Eine Verkehrsinfrastruktur für die Zukunft braucht Resilienz über den gesamten Lebenszyklus
Steigende Nachfrage, alternde Anlagen sowie Klimarisiken und cyber-physische Bedrohungen erfordern einen neuen Ansatz für Planung, Bau und Instandhaltung von Verkehrsnetzen
Es reicht heute nicht mehr aus, dass Verkehrssysteme Mobilität ermöglichen, sie müssen diese auch unter zunehmend extremen und volatilen Bedingungen zuverlässig aufrechterhalten. Damit wird der Wandel zum entscheidenden Faktor für jede Entscheidung.
Ob Verkehrsnetze die an sie gestellten Anforderungen erfüllen, entscheidet sich nicht mehr allein zum Zeitpunkt des Baus, sondern erst über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Dabei sind die Herausforderungen von Anfang an konsequent zu berücksichtigen. Das sind insbesondere:
- demografische Veränderungen – Steigende Nutzungszahlen und die Urbanisierung führen immer häufiger zu Engstellen.
- alternde Anlagen – Ein großer Teil der Verkehrsinfrastruktur nähert sich seinem technischen Lebensende.
- digitaler Wandel – Neben Beton und Stahl bilden heute digitale Tools und Systeme das Rückgrat für Planung, Bau und Betrieb von Verkehrsnetzen.
- Klimawandel – Konstruktionen müssen auch Extremwetterereignissen standhalten.
- Resilienz – Es wächst das Bewusstsein für die elementare Bedeutung der Verkehrssysteme für die Gesellschaft, Wirtschaft und Sicherheit.
Von Engpässen zu neuen Kapazitäten
Die Personenverkehrsleistung in der EU-27 ist in den letzten Jahrzehnten deutlich gestiegen und erreichte nach Zahlen der Europäischen Umweltagentur 2019 einen Höchststand von rund sechs Billionen Personenkilometern, 2022 wurde bereits wieder das Vor-Corona-Niveau erreicht. Auch der Schienenpersonenverkehr wächst: 2024 wurden laut Eurostat in der EU 443 Milliarden Personenkilometer mit der Bahn zurückgelegt – 5,8 % mehr als 2023 und der höchste Wert seit Beginn der Datenerhebung im Jahr 2004.
Diese steigende Nachfrage trifft jedoch auf begrenzte physische Gegebenheiten der Anlagen. Zudem sorgt die Urbanisierung weltweit für Engpässe in Eisenbahn- und Straßenkorridoren.
Gleichzeitig erreichen zahlreiche kritische Anlagen derzeit das Ende ihrer vorgesehenen technischen Lebensdauer oder haben diese bereits überschritten. So ist laut Europe’s Rail ein großer Teil der europäischen Eisenbahntunnel und -brücken über 50 Jahre alt. Sie wurden damit nach Vorschriften und Normen konstruiert, die den heutigen strengeren Anforderungen nicht mehr entsprechen.
Entscheidungen über Ausbau, Instandhaltung, Erneuerung oder Ersatz der Verkehrsinfrastruktur dürfen in dieser Situation nicht auf Vermutungen basieren. Es braucht vielmehr präzise Einsichten in den Zustand, die Belastbarkeit und den Lebenszyklus der Anlagen durch Datenmodellierung von Portfolios. Indem Planer verstehen, wie Verschleiß, Ausfallrisiko, Leistung und Lebenszykluskosten zusammenhängen, können sie Instandhaltungsmaßnahmen und Investitionen datenbasiert priorisieren und mithilfe vorausschauender Szenarien und Anlagensimulationen den aktuellen Betrieb visualisieren und erkennen, wie nah ein Verkehrsnetz an seinen Kapazitätsgrenzen ist.
Projektbeispiel West-Link (Västlänken), Schweden
Die Umgestaltung zu einem Durchgangsbahnhof eröffnet bislang nicht nutzbare Kapazitäten für die gesamte Region. Das Projekt zeigt: Anstatt punktuelle Nachbesserungen durchzuführen, ist es oft sinnvoller, Infrastruktur neu zu konzeptionieren, um die zukünftige Nachfrage zu bewältigen.
Digitale Modelle als Grundlage für resiliente Infrastruktur
Die digitale Ebene der Infrastruktur gewinnt weiter an Bedeutung für Instandhaltung, Betrieb und Planung und damit für die Widerstandsfähigkeit von Verkehrsnetzen. Tools wie Enterprise-Asset-Management- (EAM) Systeme sowie digitale Zwillinge digitalisieren nicht nur Prozesse, sondern verändern auch die Entscheidungshierarchie.
Projektbeispiel Randselva-Brücke, Norwegen
Damit war gewährleistet, dass alle Beteiligten auf der Grundlage einer einzigen, konfliktfreien Informationsquelle arbeiteten. Die Ergebnisse: Baufehler wurden erheblich reduziert und es entstand ein umfangreicher digitaler Zwilling, der die Instandhaltungsstrategie über Jahrzehnte hinweg prägen wird.
Die Steigerung von Kapazität und Leistungsfähigkeit bestehender Schienennetze erfordert zunehmend technologische Transformationen wie das Europäische Eisenbahnverkehrsleitsystem (ERTMS). Die Migration ist jedoch weit mehr als die Einführung einer neuen Technologie: Sie erfordert die langfristige Planung und Koordination von Anlagen, Erneuerungsmaßnahmen und Investitionen über unterschiedliche Lebenszyklen hinweg.
Damit wird die ERTMS-Migration zu einer zentralen Asset-Management- und Portfolioplanungsaufgabe.
Projektbeispiel Schweizerische Bundesbahnen (SBB)
Ein optimierter Migrationsplan reduzierte so Spitzenbelastungen und Investitionskosten um 45 %. Das zeigt: Werden technologische Transformation, datenbasierte Portfoliosteuerung und Lebenszyklusplanung verbunden, lassen sich Netzkapazität, Investitionen und Anlagenentwicklung langfristig aufeinander abstimmen.
Eine umfangreiche digitale Transformation ist auch die Migration zum Europäischen Eisenbahnverkehrsleitsystem (ERTMS). Die damit angestrebte Vereinheitlichung der Steuerung ist mit teils widerstreitenden Einschränkungen hinsichtlich Budget, Verfügbarkeit und technologischer Reife verbunden. Durch einen datengetriebenen Ansatz zur Identifikation dieser Einschränkungen konnte ein optimierter Migrationsplan entwickelt werden, der Spitzenbelastungen verringerte und die Investitionskosten um 45 % reduzierte. Das zeigt: Wenn technologische Transformation aus einer Lebenszyklusperspektive geplant wird, kann sowohl finanzielle als auch operative Resilienz erreicht werden.
Verkehrssysteme sind Basis für Sicherheit und wirtschaftliches Wachstum
Angesichts der zunehmenden Verflechtung digitaler Systeme und physischer Steuerungsmechanismen muss die Infrastruktur widerstandsfähig sein, auch gegenüber cyber-physischen Störungen, disruptiven Ereignissen und systemischer Verwundbarkeit. Das Europäische Parlament hebt explizit hervor, dass das transeuropäische Verkehrsnetz (TEN-T) für die wirtschaftliche Stabilität, Resilienz und Sicherheit der EU von entscheidender Bedeutung ist. Im Rahmen der Military-Mobility-Strategie der EU wurden erstmals zweckgebundene Mittel für die militärische Mobilität in Höhe von rund 1,7 Milliarden Euro bereitgestellt.
Um die Kontinuität von Mobilität und Logistik zu gewährleisten, ist eine integrierte Sicherheitsphilosophie erforderlich, die die Silos zwischen zivilen und militärischen Fähigkeiten überwindet. Simulationen komplexer dynamischer Systeme zeigen, wie Netzwerke unter verschiedenen zukünftigen Bedingungen funktionieren, von veränderten Planungsanforderungen bis hin zu gravierenden Finanzengpässen. Im Bereich der „Total Defence“ lässt sich so bewerten, wie zivile Infrastruktur die Logistik unter Belastung unterstützen kann. Damit ist die nationale Widerstandsfähigkeit fest in das Verkehrsnetz eingebunden.
Klimarisiken standhalten, ökologische Nachhaltigkeit unterstützen
Resilienz benötigen Verkehrssysteme auch, um den zunehmenden starken Regenfällen, Überschwemmungen und Hitzewellen standzuhalten. Dabei geht es jedoch nicht nur um eine Reaktion auf den Klimawandel, sondern auch darum, Verantwortung für mehr Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft zu übernehmen.
Projektbeispiel Straßenbahn von Tampere, Finnland
Sie erhielt als erstes Straßenbahnsystem des Landes eine BREEAM-Infrastruktur-Zertifizierung und zeigt, dass moderne Infrastruktur leistungsstark sein und gleichzeitig zur Kreislaufwirtschaft und ökologischen Nachhaltigkeit beitragen kann.
Warum AFRY
Der Schwerpunkt von unserem strategischen Asset Management liegt auf Verkehrsanlagen aber auch im Bereich Energie.
Wir arbeiten interdisziplinär, um eine zweckmäßige, resiliente und attraktive Umgebung zu schaffen.
Dabei verfolgen wir stets das Ziel, einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Verkehrsinfrastruktur zu leisten, die zur Sicherheit und Leistungsfähigkeit des Verkehrs – und damit der ganzen Gesellschaft – beiträgt.
