Digitale Zwillinge: neue Maßstäbe für den Bundesfernstraßenbau

Die Digitalisierung verändert den Bundesfernstraßenbau grundlegend. Digitale Zwillinge eröffnen neue Möglichkeiten für die Planung, den Bau und den Betrieb von Straßeninfrastrukturen. Sie ermöglichen eine präzisere Entscheidungsfindung, verbessern die Instandhaltung und tragen zu einer effizienteren Ressourcennutzung bei.

Warum Digitale Zwillinge im Bundesfernstraßenbau unverzichtbar sind

Von der ersten Entwurfsphase bis zur langfristigen Wartung – Digitale Zwillinge helfen, Prozesse zu optimieren und kostspielige Fehler zu vermeiden. Sie ermöglichen Simulationen, um Bauabläufe besser zu koordinieren und stellen sicher, dass Wartungsmaßnahmen rechtzeitig und gezielt erfolgen.

Ein zentraler Vorteil liegt in der datenbasierten Steuerung. Durch eine kontinuierliche Aktualisierung des Digitalen Zwillings können Veränderungen an der Infrastruktur frühzeitig erkannt werden. Dies reduziert ungeplante Eingriffe und verlängert die Lebensdauer von Straßen, Brücken und weiteren Bauwerken.

Kernvorteile Digitaler Zwillinge für den Bundesfernstraßenbau:

• Effiziente Planung: Simulationen und digitale Modelle sorgen für eine verbesserte Abstimmung zwischen allen Beteiligten.
• Optimierte Bauprozesse: Durch digitale Steuerung können Verzögerungen und Kostensteigerungen minimiert werden.
• Bessere Instandhaltung: Sensoren und Echtzeitdaten ermöglichen eine vorausschauende Wartung und reduzieren ungeplante Sperrungen.
• Nachhaltigkeit: Durch datengetriebene Entscheidungen können Ressourcen gezielter eingesetzt und CO₂-Emissionen reduziert werden.

Von der Theorie zur Praxis: Einsatzbereiche Digitaler Zwillinge

Digitale Zwillinge bilden Straßeninfrastrukturen in Echtzeit ab. Dadurch ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten:

• In der Planungsphase können verschiedene Bauvarianten simuliert und optimiert werden. Dies hilft, langfristige Betriebskosten bereits vor Baubeginn zu berücksichtigen.
• Im Bauprozess ermöglichen digitale Modelle eine präzisere Steuerung der Abläufe. So lassen sich Materialeinsatz, Verkehrsführung und Bauzeiten effizienter planen.
• Während des Betriebs liefern Sensoren Daten über den Zustand der Straßen und Brücken. So können frühzeitig Maßnahmen eingeleitet werden, um Schäden zu vermeiden oder gezielt zu beheben.
• Digitale Zwillinge bieten zudem Potenzial für die nachhaltige Gestaltung von Infrastrukturen. Die digitale Analyse von Verkehrsdaten kann beispielsweise helfen, Engpässe zu erkennen und den Verkehrsfluss zu optimieren. Dadurch lassen sich nicht nur Staus reduzieren, sondern auch Umweltbelastungen minimieren.

„Digitale Zwillinge sind der Schlüssel für eine vorausschauende und ressourcenschonende Instandhaltung der Straßeninfrastruktur.“ 

– Dr. Jens Fleischhauer, Leiter Referat Innovationen und Internationale Zusammenarbeit 

Rahmendokument als Leitlinie für die Umsetzung

Die Bedeutung des Digitalen Zwillings Bundesfernstraßen wird im aktuellen Rahmendokument von BIM Bundesfernstraßen detailliert beschrieben. Es legt Grundlagen für die Definition, Nutzung und Weiterentwicklung des Digitalen Zwillings in der Straßeninfrastruktur fest. Insbesondere geht es darum, wie BIM-Daten strukturiert und genutzt werden können, um den Digitalen Zwilling als lebendes Modell über den gesamten Lebenszyklus hinweg nutzbar zu machen.

„Der Digitale Zwilling Bundesfernstraßen soll BIM-Methoden mit Echtzeitdaten verbinden und eine Grundlage für die digitale Steuerung und Optimierung der Straßeninfrastruktur schaffen.“

– Sven Eggert, Referat Innovationen und Internationale Zusammenarbeit 

BIM als Basis für den Digitalen Zwilling

BIM (Building Information Modeling) bildet die Grundlage für den Digitalen Zwilling Bundesfernstraßen. Die BIM-Methodik ermöglicht eine strukturierte, durchgängige Datenverarbeitung und legt damit den Grundstein für:

• Detaillierte Planungsmodelle, die in den Digitalen Zwilling übergehen
• Bessere Vernetzung und Datennutzung über den gesamten Lebenszyklus
• Effizientere Prozesse in Bau, Betrieb und Erhaltung

Durch die konsequente Nutzung von BIM-Daten als Basis des Digitalen Zwillings wird ein echtes digitales Abbild der Straßeninfrastruktur geschaffen. Dies erleichtert nicht nur die Überwachung und Wartung, sondern eröffnet neue Möglichkeiten für die vorausschauende Instandhaltung und Optimierung der Verkehrssteuerung.

Testfelder als Innovationstreiber für den Digitalen Zwilling

Um die Einführung des Digitalen Zwillings im Bundesfernstraßenbau weiter voranzutreiben, sind im Masterplan BIM Bundesfernstraßen sogenannte „BIM-Testfelder Digitaler Zwilling“ vorgesehen. Diese sollen in bestehende Infrastrukturen integriert werden und durch eine konsequente Datenstrategie als Innovationstreiber und -vorbereiter dienen.

Ein zentraler Bestandteil ist die weitreichende Anwendung von Open Data- und Open-Source-Prinzipien. Dadurch wird die technische Vernetzung neuer Lösungen und Tools für Digitale Zwillinge iterativ und modular unterstützt, was die praktische Umsetzbarkeit deutlich beschleunigt.

Ein weiteres Ziel der Testfelder ist die Demonstration praxisbezogener Prozesse. Diese können gezielt auf verschiedene Infrastrukturtypen angewendet werden – von freien Strecken über Brücken bis hin zu Tunneln. Die enge Interaktion zwischen Mensch und Technik soll dabei weiterentwickelt und für alle Bereiche der Bundesfernstraßen optimiert werden.

Die Testfelder leisten somit einen wichtigen Beitrag, um die Vielfalt der physischen Infrastruktur abzubilden und den praktischen Mehrwert des Digitalen Zwillings für das gesamte Straßennetz aufzuzeigen.