Dynamisches Querprofil im OKSTRA-Prototyping - AKG Software ...
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<strong>Dynamisches</strong> <strong>Querprofil</strong> <strong>im</strong> <strong>OKSTRA</strong>-<strong>Prototyping</strong><br />
Von Dipl.-Ing. (FH) Bernhard Feser<br />
Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen<br />
– vertreten durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) – hat <strong>AKG</strong> den<br />
Forschungsauftrag „<strong>OKSTRA</strong> <strong>Dynamisches</strong> <strong>Querprofil</strong>: Fachliche Modellierung“<br />
bearbeitet. Mit der Forschungsarbeit wurden die theoretischen Grundlagen gelegt.<br />
Zur Basis des Dynamischen <strong>Querprofil</strong>s gehören die <strong>Querprofil</strong>bausteine. Dies<br />
sind Bauelemente, die <strong>im</strong> <strong>OKSTRA</strong>-Katalog mit Geometrie und Parametern definiert<br />
sind, so dass nur der Bausteinname und die Parameter bei einem Transfer<br />
übertragen werden müssen. Bei einem erweiterten Modell hingegen muss zusätzlich<br />
die Bausteingeometrie übergeben werden. Der Prototyp realisierte den<br />
Datenaustausch auf dem <strong>OKSTRA</strong>-überbasierenden Bausteinkatalog. Dabei wurde<br />
die Praxistauglichkeit des Prototyps verifiziert.<br />
<strong>Querprofil</strong>e dynamisch über <strong>Software</strong>grenzen<br />
hinweg zu exportieren, war der Wunsch vieler<br />
Anwender. Bisher konnten nur die Ergebnisse<br />
der <strong>Querprofil</strong>konstruktion übertragen werden. Bei<br />
Änderungen der Aufgabenstellung oder bei sonstigen<br />
Modifikationen musste das gesamte <strong>Querprofil</strong><br />
neu erstellt werden. Ein weiterer Nachteil war, dass<br />
Konstruktionen nur innerhalb einer Anwendung<br />
übertragen werden konnten.<br />
Dynamisch bedeutet zum einen die Anpassung<br />
an Veränderungen von Ausgangsdaten in Bezug<br />
auf Achsen, Gradienten, Gelände, Breiten oder<br />
Querneigung. Dynamisch bedeutet aber auch<br />
die Anpassung von <strong>Querprofil</strong>en an neue fachliche<br />
Anforderungen. Eine Anpassung an geänderte<br />
Ausgangsdaten ist beispielsweise bei einer<br />
Änderung der Fahrbahnbreite notwendig. Eine solche<br />
Anpassung wäre dann z. B. das Abändern einer<br />
Böschung durch eine Stützmauer (siehe hierzu<br />
Abb. 1 und 2).<br />
Erstellung eines Prototyps<br />
Das Konzept des Prototyps wurde von <strong>AKG</strong> unter<br />
der Mitwirkung der <strong>Software</strong>firmen IB&T GmbH,<br />
RIB <strong>Software</strong> AG und OBERMEYER Planen +<br />
Beraten GmbH erstellt. An der Umsetzung des<br />
Prototyps in eine <strong>Software</strong> beteiligten sich <strong>AKG</strong><br />
und OBERMEYER Planen + Beraten. Anlässlich<br />
des 3. <strong>OKSTRA</strong>-Symposiums in Münster wurde<br />
dann dieser Prototyp, der in den beiden Systemen<br />
VESTRA und ProVI integriert wurde, in vier<br />
Phasen vorgeführt.<br />
Erstellung eines Dynamischen <strong>Querprofil</strong>s<br />
Aus einem VESTRA-<strong>Querprofil</strong> mit sechs<br />
Bausteinen wurde das Dynamische <strong>Querprofil</strong><br />
realisiert. Dazu musste dieses an das Dynamische<br />
<strong>Querprofil</strong> angepasst werden. Bei der Fahrbahn<br />
fand ein Schichtenbaustein mit einer Abschrägung<br />
Verwendung. Daran wurden das Bankett und die<br />
Böschung gehängt. Die gesamte Konstruktion<br />
der <strong>Querprofil</strong>e entlang der Achse wurde <strong>im</strong><br />
Dynamischen <strong>Querprofil</strong> abgelegt (siehe hierzu<br />
Abb. 3).<br />
Im weiteren Verlauf wurde das Projekt aus<br />
VESTRA mit Achsen, Gradienten, Geländeprofilen,<br />
Deckenbuch, Statischem <strong>Querprofil</strong> und dem<br />
Dynamischen <strong>Querprofil</strong> exportiert. Im <strong>OKSTRA</strong>-<br />
Format wurden dann die in Abb. 4 gezeigten Profile<br />
in ProVI <strong>im</strong>portiert und dargestellt.<br />
In ProVI kamen daraufhin alle Entwurfsobjekte<br />
wie Achsen, Gradienten, Geländeprofile, Deckenbuch<br />
und auch die <strong>Querprofil</strong>bausteine aus dem<br />
Dynamischen <strong>Querprofil</strong> an. Ebenso wurden die<br />
einzelnen <strong>Querprofil</strong>bausteine samt den dazugehörenden<br />
Parametern übertragen und erfolgreich in<br />
der fachlichen Anwendung von ProVI umgesetzt.<br />
Dies hat zur Folge, dass <strong>im</strong> ProVI-<strong>Querprofil</strong> jeder<br />
Baustein verändert werden kann. Durch einfache<br />
Parameterkorrekturen an den <strong>Querprofil</strong>bausteinen<br />
hat der Anwender beispielsweise Einfluss<br />
auf Böschungsneigung oder Bankettbreite.<br />
Änderung des Dynamischen <strong>Querprofil</strong>s<br />
Zusammen mit dem Dynamischen <strong>Querprofil</strong> wurden<br />
die Bausteine und Parameter, mit denen das<br />
<strong>Querprofil</strong> konstruiert wurde, übertragen. Nun<br />
kann das <strong>Querprofil</strong>, je nach Anforderung, dem<br />
Datenaustausch leicht angepasst werden. In Abb. 5<br />
ist dargestellt, wie be<strong>im</strong> <strong>Querprofil</strong> die Mulden in<br />
die Böschung eingefügt wurden. Hierfür wird die<br />
<strong>Querprofil</strong>bearbeitung von ProVI verwendet und<br />
die Mulde als neuer <strong>Querprofil</strong>baustein eingesetzt.<br />
Alle anderen <strong>Querprofil</strong>daten bleiben erhalten.<br />
Daraufhin wird das Dynamische <strong>Querprofil</strong><br />
wiederum mit dem <strong>OKSTRA</strong> von ProVI<br />
nach VESTRA übertragen (siehe hierzu Abb. 6).<br />
VESTRA übern<strong>im</strong>mt sodann das <strong>Querprofil</strong><br />
in die <strong>Querprofil</strong>bearbeitung. Anders als in<br />
ProVI ist der Baustein „Mulde“ kein eigener<br />
Baustein, sondern <strong>im</strong> Baustein „Böschung“ enthalten.<br />
Die Fachanwendung VESTRA erkennt<br />
den Sachverhalt automatisch und erstellt aus den<br />
Bausteinen „Mulde“ und „Böschung“ einen einzelnen<br />
VESTRA-Baustein. Die Gegenüberstellung<br />
der <strong>Querprofil</strong>bausteine mit den Parametern in<br />
VESTRA und <strong>im</strong> <strong>OKSTRA</strong> ist in Abb. 9 dargestellt.<br />
Hierbei wird die Intelligenz der Fachprogramme<br />
deutlich: Komplexe Bausteine werden be<strong>im</strong> Imoder<br />
Export aus den <strong>OKSTRA</strong>-Bausteinen erstellt.<br />
Änderung der Ausgangsdaten<br />
Eine zentrale Anforderung an das Dynamische<br />
<strong>Querprofil</strong> besteht darin, sich an Ausgangsdaten automatisch<br />
anzupassen. Diese Daten haben Einfluss<br />
auf das Dynamische <strong>Querprofil</strong> und wurden in un-<br />
Dipl.-Ing. (FH)<br />
Bernhard Feser<br />
ist Geschäftsführer<br />
der <strong>AKG</strong> <strong>Software</strong><br />
Research GmbH<br />
und Geschäftsführer<br />
der <strong>AKG</strong> <strong>Software</strong><br />
Consulting GmbH für<br />
den Bereich Produkte.<br />
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serem Beispiel verändert (siehe dazu Abb. 7). Die<br />
Gradiente wurde über das Gelände gehoben, so<br />
dass der Straßenkörper <strong>im</strong> Dammbereich liegt. Des<br />
Weiteren wurde die Querneigung auf ein Dachprofil<br />
geändert. Durch die Änderung der Ausgangsdaten<br />
ergeben sich für das <strong>Querprofil</strong> neue Böschungen.<br />
Erneut erfolgte hier ein Export der Daten aus<br />
VESTRA in den <strong>OKSTRA</strong>. Transportiert wurden<br />
dabei die veränderten Ausgangsdaten und das<br />
Dynamische <strong>Querprofil</strong>. Erneut fand ein Import der<br />
Ausgangsdaten in ProVI statt. Aus den geänderten<br />
Ausgangsdaten und dem Dynamischen <strong>Querprofil</strong><br />
konnte dann wieder das <strong>Querprofil</strong> berechnet werden<br />
(siehe hierzu Abb. 8).<br />
Die mehrfache <strong>Querprofil</strong>übertragung mit dem<br />
Dynamischen <strong>Querprofil</strong> von <strong>OKSTRA</strong> und die<br />
mehrfache Veränderung <strong>im</strong> Querschnitt stellen die<br />
Funktionsfähigkeit dieses Datenaustausches unter<br />
Beweis.<br />
Statisches und <strong>Dynamisches</strong> <strong>Querprofil</strong><br />
Im <strong>OKSTRA</strong> wird zwischen einem Statischen<br />
und einem Dynamischen <strong>Querprofil</strong> unterschieden.<br />
Be<strong>im</strong> Statischen <strong>Querprofil</strong> handelt es sich<br />
um die Ergebnisse, wie sie aus dem Dynamischen<br />
<strong>Querprofil</strong> oder anderen Verfahren berechnet werden.<br />
Das Statische <strong>Querprofil</strong> beinhaltet Profillinien<br />
(Datenart 66), Profilflächen (Datenart 54) als<br />
Objekte und weitere Informationen, das Dynamische<br />
<strong>Querprofil</strong> dagegen die Konstruktionsvorschrift<br />
für die <strong>Querprofil</strong>e. Letzteres erstellt aus den<br />
<strong>Querprofil</strong>bausteinen <strong>Querprofil</strong>e und daraus als<br />
Ergebnis Statische <strong>Querprofil</strong>e. Das Statische und<br />
das Dynamische <strong>Querprofil</strong> werden <strong>im</strong> <strong>OKSTRA</strong><br />
zu jeder Trasse mit übergeben. Damit lässt sich nachprüfen,<br />
ob die Dynamischen <strong>Querprofil</strong>e auch <strong>im</strong><br />
Zielsystem wieder korrekt berechnet wurden. Dies<br />
hat sich gerade be<strong>im</strong> Erstellen des Prototyps als besonders<br />
hilfreich erwiesen. Abweichungen in den<br />
Berechnungen, Unklarheiten in den Definitionen<br />
der Datenmodelle oder Bereiche, an die zuvor<br />
nicht gedacht wurde, konnten sofort sichtbar gemacht<br />
werden. Hier zeigte sich, dass ein umfassendes<br />
Datenmodell wie der <strong>OKSTRA</strong> Möglichkeiten<br />
zur Kontrolle von Daten bietet, die eine einzelne<br />
Schnittstelle nicht mitbringt. Das hilft zu verhindern,<br />
kleinere Unst<strong>im</strong>migkeiten zu übersehen, wie<br />
z. B. die unterschiedliche Berechnung der Mulden<br />
oder die Definition der Schicht-Abschrägung in<br />
Abb. 10.<br />
Abb. 1: <strong>Dynamisches</strong> <strong>Querprofil</strong>: Änderung von Ausgangsdaten durch die Veränderung der Fahrbahnbreite.<br />
Das <strong>Querprofil</strong> passt sich der neuen Fahrbahnbreite automatisch an.<br />
Abb. 2: <strong>Dynamisches</strong> <strong>Querprofil</strong>: Änderung der fachlichen Anforderung. Aufgrund einer neuen Gegebenheit<br />
muss anstatt der Böschung eine Stützmauer verwendet werden.<br />
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Abb. 3: In VESTRA erstelltes<br />
<strong>Dynamisches</strong><br />
<strong>Querprofil</strong><br />
aus <strong>OKSTRA</strong>-<br />
<strong>Querprofil</strong>bausteinen<br />
Abb. 4: In ProVI <strong>im</strong>portiertes<br />
<strong>Dynamisches</strong><br />
<strong>Querprofil</strong>, das in<br />
VESTRA erstellt<br />
wurde<br />
Abb. 5: In ProVI<br />
wurden Mulden<br />
in die Böschungen<br />
über <strong>OKSTRA</strong>-<br />
Profilbausteine eingebaut,<br />
was zeigt, wie<br />
sich eine Änderung<br />
des Dynamischen<br />
<strong>Querprofil</strong>s leicht erreichen<br />
lässt.<br />
Abbildung 6: In<br />
VESTRA <strong>im</strong>portiertes<br />
<strong>Dynamisches</strong><br />
<strong>Querprofil</strong> mit<br />
den Mulden, die<br />
<strong>im</strong> Dynamischen<br />
<strong>Querprofil</strong> in ProVI<br />
eingefügt wurden<br />
Abb. 7: In VESTRA<br />
wurden die Ausgangsdaten<br />
für das <strong>Querprofil</strong><br />
verändert. Aus<br />
dem Einschnitt wurde<br />
durch Abänderung der<br />
Gradiente ein Damm<br />
und die Fahrbahn änderte<br />
sich mit einseitiger<br />
Querneigung auf<br />
Dachprofil.<br />
Abb. 8: In ProVI wurden<br />
die veränderten<br />
Ausgangsdaten wie<br />
Gradiente und Querneigung<br />
übergeben. Aus<br />
den neuen Daten und<br />
dem Dynamischen<br />
<strong>Querprofil</strong> wurde dann<br />
das neue <strong>Querprofil</strong> berechnet.<br />
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Erkenntnisse aus dem <strong>Prototyping</strong><br />
Der Austausch von <strong>Querprofil</strong>konstruktionen von<br />
einem <strong>Querprofil</strong>programm in ein anderes über<br />
<strong>OKSTRA</strong> auf der Grundlage des Dynamischen<br />
<strong>Querprofil</strong>s hat gezeigt, dass dies sehr leicht möglich<br />
ist und das Dynamische <strong>Querprofil</strong> seinen<br />
Anforderungen gerecht wird. Innerhalb des<br />
Prototyps wurden viele Detailprobleme aufgezeigt<br />
und gelöst.<br />
Auch hat sich gezeigt, dass be<strong>im</strong> Datenaustausch<br />
über Katalogbausteine die meisten <strong>Querprofil</strong>konstruktionen<br />
übertragen werden können. Weiterhin<br />
wurde die Erkenntnis gewonnen, dass momentan<br />
eine Geometrie in den Bausteinen nicht übertragen<br />
werden muss. Der Datenaustausch über<br />
Katalogbausteine bietet weit mehr Möglichkeiten<br />
als bisher angenommen.<br />
Weiterhin war zu sehen, dass das Dynamische<br />
<strong>Querprofil</strong> auch geeignet ist für den Datenaustausch<br />
zwischen unterschiedlichsten <strong>Querprofil</strong>programmen.<br />
Bei diesem Prototyp bestätigte<br />
sich, dass <strong>Querprofil</strong>konstruktionen zwischen einem<br />
linienorientierten <strong>Querprofil</strong>programm (ProVI)<br />
und einem flächenorientierten <strong>Querprofil</strong>programm<br />
(VESTRA) sehr gut möglich sind.<br />
Das Dynamische <strong>Querprofil</strong> ist mithin für den<br />
Datenaustausch von <strong>Querprofil</strong>konstruktionen<br />
ganz verschiedener Programme voll einsetzbar.<br />
Als weitere Erkenntnis wurde gewonnen, dass der<br />
<strong>OKSTRA</strong> mit diesem Dynamischen <strong>Querprofil</strong><br />
nicht Weiterentwicklung bzw. Innovation in den<br />
<strong>Software</strong>häusern einschränkt, sondern zukünftig<br />
auch völlig neue <strong>Querprofil</strong>konstruktionen entwickelt<br />
werden können. Die Beschränkung auf die<br />
tatsächlich eingerechneten Bausteine und deren<br />
Parameter bleibt das Know-how für die Erstellung<br />
von <strong>Querprofil</strong>en bei den Anwendern und ihrer<br />
<strong>Software</strong>. Der befürchtete Transfer von Know-how<br />
bleibt aus.<br />
Weiteres Vorgehen<br />
Die beschriebene Vorgehensweise bei der<br />
Bearbeitung des Forschungsauftrages „<strong>OKSTRA</strong><br />
<strong>Dynamisches</strong> <strong>Querprofil</strong>: Fachliche Modellierung“<br />
hat sich als richtig erwiesen. Der hierzu erarbeitete<br />
Bericht wurde um die Erkenntnisse aus<br />
dem <strong>Prototyping</strong> erweitert. Als erstes sollte das<br />
Ergebnis, dass die meisten <strong>Querprofil</strong>e mit dem<br />
Katalogmodell übergeben werden können, durch<br />
weitere <strong>Querprofil</strong>bausteine ausgebaut werden.<br />
Dazu haben sich die beteiligten Firmen auch bereit<br />
erklärt. Dadurch, dass dies auf ehrenamtlicher Basis<br />
geschieht, ist leider nur schwer abzuschätzen, wann<br />
die Bausteindefinition abgeschlossen sein wird. Das<br />
Dynamische <strong>Querprofil</strong> hat sich als einsatzfähig erwiesen<br />
und die Erwartungen voll und ganz erfüllt.<br />
Es wird sich bald in der Anwendung durchsetzen.<br />
Abb. 9: Gegenüberstellung der <strong>Querprofil</strong>bausteine mit den<br />
Parametern in VESTRA und <strong>im</strong> <strong>OKSTRA</strong><br />
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Abb. 10: Übertragung der Statischen und Dynamischen <strong>Querprofil</strong>e <strong>im</strong> <strong>OKSTRA</strong>. Abweichungen können<br />
schnell und einfach festgestellt werden.<br />
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