Hamburg Port Authority
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Markus Meyer-Westphal
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Der digitale Zwilling der Köhlbrandbrücke in seiner Version als “Reallabor” (s. Exkurs) ist als Pilotprojekt ein wichtiger Beitrag zum Masterplan “Digitaler Zwilling Bundesfernstraßen” des Bundesverkehrsministeriums. Dabei ist er vor allem ein Vermittler zwischen Gegenwart und Zukunft, zwischen Bürgern und Politik: Durch das Reallabor kann jeder und jede BürgerIn die digitale Kopie des anderen, realen Zwillings mit seinen realen Zustandsdaten in einer sicheren Umgebung online erkunden.
Exkurs: Was ist ein Reallabor? → Definition der Bundesministerien: Unter einem Reallabor verstehen wir einen zeitlich und oft räumlich oder sachlich begrenzten Testraum, in dem innovative Technologien oder Geschäftsmodelle unter realen Bedingungen erprobt werden.
customQuake verantwortet die gesamte Anwendungsentwicklung des digitalen Zwillings und hat in einem zweijährigen Vorprojekt zusammen mit den auf Brücken spezialisierten Ingenieuren von MKP und der Hamburg Port Authority als Betreiber der ikonischen Großbrücke die grundlegenden technischen und Anwendungskonzepte sowie das gesamte User Interface des digitalen Zwilling entworfen.
Mit dem veröffentlichten Reallabor ist eine sichere Umgebung mit begrenztem Datenvolumen und darin zusätzlich eine spielerische Guided Tour entstanden, bei der durch die High-Tech-Überwachung und aggregierte Zustandsanalysen spannende Szenarien durchgespielt und vermittelt werden. So ist die Tech-Neuheit nicht nur für SpezialistInnen zugänglich, sondern für jede/n, der/die einen Blick in die Zukunft modernen Infrastrukturmanagements machen möchte.
Basierend auf dem smartBRIDGE Hamburg Projekt können im Reallabor verschiedene Aspekte der Brückenwartung und des Brückenmonitoring als prädiktive Instandhaltung von Infrastrukturbauwerken anschaulich getestet werden. Eine echte Fernüberwachung am digitalen Zwilling und die Zugänglichkeit der Brücke ist durch die dreidimensionale Darstellung erheblich verbessert und voll synchronisiert mit einer zweidimensionalen menübasierten Führung, sodass eine Exploration der Brücke und ihrer Daten natürlich und intuitiv erfolgt.
Dabei erfolgt die eigentliche Zustandsüberwachung über vier Datenquellen: Bestandsunterlagen der Brücke, Ergebnisse der zyklischen, klassischen Brückenprüfungen nach DIN 1076, Echtzeitdaten aus umfangreicher Sensorik sowie diagnostischen Daten aus speziellen Einzelüberwachungen.
Neben allen durch die Brückenprüfer dokumentierten Schäden erzeugen die insgesamt 520 Neigungs-, Belastungs-, Beschleunigungs-, Dehnungs- und Schallemissions-Sensoren, genauso wie Wind-, Temperatur-, Regen-, Pegel- und Feuchtesensoren sowie Kameras laufend eine Fülle an Daten. Diese werden zusammen mit Ergebnissen der Bauwerksprüfung nach den Vorgaben der gültigen Brückenregulatorik, RI-EBW-PRÜF, in Form von Zustandsindikatoren (Condition Indicators und Partial Condition Indicators) aggregiert und dargestellt. Sie helfen, den physischen Zustand der Brücke anschaulich darzustellen, fortlaufend zu überwachen und bei Bedarf die Daten in die Tiefe bis auf den einzelnen Sensor zu analysieren. Damit werden frühzeitig Anzeichen von Materialermüdungen und Schäden sowie Umgebungseinflüsse durch Wetter und Verkehr detektiert und durch entsprechende Darstellungen und Meldungen transparent gemacht. Der Zustand selbst zeigt sich in der klassischen SVD-Note (Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit) in jeder Bauwerksstrukturebene - vom einzelnen Bauteil bis zum Gesamtbauwerk.
Im Reallabor ermöglichen exemplarische Sammlungen von Sensordaten, verschiedene Szenarien von Verkehrs-, Umwelt und Schadenseinwirkungen zu testen und zu erforschen. Dafür werden beispielhafte typische Fälle vorgestellt, analysiert und aussagekräftige Erläuterungen geliefert. Am Reallabor wird erkennbar, wie die Zukunft des Brückenmonitorings aussieht. Ohne Frage wird das auch den Arbeitsaufwand der Brückenüberwachung verringern. Bereits der Zeitaufwand für die vorschriftsmäßige handnahe Inspektion kann durch digitale Zwillinge und Anwendungen, wie customQuake sie in verwandten Projekten entwickelt, reduziert werden, da sowohl die Aufnahme als auch die Einsichtnahme des Zustands remote und vor Ort deutlich vereinfacht werden und darüber hinaus viele Analysen durch die Sensorik und Diagnostik bereits vorweg automatisch erzeugt werden.
Unsere Guided Tour führt intuitiv durch das gesamte Programm und gibt in drei exemplarischen Szenarien die Möglichkeiten wieder, sodass ein Stück der innovativen Zukunft bereits jetzt für jedermann zugänglich gemacht werden konnte. Als customQuake sind wir stolz darauf, ein Teil dieses Projektes sein zu dürfen und dass das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) ein so gutes Resümé zieht:
Bundesverkehrsminister Dr. Volker Wissing:“Durch das digitale Zusammenspiel dieser Informationen kann schnell erkannt werden, wie stark die Belastung ist, an welchen Stellen Schäden drohen und wo rechtzeitig instand gesetzt werden muss. So kann schneller reagiert werden, weil das Verhalten der Brücke prognostizierbarer wird.”
Mehr und tiefgehende Informationen sind hier in der Publikation des BMDV “Digitaler Zwilling von Brücken - Beitrag zum Masterplan Digitaler Zwilling Bundesfernstraßen” zu finden. Darin fundierte Hintergründe, Szenarien und Antworten auf unzählige Herausforderungen für die Mobilität der Zukunft.
Und natürlich sollte nun jeder und jede, die bis hierher gelesen hat, unbedingt hier das Reallabor ganz alleine erkunden: Registrierung in zwei einfachen Schritten, aufrufen und staunen. So spannend, man möchte “gute Unterhaltung” wünschen.