PCN – Pavement Classification Number: Ein umfassender Leitfaden

Einleitung

Das Pavement Classification Number (PCN)-System ist ein Grundpfeiler des modernen Flughafenbetriebs, der Sicherheit und der Planung. Es bietet eine standardisierte, leicht verständliche Möglichkeit für Flughäfen weltweit, die Tragfähigkeit ihrer Befestigungen—Start- und Landebahnen, Rollbahnen und Vorfelder—an alle Beteiligten wie Ingenieure, Piloten, Fluggesellschaften und Aufsichtsbehörden zu kommunizieren.

Das PCN-System stellt sicher, dass Flugzeuge nicht auf Befestigungen betrieben werden, die über ihrer strukturellen Kapazität liegen, was andernfalls kostspielige Schäden und Sicherheitsrisiken mit sich bringen würde. Das Verständnis des PCN ist für alle, die in der Flughafenplanung, im Betrieb oder im Luftfahrt-Ingenieurwesen tätig sind, unerlässlich.

Was ist PCN?

PCN (Pavement Classification Number) ist ein international anerkannter Zahlenwert, kombiniert mit einem vierstelligen Code, der die Tragfähigkeit einer Flughafenbefestigung beschreibt. Er ermöglicht einen direkten Vergleich mit der Belastung eines Flugzeugs auf dieser Befestigung (gemessen durch die Aircraft Classification Number, oder ACN), was sichere und effiziente Flugzeugbewegungen gewährleistet.

Ein typischer PCN-Code sieht so aus: 65/R/B/W/T. Jeder Teil liefert wichtige Informationen:

• 65: Numerischer Festigkeitswert
• R: Starre Befestigung (Beton)
• B: Mittlere Untergrundfestigkeit
• W: Kein Reifendruck-Limit
• T: Ermittelt durch technische Bewertung

Historischer Kontext und die Notwendigkeit der Standardisierung

Vor dem PCN wurde die Befestigungsstärke als maximal zulässiges Gewicht für bestimmte Fahrwerksarten angegeben—ein umständliches System, das besonders bei internationalen Operationen zu Missverständnissen führte. Das Fehlen eines globalen Standards sorgte für Verwirrung, Ineffizienzen im Betrieb und Sicherheitsrisiken.

Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) begegnete diesem Problem 1981 mit der Einführung des ACN-PCN-Systems. Die Federal Aviation Administration (FAA) und andere Behörden übernahmen es bald und verankerten die Methodik in ICAO Annex 14 und FAA Advisory Circular 150/5335-5C. Seither ist das PCN-System die globale Sprache für die Festigkeit von Flughafenbefestigungen.

Das ACN-PCN-System

Aircraft Classification Number (ACN)

Die Aircraft Classification Number (ACN) quantifiziert die Belastungswirkung eines bestimmten Flugzeugs auf eine Befestigung, unter Berücksichtigung von Gewicht, Fahrwerkskonfiguration, Reifendruck sowie Art und Festigkeit der genutzten Befestigung. Jedes Flugzeug hat mehrere ACN-Werte, abhängig von:

• Befestigungstyp (flexibel oder starr)
• Untergrundkategorie (A–D)

Liegt der ACN eines Flugzeugs unter oder gleich dem PCN der Befestigung und überschreitet der Reifendruck nicht das zulässige Limit, darf das Flugzeug uneingeschränkt betrieben werden. Andernfalls ist der Betrieb eingeschränkt oder verboten.

Flugzeughersteller veröffentlichen ACN-Werte in Flug- und Planungsunterlagen, und Behörden führen ACN-Datenbanken für den operativen Einsatz.

Befestigungsarten im PCN

Flexible Befestigung (“F”)

Flexible Befestigungen bestehen typischerweise aus Asphalt, der Lasten durch ein Schichtsystem verteilt. Die Belastung wird seitlich verteilt und nimmt mit zunehmender Tiefe ab.

• Vorteile: Geringere Baukosten, leichtere Reparaturen, Anpassungsfähigkeit
• Schwächen: Anfällig für Spurrinnenbildung und Verformung unter hohen, wiederholten Lasten, besonders bei schwachem Untergrund oder hohem Reifendruck

Starre Befestigung (“R”)

Starre Befestigungen bestehen aus Betonslab aus Portlandzement und verteilen die Lasten überwiegend durch Biegung der Platte.

• Vorteile: Hohe Haltbarkeit, bessere Leistung auf schlechtem Untergrund, längere Lebensdauer
• Schwächen: Höhere Anfangskosten, aufwendigere und teurere Reparaturen, empfindlich gegenüber Untergrundunregelmäßigkeiten

Untergrundkategorie (A–D)

Der Untergrund ist der Boden oder die Tragschicht unter der Befestigung. Seine Festigkeit ist entscheidend für die Leistungsfähigkeit und wird wie folgt eingeteilt:

• A (hoch)
• B (mittel)
• C (niedrig)
• D (sehr niedrig)

Für flexible Befestigungen wird das California Bearing Ratio (CBR) verwendet, für starre Befestigungen der Bettungsmodul (k-Wert).

• A: CBR ≥13, k ≥120 MN/m³
• B: CBR 8–13, k 60–120
• C: CBR 4–8, k 25–60
• D: CBR <4, k <25

Die Bestimmung des Untergrunds erfordert geotechnische Untersuchungen, oft mit Methoden wie dynamischem Kegelsondentest oder Plattenbelastungsversuchen.

Zulässiger Reifendruck (W, X, Y, Z)

Der Reifendruck beeinflusst den Verschleiß der Befestigung, insbesondere bei flexiblen Oberflächen. PCN-Codes beinhalten ein Reifendruck-Limit, eingeteilt in:

• W: Kein Drucklimit
• X: Bis 218 psi (1,5 MPa)
• Y: Bis 145 psi (1,0 MPa)
• Z: Bis 73 psi (0,5 MPa)

Das Überschreiten des zulässigen Reifendrucks kann insbesondere bei älteren oder dünneren flexiblen Befestigungen zu Spurrinnen oder Oberflächenschäden führen.

Bewertungsmethoden: Technische (“T”) vs. Verfahren mit benutzenden Flugzeugen (“U”)

Technische Bewertung (T):

• Umfasst detaillierte ingenieurtechnische Analysen mit Pavement-Design-Software (z. B. FAARFIELD, COMFAA)
• Berücksichtigt Aufbau, Materialien, Untergrund und prognostizierten Flugzeugverkehr
• Erforderlich für Neubauten und größere Sanierungen
• Bietet hohe Genauigkeit und Einhaltung von Vorschriften

Verfahren mit benutzenden Flugzeugen (U):

• Basierend auf Betriebserfahrung mit dem schwersten Flugzeug, das die Befestigung ohne sichtbare Schäden nutzt
• Wird angewendet, wenn technische Daten begrenzt oder nicht verfügbar sind
• Weniger präzise; sollte überprüft werden, wenn sich die Flugzeugmischung ändert

Fünfteiliger PCN-Code: Format und Interpretation

Ein vollständiger PCN-Code sieht so aus: 43/R/B/X/T

• 43: Numerischer Wert (Befestigungsfestigkeit; je höher = stärker)
• R: Befestigungstyp (R = starr, F = flexibel)
• B: Untergrundfestigkeit (A = hoch, B = mittel, C = niedrig, D = sehr niedrig)
• X: Zulässiger Reifendruck (W, X, Y, Z)
• T: Bewertungsmethode (T = technisch, U = Verfahren mit Flugzeugen)

Dieses Format ermöglicht eine universelle, eindeutige Berichterstattung und Vergleichbarkeit.

Wie der ACN-PCN-Vergleich in der Praxis funktioniert

Bevor ein Flugzeug für eine bestimmte Start- oder Landebahn, Rollbahn oder ein Vorfeld zugelassen wird, vergleichen Betreiber den ACN des Flugzeugs (bezogen auf Befestigungstyp und Untergrundkategorie) mit dem veröffentlichten PCN:

• Wenn ACN ≤ PCN: Betrieb ohne Einschränkung
• Wenn ACN > PCN: Betrieb kann eingeschränkt sein oder eine ingenieurtechnische Analyse erfordern; Risiko von Befestigungsschäden steigt

Ein Überschreiten des PCN um mehr als 10 % (flexibel) oder 5 % (starr) wird in der Regel ohne spezielle Bewertung nicht empfohlen.

Untergrundfestigkeit: CBR und k-Wert im Detail

• CBR (California Bearing Ratio): Misst die Tragfähigkeit des Bodens und wird für flexible Befestigungen verwendet.
• k-Wert (Bettungsmodul): Misst die Steifigkeit des Untergrunds und wird für starre Befestigungen verwendet.

Höhere Werte bedeuten stärkere Untergründe, die bei gleicher Tragfähigkeit eine geringere Befestigungsdicke erfordern.

Reifendruck und Lebensdauer der Befestigung

Hohe Reifendrücke—wie sie bei modernen Jets üblich sind—können flexible Befestigungen erheblich beanspruchen und zu schnellem Verschleiß führen. Daher ist das Reifendruck-Limit im PCN-Code entscheidend, um Spurrinnen und Oberflächenschäden zu verhindern, die Lebensdauer zu verlängern und Wartungskosten zu senken.

PCN und Flughafeninfrastruktur-Planung

PCN-Werte sind grundlegend für:

• Festlegung, welche Flugzeuge welche Befestigungen nutzen können
• Planung zukünftiger Erweiterungen oder Erneuerungen
• Priorisierung von Wartung und Instandsetzung
• Einhaltung von Vorschriften (FAA, ICAO)
• Investitionsbegründung und Pavement-Management

Der PCN wird im FAA-Formular 5010 (USA) und weltweit in Aeronautical Information Publications (AIP) veröffentlicht.

Bestimmung des PCN: Schritt für Schritt

1. Erfassung der Befestigungsdaten: Dicke, Materialien, Zustand
2. Untersuchung des Untergrunds: CBR- oder k-Wert-Prüfung
3. Flotten-Daten: Gewichte, Fahrwerke, Reifendruck
4. Auswahl der Bewertungsmethode: Technische (bevorzugt) oder Verfahren mit Flugzeugen
5. Berechnung des PCN: Mit zugelassener Software oder empirischen Daten
6. Bericht und Veröffentlichung: In allen regulatorischen und betrieblichen Dokumenten
7. Regelmäßige Überprüfung: Besonders nach Reparaturen, Erneuerungen oder Änderungen im Flugzeugmix

Praktisches Beispiel

Angenommen, eine Startbahn hat einen PCN von 50/F/B/X/T. Eine Boeing 737-800 hat einen ACN von 45 (für flexibel, mittlerer Untergrund) und einen Reifendruck von 180 psi. Da ACN < PCN und der Reifendruck < 218 psi (Kategorie X) liegt, kann das Flugzeug uneingeschränkt betrieben werden.

Ein schwereres Flugzeug mit einem ACN von 60 würde hingegen eine Sondergenehmigung benötigen oder das Risiko eingehen, die Befestigung zu beschädigen.

PCN in regulatorischen Dokumenten

• FAA-Formular 5010: Master Record für US-Flughäfen; enthält PCN-Werte für alle Startbahnen
• ICAO AIP: Aeronautical Information Publication, verpflichtend für alle internationalen Flughäfen
• Interne Pavement-Management-Systeme: Für kontinuierliche Überwachung, Wartung und Planung

Fortgeschrittene Themen: Overlay-Design, Ermüdung und Lebenszyklus

Overlay-Design

Bei einer Befestigungserneuerung (Overlay) muss der PCN oft neu berechnet werden, um die neue Struktur widerzuspiegeln. Dies ist besonders relevant, da sich die Flugzeugflotten entwickeln und die Befestigung altert.

Ermüdungslebensdauer und kumulativer Schaden

Der PCN stellt einen Kompromiss zwischen sicherem Betrieb und akzeptabler Lebensdauer der Befestigung dar und berücksichtigt die kumulative Belastung. Überlastungen beschleunigen die Ermüdung und können zu vorzeitigen, teuren Reparaturen führen.

Die Zukunft des PCN: Digitales Management und Smart Airports

Mit dem Aufkommen digitaler Pavement-Management-Systeme werden PCN-Werte heute in intelligente Flughafenplattformen integriert. Diese Systeme nutzen Echtzeitdaten und prädiktive Analysen, um Wartung zu optimieren, PCN-Werte zu aktualisieren und nachhaltiges Flughafenausbau zu ermöglichen.

Fazit

Das Pavement Classification Number (PCN)-System ist unverzichtbar für einen sicheren, effizienten und nachhaltigen Flughafenbetrieb weltweit. Durch eine klare, standardisierte Sprache für die Befestigungsstärke ermöglicht der PCN Flughäfen, die Infrastruktur auf die Anforderungen der modernen Luftfahrt abzustimmen, Investitionen zu schützen und die Einhaltung internationaler Standards zu gewährleisten. Ob als Flughafenmanager, Ingenieur, Pilot oder Regulierer—das Verständnis und die Anwendung des PCN-Systems sind der Schlüssel für ein sicheres Pavement-Management.

Verwandte Begriffe

• ACN (Aircraft Classification Number)
• Flexible Befestigung
• Starre Befestigung
• Untergrundkategorie
• Reifendruck
• Technische Bewertung
• Verfahren mit benutzenden Flugzeugen
• FAA Advisory Circular 150/5335-5C
• ICAO Annex 14

Weiterführende Literatur

• ICAO Annex 14 – Aerodromes
• FAA Advisory Circular 150/5335-5C
• FAA Form 5010

Möchten Sie mehr über PCN oder das Pavement-Management am Flughafen erfahren?

Kontaktieren Sie uns oder vereinbaren Sie eine Demo , um zu sehen, wie fortschrittliche Pavement-Analysen und präzise PCN-Berichte Ihren Flughafen zukunftssicher machen können.