Digitale Zwillinge von Brücken und Straßenabschnitten in einem System zusammenführen – für ein datenbasiertes Erhaltungsmanagement.
Das Projekt im Überblick
| Themenbereich | BIM und Digitaler Zwilling |
| Projektart | Forschungsprojekt, gefördert im Rahmen der mFUND-Initiative des BMV |
| Projektstatus | Laufend, seit August 2023 bis November 2026 |
| Standort | Demonstratorprojekt Tunnel Hochwald, Thüringen |
| Projektpartner | Projektpartner Ruhr-Universität Bochum (Lehrstühle Informatik im Bauwesen sowie Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb), Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt), elevait GmbH & Co. KG, BUNG Ingenieure AG, LocLab Consulting GmbH; Die Autobahn GmbH des Bundes (zwei Niederlassungen) als assoziierte Partner |
| Verbundkoordinator | Ruhr-Universität Bochum, Bochum |
Worum geht es?
Mehr als 90 Prozent der rund 284 Straßentunnel im Bundesfernstraßennetz verfügen über kein digitales Bauwerksmodell. Wichtige Informationen zu Bauwerk, technischer Ausstattung und Betrieb liegen häufig nur in analogen Unterlagen oder unterschiedlichen Datenformaten vor. Das erschwert die Wartung und Instandhaltung der Tunnel und führt zu hohem technischem und administrativem Aufwand.
Hier setzt das Forschungsprojekt DIDYMOS an: Mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) sollen digitale Bauwerksmodelle weitgehend automatisiert aus vorhandenen Unterlagen erstellt werden. Zusammen mit Zustands- und Betriebsinformationen bilden sie die Grundlage für Digitale Zwillinge, die eine effizientere und vorausschauende Erhaltung von Straßentunneln ermöglichen sollen.
Die entwickelten Verfahren werden am Beispiel des Tunnels Hochwald in Thüringen erprobt und validiert.
Was wird im Projekt entwickelt und erprobt?
Im Mittelpunkt steht die KI-gestützte Erstellung digitaler Bestandsmodelle. Dafür werden drei unterschiedliche Arten von Informationen erfasst und miteinander verknüpft:
- Bauwerksgeometrie: Mithilfe von KI werden vorhandene 2D-Pläne automatisiert ausgewertet, um die Geometrie des Tunnels digital zu rekonstruieren.
- Baulicher Zustand: KI-Verfahren erkennen und klassifizieren Schäden wie Risse, Abplatzungen oder freiliegende Bewehrung auf Prüfbildern. Informationen aus Prüfberichten helfen dabei, die Schäden räumlich zuzuordnen.
- Betriebstechnische Ausstattung: Anhand von Durchfahrtvideos, 3D-Punktwolken und technischen Unterlagen werden Ausstattungselemente wie die Tunnellüftung erkannt und im digitalen Modell verortet.
Die Informationen werden in einem Digitalen Zwilling zusammengeführt und mit weiteren Daten, etwa aus Sensorik, Wartung und Inspektion, verknüpft.
Darauf aufbauend entwickelt das Projektteam digitale Anwendungen zur Darstellung und Bewertung des Bauwerkszustands sowie Strategien für ein vorausschauendes Erhaltungsmanagement.
Welche Ergebnisse liegen bereits vor?
Erste KI-Verfahren zur automatisierten Auswertung von Bauwerksplänen, Prüfbildern und Prüfberichten wurden bereits prototypisch entwickelt. Auch die Erkennung und räumliche Zuordnung ausgewählter Elemente der Tunnelbetriebstechnik aus Videos und Punktwolken ist gelungen.
Eine Nutzerbedarfsanalyse mit 14 Experteninterviews hat darüber hinaus wichtige Anforderungen und Anwendungsfälle identifiziert. Im Fokus stehen unter anderem die Tunnellüftung und die baulichen Tunnelinnenschalen. Erste Konzepte für digitale Dashboards zur Darstellung der Zustandsinformationen liegen ebenfalls vor.
Bis zum Projektabschluss Ende November 2026 sollen die entwickelten Verfahren in einem Demonstrator zusammengeführt und anhand von zwei Anwendungsfällen erprobt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in Handlungsempfehlungen für den Einsatz Digitaler Zwillinge im Bundesfernstraßennetz ein.
Welchen Nutzen bietet das Projekt?
DIDYMOS soll den Aufbau Digitaler Zwillinge für bestehende Straßentunnel deutlich vereinfachen und damit die Grundlage für ein effizienteres, datenbasiertes Erhaltungsmanagement schaffen.
Tunnelbetreiber und Tunnelleitzentralen erhalten einen besseren Überblick über den Zustand der Bauwerke und ihrer technischen Ausstattung. Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen können so gezielter geplant, Ausfallzeiten und Sperrungen perspektivisch reduziert werden.
Auch für Fachkräfte vor Ort ergeben sich Vorteile: Relevante Informationen zu Bauteilen und technischen Anlagen können direkt im räumlichen Zusammenhang abgerufen werden, etwa über mobile Endgeräte. Das erleichtert die Orientierung und reduziert Suchzeiten.
Die entwickelten Methoden und Datenstrukturen sollen auf weitere Tunnel und Anwendungsfälle übertragbar sein. So werden Ansätze aus DIDYMOS bereits im Projekt Twin4Energy für das digitale Energiemanagement von Straßentunneln aufgegriffen.
Die Projektergebnisse sind prototypisch und noch nicht als einsatzfähige Produkte verfügbar.