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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen von Monitoringmaßnahmen. Entwicklung eines Konzepts für die Analyse von Nutzen und Kosten von Monitoringmaßnahmen

Economic feasibility studies of structural health monitoring. Development of a concept for the analysis of benefits and costs of monitoring measures

Beschrieben wird ein einfach anzuwendendes und praxistaugliches Konzept zur Bestimmung des wirtschaftlichen Nutzens von Monitoringüberwachung an Brückenbauwerken. Als Einflussgrößen der Wirtschaftlichkeitsrechnung müssen berücksichtigt werden: die Schädigung der Brücke und deren erwartete zeitliche Entwicklung, die Zuverlässigkeit der Brücke, sämtliche Wirkungen der Brücke auf übergeordnete Systeme (Verkehrssystem, Gesellschaft, Wirtschaft, Umwelt), die Kosten der Instandsetzung und die Installations- und Unterhaltskosten des Monitorings. Das entwickelte Konzept erlaubt es, den Nutzen von Monitoringmaßnahmen in Funktion von diesen Einflussgrößen zu bestimmen. Es basiert auf der Value of Information Analyse, die ihrerseits auf der Bayes’schen prä-posteriori Entscheidungsanalyse aufbaut. Das Konzept ist praxisnah aufgebaut und berücksichtigt das etablierte Expertenwissen. Es nutzt das Schwellwertmonitoring und ist allgemein ausgelegt, um breit anwendbar zu sein. Es ist nicht schadensspezifisch, monitoringsystemspezifisch oder brückentypspezifisch. Getroffene Annahmen und Vereinfachungen zielen darauf ab, das Konzept für die Bestimmung des Nutzens bei bestehender Brückenvorschädigung in der Praxis ohne vertiefte Kenntnisse der probabilistischen Modellierung und der Zuverlässigkeitsrechnung anwendbar zu machen. Dabei wird insbesondere darauf geachtet, welche Informationen dem Entscheidungsträger vor der Installation des Monitoringsystems zur Verfügung stehen und verwendet werden können. Nach den einleitenden Kapiteln werden in Kapitel 2 die Grundlagen zusammengestellt. Die Bestimmung der Kosten infolge von Verkehrsbehinderungen hat dabei eine große Bedeutung. In Kapitel 3 wird die Bayes’sche Entscheidungsfindung und deren Anwendung auf die Nutzenbestimmung von Monitoring erläutert. In Kapitel 4 wird das Konzept zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit von Monitoringmaßnahmen dargelegt sowie die Kostenbestimmung infolge von Verkehrsbehinderungen unter Verwendung von Informationen aus einem Verkehrsmodell erklärt. In Kapitel 5 wird eine Methode dargestellt, mit der sich ohne automatisierte Berechnung im Verkehrsmodell die gesamtwirtschaftlichen Effekte ermitteln lassen. In Kapitel 6 ist die Umsetzung des Konzepts in einem Microsoft Excel-Tool detailliert beschrieben. In Kapitel 7 und 8 wird das Konzept und das Excel-Tool auf zwei reale Praxisbeispiele angewendet, um die Wirtschaftlichkeit der Monitoringstrategie zu untersuchen. Basierend darauf wird eine Entscheidungsempfehlung für oder gegen die Installation des Monitoringsystems gegeben. Abschließend wurden aufgrund der Erkenntnisse aus diesem Forschungsprojekt weitere Forschungs- und Entwicklungsmöglichkeiten identifiziert. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: This report describes an easy to use and practical concept to determine the economic benefits of monitoring of bridge structures. As influencing variables have to be taken into account: the damage to the bridge and its expected development over time, the reliability of the bridge, all effects of the bridge on superordinate systems (traffic system, society, economy, environment), the costs of repair and, last but not least, the installation and maintenance costs of the monitoring. The concept developed makes it possible to determine the benefit of monitoring measures as a function of these parameters. It is based on the Value of Information Analysis, which in turn builds on Bayesian pre-posteriori decision analysis. The concept is practically oriented and takes established expert knowledge into account. It uses threshold value monitoring and is designed to be broadly applicable. It is not damage specific, monitoring system specific or bridge type specific. Assumptions and simplifications made aim at making the concept applicable for the determination of the benefit in case of existing bridge damage in practice without in-depth knowledge of probabilistic modelling and reliability analysis. Special attention is paid to the information that is available and can be used by the decision maker before the monitoring system is installed. After the introductory chapters, chapter 2 compiles the basic principles. The determination of the costs resulting from traffic obstructions is of great importance in this context. In chapter 3, Bayesian decision making and its application to the benefit determination of monitoring is explained. Chapter 4 presents the concept for determining the cost-effectiveness of monitoring measures and also explains how to determine the costs of traffic congestion using information from a traffic model. Chapter 5 presents a method for determining the macroeconomic effects in the transport model without automated calculation. Chapter 6 describes in detail how to implement the concept in a Microsoft Excel-Tool. In chapters 7 and 8 the concept and the Excel-Tool are applied to two real practical examples in order to examine the economic efficiency of the monitoring strategy. Based on this, a decision recommendation for or against the installation of the monitoring system is given. Finally, further research and development opportunities were identified based on the findings of this research project. (A)

Language

  • German

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01761916
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • ISBN: 978-3-95606-531-6
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jan 4 2021 10:05AM