Artikel: Produktivität & Innovationen
Mit der Dachstrategie „Starke Schiene“ hat die DB InfraGO AG einen konkreten Fahrplan für die Sanierung und den Neu- und Ausbau der Schieneninfrastruktur formuliert. Um diese Herausforderungen – gemeinsam mit der Bauwirtschaft – zu meistern, hat sich das Cluster „Produktivität & Innovation“ das Ziel gesetzt, die Produktivität von z.B. Bauverfahren durch innovative Lösungsansätze zu steigern. Dabei setzen wir auf Maßnahmen, die beispielsweise Baumaterialien, Bauverfahren oder Bauprozesse zukünftig schneller, effizienter und innovativer gestalten.
Highlights
Baustoffe der Zukunft
Im Zuge der „Grünen Transformation“ muss auch im Bereich des Bausektors eine Zeitenwende erfolgen. Der Einsatz herkömmlicher Materialien muss in seiner baustofflichen Zusammensetzung und Ausführungsmenge reduziert werden. Neben der materiellen Ebene muss auch die Ausführungsgeschwindigkeit gesteigert werden. Beide Bereiche zahlen positiv auf eine CO2-Reduktion ein. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen innovative Baustoffe auch im Bereich der Eisenbahninfrastruktur eingesetzt werden. Dazu wurde die Arbeitsgruppe „Baustoffe der Zukunft“ eingeführt. Hier werden, wie das Schaudiagramm zeigt, anhand eines übergeordneten Manteldokuments die Bereiche aus Ultra-Hochfesten-Faser-Baustoff (UHFB), Textil- und Carbonbeton sowie dem Öko-Beton beleuchtet.
Das detaillierte Manteldokument sowie die Anlagen finden Sie unter „Downloads“ (siehe rechte Leiste).
Anhand detaillierter Schwerpunkthefte zu den o.g. Bereichen der innovativen Baustoffe, soll so eine übergeordnete Planungshilfe entstehen, die dem planenden Ingenieur, die möglichen Einsatzbereiche aufzeigen soll. Damit diese Werkstoffe verlässlich in dem Bahnbetrieb eingeführt werden können, soll zusätzlich ein Monitoring anhand faseroptischer Messtechnik appliziert werden. Dadurch kann im µm-Bereich z.B. die Interkation zwischen Bestandsstruktur und innovativem Werkstoff besser analysiert und das Tragverhalten verstanden werden.
Viele dieser Werkstoffe wurden erst im Bereich des Hochbaus entwickelt und finden jetzt den Einsatz im Infrastrukturbereich. Merkmale dieser neuen Werkstoffe sind eine hohe Festigkeit bei gleichzeitiger Querschnittsreduktion, der Einsatz von nichtmetallischer Bewehrung und hohen Frühfestigkeiten im Abbindeprozess. Vorrangig sollen diese Baustoffe im Bereich der Instandhaltung von Bestandsbauwerken im Netz der Bahn eingesetzt werden, um die zukünftige, sichere Weiternutzung der Anlage sicher zu stellen. Die Überlegungen der Verstärkung beim Bauen im Bestand wurden in der Arbeitsgruppe aber auch auf den Sektor des Neubaus fortgeführt. So wurde der erste in Deutschland realisierte UHFB-Verbund-Bahnbrückenquerschnitt als Demonstrator konzipiert und im Zuge der Chemnitzer Eisenbahntage ausgestellt. Teilnehmer der Veranstaltung haben die Stabilität als veränderliche Last getestet und wollten Verformungen hervorrufen, um ein Signal von den Faseroptischen-Sensoren zu erzeugen, siehe Abbildung.
Zusammengefasst verfolgt das Schwerpunkt-Cluster der „Baustoffe der Zukunft“ folgende Themenfelder:
- Verschlankung baukapazitiver Vorgänge
- Fertigteilbauweise fördern
- Leichtere Bauteile entwerfen = Besseres Handling auf der Baustelle
- Erhöhung der Pünktlichkeit, da kürzere Bauzeiten
- Erreichung der „Klimaneutralen Infrastruktur“
- Schlankere Querschnitt
- Dauerhafte Tragwerke
- Verlängerung der Nutzungsdauer (von Erhalt & Neubau)
Bauen im Winter
Zielstellung: Bauspitzen im Frühjahr, Sommer und Herbst entschärfen
Die saisonal bedingten Bauspitzen im Frühjahr, Sommer und Herbst führen im Bahnsystem regelmäßig zu erheblichen Engpässen:
- In der Bauwirtschaft: Ressourcen wie Fachkräfte, Maschinen und Material sind stark begrenzt.
- Bei der DB AG: Personal in Bereichen wie Planung, Vermessung, Fahrdynamik und Abnahmeprüfungen ist überlastet.
- Betriebliche Kapazitäten: Sperrzeiten für Bauarbeiten sind schwer zu koordinieren.
Ziel ist es daher, die Kapazitäten, die in den Wintermonaten zur Verfügung stehen, besser zu nutzen, um Engpässe in den Hauptbauphasen zu entschärfen. Im ZIB-Forum „Bauen im Winter“ wurden konkrete Lösungsansätze entwickelt, die den Winterbau gezielt fördern und die Baumengen gleichmäßiger über das Jahr verteilen.
Lösungen und Ergebnisse
- Maßnahmenportfolio für den Winterbau: Ein konkretes Portfolio mit 21 Arbeiten aus den Bereichen Oberbau, Oberleitung und Bauvorbereitung, die ein geringes Risiko bei winterlichen Bedingungen aufweisen, wurde gemeinsam mit der Bauwirtschaft entwickelt. Diese Arbeiten dienen als Orientierung für Projekte, die auch bei schwierigeren Wetterbedingungen sicher und effizient durchgeführt werden können.
- Gezielte Auswahl von Netzsegmenten basierend auf Klimadaten: Eine detaillierte Analyse der Klimadaten in Deutschland wurde durchgeführt, um Streckensegmente in verschiedenen Klimazonen (warm, mittel, kalt) zu identifizieren. Diese Segmente wurden nach ihrer Netzbedeutung (Hoch ausgelastetes Netz +, hoch ausgelastetes Netz, S-Bahn, mittel ausgelastetes Netz) differenziert.
Ergebnis: Die Auswahl weniger kritischer Netzsegmente für den Winterbau ermöglicht eine flexiblere und effizientere Nutzung der verfügbaren Kapazitäten. Bei einem wetterbedingten Ausfall kann schneller eine alternative Sperrpausen gefunden werden.
In einem weiteren Schritt wurden die Klimadaten mit dem Maßnahmenportfolio kombiniert. Somit steht eine Tabelle mit Empfehlungen zur Verfügung, die sowohl nach Netzsegment als auch nach Klimasegment gefiltert werden kann.
Das Gesamtergebnis steht nun (DB-intern) als Dashboard mit Empfehlungen für den Winterbau zur Verfügung und kann verwendet werden. Im Dashboard können Strecken, Bautaktkorridore oder auch Betriebsstellen und Klimazonen gefiltert werden. Neben den empfohlenen Arbeiten steht eine Geovisualisierung zur Verfügung. - Einführung eines Wetterdialogs: Ein verbindlicher „Wetterdialog“ zwischen Auftraggeber und Auftragnehmern soll fünf Tage vor Baubeginn von Maßnahmen zwischen November und März eingeführt werden. Dieser ermöglicht eine flexible Anpassung an aktuelle Wetterbedingungen.
Ergebnis: Durch den „Wetterdialog“ werden Chancen für den Winterbau optimal genutzt und Risiken sowie Kosten minimiert. Bei nicht einvernehmlichen Entscheidungen erfolgt die Abwicklung wie bisher, jedoch mit verbesserter Planungsqualität und höherem Arbeitsschutz.
Zusammenfassung
Mit diesen Lösungsansätzen werden die Baumengen im Winter maximiert, sofern es das Wetter zulässt, wobei die vorhandenen Kapazitäten besser als bisher genutzt werden. Die Ergebnisse des ZIB-Forums zeigen, dass Winterbaumaßnahmen, insbesondere in milden bis warmen Klimazonen, zu über 90% erfolgreich durchgeführt werden können. Eine gezielte Planung und Kooperation im Winterbau wird somit entscheidend dazu beitragen, die saisonalen Bauspitzen im Bahnsystem zu entschärfen und eine gleichmäßigere Auslastung über das Jahr hinweg zu erreichen.
Laufende Maßnahmen
Maßnahme | Ziel |
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P.5 Frühzeitiges Einholen von Genehmigungen | Bereitstellung des Regelwerks der Bahn für externe Nutzer |
I.1 Stärkung Rolle Planungskoordinator | Bei verschiedenen Bauprojekten (ESTW-MN) sind unterschiedliche Planer (LST, Oberbau etc.) zu koordinieren: diese Rolle soll eindeutiger beschrieben und eingefordert werden (inkl. Erstellung eines Standardleistungsbilds und Entscheidungsmatrix zum Einsatz von Planungskoordinatoren) |
3.4.1.5 Überarbeitung des aktuellen Mastsortiments für Betonmaste (B-Mast) |
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S.2.2 Optimierte Standards für Planungs- und Bauverfahren mit Lean-Methoden |
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S.2.3 Qualifizierungssystematik Lean Construction | Mitarbeiter bei Auftragnehmer und Auftraggeber sollen gemeinsames und gleiches Verständnis von Vorgehen, Methoden und Tools miteinander teilen |
I.3 Tunnel-im-Tunnel-Erneuerung mit Fertigteilen (vorher S.1.6) Wird durch die Region geleitet | Durch Einsatz von Fertigteilen statt Spritzbeton in Bestandstunneln sollen Sperrpausenzeiten verkürzt und Qualität erhöht werden |
I.4 Innovative Planungsmethoden |
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Automatisierte Planprüfung |
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Bauen im Winter |
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Digitales Aufmaß | Digitalisierter und automatisierter Abrechnungsprozess (digitale Erfassung des Baufortschritts, Kopplung von Bau-SOLL-Modellen an LV-Vereinbarung eines digitalen Datenformats mit Planern und Bau-AN) |
Baustoffe der Zukunft |
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BIM2Rail (Verkehrsstation/Schiene/LST) |
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Beendete Maßnahmen
(2019-2023)
Maßnahme | Ziel | Ergebnis |
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3.4.1.2 Fertigteilfundamente zur Verwendung für Stahlmaste (abgebrochen) | Für das Stellen von Oberleitungs-Stahlmasten werden häufig Ortbetonfundamente erstellt. Dabei müssen am Gleis Absicherungs-, Schalungs- und Betonierarbeiten durchgeführt werden. Durch die Erstellung von fabrikgefertigten Fundamenten kann die Qualität verbessert und Aushärtezeiten des Betons vermieden werden. |
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3.4.1.1 Verwendung Fertigteilfundamentköpfe für Rammpfähle mit aufgeschweißtem Rohr | Zeitersparnis bei Gründungsarbeiten für OLA-Mastfundamente für Stahlmaste |
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3.4.2 „Einsatz schienengebundener Technik OLA Neu-/ Umbauten“ Steckbrief | Vereinfachung Anforderungen an Bediener für schienengebundene Geräte (kein Führerschein gem. Tfz-Führerscheinverordnung TfV) | Einführung eines Tfz-Führerschein „light“ für Bediener von Geräten |
MN 3.4.3 „Zulassung für Zwei-Wege-Fahrzeuge/schienengebundene Geräte neu strukturieren“ |
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I.2 Baubetriebliche Anforderungen an die Planung |
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MN 3.4.1.3 „Verzicht auf Unterstopfung der Mastfüße (abgebrochen) | Durch den Verzicht auf Unterstopfung sollte ein Arbeitsschritt beim Stellen von Stahlmasten eingespart und gleichzeitig die Qualität hinsichtlich des Erkennens von Korrosion verbessert werden. |
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P.1 Qualitätssicherung Planungsergebnisse |
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P.1. 1 Qualifizierung externe Planer LST | Erhöhung Planungsqualität und Vermeidung Revisionsschleifen | Erweiterung Anforderung der Funktionsausbildung „Fachplaner LST“ auf externe Anbieter von Planungsleistungen LST abgeschlossen (Abschluss der Schulungsmaßnahmen externer Planer im September 2021) |
P.3 Etablierung ungebrochener digitaler Datenfluss | Einsparung Ressourcen durch durchgehende elektronische Datenhaltung |
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P.4 Quality Gates AN für bessere Qualität | Reduzierung Fehlleistungskosten |
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P.7 Sicherstellung ausreichender Logistikinfrastruktur |
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V.2 Überjährige zusammengefasste Umbaulose inkl. GMT | Kostenreduzierung/Baubeschleunigung durch Nutzung Innovationen | Favorisierte Vertragslösung: Paketausschreibung, diese ist im Rahmen Expertenkreis Fahrbahn (Linienfunktion) weiterzuentwickeln |
V.3 Mehr Transparenz im Vorfeld v. Vergaben u. i. Vergabeverfahren | Steigerung Wettbewerb |
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V.4 Winterbau | Ausdehnung Bauaktivitäten auf Winter für Ausweitung Baukapazität und Glättung Spitzen Infrastrukturbelastung |
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V.5 Entzerrung Zuschlag und Baustart | Steigerung Wettbewerb |
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V.6 Vereinfachungen im Präqualifikationssystem |
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S.1.1 Entscheidungsprozess Gleisbau | Erhöhung Verfügbarkeit Fahrweg |
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S.1.2 Bauverfahren Hybridbrücke | Einsparpotenzial von bis zu 10 % der Sperrpausendauer (ggf. unter
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S. 1.3 Bauverfahren Gewölbebrücken | Weiternutzung historischer Eisenbahnbrücken: zielgerichtet Bauwerksdiagnostik, Optimierung der Nachweisführung, Finanzierungswürdigkeit für die gesamte Gewölbebrücke, Ableitung der grundhaften Generalsanierung |
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S.2.1 Konzept zur partnerschaftlichen Bauvorbereitung | Verhinderung Verschwendungen durch unkoordinierten Baubeginn/-ablauf |
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S.7 Ermöglichung Nebenangebote/ | Kostenreduzierung und Erhöhung Sperrpauseneffizienz |
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S.9 Handlungssicherheit bei Vertragsabweichungen | Erhöhung Personaleffizienz |
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D.1 Durchführung einer Probebaustelle/ Feldfabrik |
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Ortstermin zwischen DB/BW zur Klärung Anforderungen an Testumgebung durchgeführt |
D.2.1 Digitale Plattform Bau | Schaffung einer gemeinsamen Ablage (AG-AN) für vertragsrelevante Dokument |
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D.2 Digitalisierung elektronische Bauabrechnung | Effizienzsteigerung durch Prozess-optimierung |
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D.3 ZIB-Forum | MN D.3 wird in das Folgeformat ab 2022 überführt, ZIB-Forum im Frühjahr 2023, ist als Regelprozess etabliert | |
D.8 Regelwerk digital zur Verfügung stellen |
| Regelwerk kann digital abgerufen werden |
D.9 DB mindbox | Kostenreduzierung/Baubeschleunigung durch Nutzung Innovationen |
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