzept wurde mit Informatik-Werkzeugen umgesetzt. Gemeinsam mit den Tiefbauämtern 

der Kantone Aargau und Basellandschaft wurden in der Folge Pilotsysteme realisiert. 

Bei der Realisierung der Pilotanlagen konnte auf den in beiden Kantonen vorhandenen Systemen 

für das „Erhaltungsmanagement der technischen Ausrüstung von Strassenverkehrsanlagen“(EMT) 

und dem entsprechenden Know-how aufgebaut werden. Die folgenden Abbildungen 

zeigen das Startmenue mit Zugriff auf die Hauptfunktionen sowie die Gliederung der elektromechanischen 

Anlage mit Zugriff auf die Erfassungs- und Auswertefunktionen der Pilot-Applikation 

für den Kanton Aargau. 

40



Pilotsystem 

Version 1.0/AG 2001 

Copyright: ASTRA 

Fachkonzept: W. Bachofner & Partner 

Anwendungsentwicklung: ASE 

Die wichtigsten Merkmale der Pilotsysteme sind: 

• Erfassung der Teilanlagen nach acht Zustandskenngrössen: Lebensdauerkoeffizient (relatives 

Betriebsalter), Sicherheitskoeffizient (Anzahl sicherheitsrelevante Ausfälle), Anzahl Störungen, 

spezifische technische Kenngrössen, Hardware- und Softwareversionen (Aktualität), Verfügbarkeit 

Ersatzteile, Externer Support, Energieverbrauch (Energieeffizienz). 

• Zustandsbeschreibung (Gegenwart und Prognosen) mit Hilfe der Fuzzy Logik, gestützt auf einheitliche 

Definitionen der linguistischen Terme gut, mittel und schlecht. 

• Erfassung und einheitlicher Einsatz von Bewertungsrichtlinien (Benchmarks) je Anlagetyp. 

• Trendrechnung mit der Methode der kleinsten Quadrate. 

41



• Schnittstelle zur Typensystematik und zum Anlagen-Inventar im Erhaltungsmanagement der 

technischen Ausrüstung von Strassenverkehrsanlagen (EMT). 

• Abbildung der vorhandenen Anlagetypen auf die Teilanlagen nach ASTRA-Kategorien und 

dynamische Zusammenfassung von Objekten in Abschnitte (übergeordnete UPlaNS Anforderung). 

• Erstellung von zusammenfassenden Zustandsprofilen auf den Stufen Teilanlagen und Abschnitt 

mit Fuzzy-Inferenz Methoden. 

Ausblick 

Als Hauptaufgabe nach der Installation der IT-Werkzeuge hat sich erwartungsgemäss die Erfassung 

und Aufbereitung des vorhandenen Inventars und die Einführung der Zustandskenngrössen 

erwiesen. Diese Grundlagen bilden eine Voraussetzung für einen erfolgreichen operativen 

Betrieb von EMT-Systemen und der UPlaNS-Lösung und müssen bei jedem Projekt mit Priorität 

behandelt werden. 

Als nächste Schritte sind vorgesehen: 

• Piloteinsätze operativ vervollständigen. 

• Auswertung der Erfahrungen in den Pilotkantonen. 

• Festlegung der spezifischen technischen Kenngrössen für die wichtigsten Anlagetypen und 

Benchmarks für deren Bewertung. 

• Vergleichende Grundlagen festlegen für die Bewertung der Zustandskenngrösse Energieverbrauch. 

• Methodik für Bildung und Bewertung von Massnahmenvarianten festlegen. 

• IT-Unterstützung für Aufbereitung und Übermittlung der Massnahmenvarianten aus dem Teilsystem 

„Elektromechanische Ausrüstungen“ an das übergeordnete Gesamtsystem UPlaNS. 

• Einführung in weiteren Kantonen. 

42

Vorwort - ASTRA

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