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Report (Bericht) zugänglich unter
URL: http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2011/140/


Prüfung von Sensoren für Glättemeldeanlagen

Testing sensors for units reporting slippery conditions

Badelt, Horst ; Breitenstein, Jürgen ; Fleisch, Jürgen ; Häusler, Gerd ; Scheurl, Simon ; Wendl, Alfons

Bundesanstalt für Straßenwesen

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Deutschland , Forschungsbericht , Glatteis , Prüfverfahren , Sensor
Freie Schlagwörter (Englisch): Black ice , Germany , Research report , Sensor , Test method
Collection: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 62 Winterdienst
Institut: Abteilung Straßenverkehrstechnik
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe V: Verkehrstechnik
Bandnummer: 146
ISBN: 978-3-86509-539-8
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 03.08.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Die Kenntnis des Straßenzustandes und des Wetters ist eine Voraussetzung für die Steuerung des Winterdienstes. Je genauer der Zeitpunkt eines Glättebeginns vorhergesagt werden kann, desto zielgerichteter kann ein Winterdiensteinsatz begonnen werden. Ziel ist es, eine Glätte mit möglichst geringen Mitteln zu vermeiden und schnell zu beseitigen. Glättemeldeanlagen stellen ein wesentliches Hilfsmittel für diese Informationen dar. Mit ihren Sensoren in und an der Fahrbahn liefern sie Messwerte für die Vorhersage einer winterlichen Glätte. Vergleiche zwischen Anlagen von unterschiedlichen Herstellern unter gleichen Bedingungen erbrachten teilweise erhebliche Unterschiede bei den Messwerten der Sensoren. Hieraus resultierten unterschiedliche zeitliche Vorhersagen für einen möglichen Glättebeginn, die nicht alle für einen zielgerichteten Winterdienst nutzbar waren. Eine Bewertung der Sensorqualität war in vielen Fällen aufgrund fehlender Prüfverfahren nicht möglich. Die Bundesanstalt für Straßenwesen hat daraufhin eine Reihe von Prüfverfahren entwickelt. Dabei wurden nach Möglichkeit Verfahren gewählt, die den Praxisbedingungen weitgehend entsprechen. Anhand neuer Erkenntnisse bei diesen Entwicklungsarbeiten konnten auch Anforderungen an die Sensorik genauer spezifiziert werden. Für die folgenden Messgrößen sind die beschriebenen Verfahren entstanden. Fahrbahnoberflächentemperatur: Für diesen wichtigen Parameter bei der Glättevorhersage wurde ein Referenzmessverfahren erarbeitet, mit dem zu prüfende Sensoren unter meteorologischen Praxiseinflüssen geprüft werden können. Direkt an der Fahrbahnoberfläche eingebaute Sensoren dienen als Referenz zu in der Fahrbahn parallel eingebaute Sensoren von Glättemeldeanlagen für die Fahrbahnoberflächentemperatur. Niederschlagsintensität: Die Prüfung erfolgt hier ebenfalls durch ein Referenzmessverfahren, das bei den unterschiedlichsten Arten von Niederschlag eingesetzt werden kann. Mit Hilfe einer normierten Schale wird ein Niederschlag in einer vorgegebenen Zeit neben einen zu prüfenden Sensor aufgefangen und gewogen. Anschließend wird aus der aufgefangenen Menge die Intensität errechnet und mit den Angaben des Sensors verglichen. Wasserfilmdicke: Für die Prüfung dieser Sensoren wurde eine Vorrichtung entwickelt, die in Lage ist, definierte dünne Wasserfilme auf die Fahrbahnoberfläche oder zu prüfende Sensoren aufzutragen. Gefriertemperatur: Für die Prüfung von Sensoren für die Gefriertemperatur kommt das gleiche Verfahren wie für die Wasserfilmdicke zum Einsatz. Statt Wasser lassen sich dafür Taustofflösungen auf die Fahrbahnoberfläche beziehungsweise Sensoren aufsprühen. Die Prüfverfahren wurden verfahrenstechnisch erprobt und mögliche Messfehler abgeleitet. Für alle Verfahren wurden Beschreibungen erstellt, die für nationale Regelwerke oder für die europäische Normung von Prüfverfahren für Glättemeldeanlagen genutzt werden können. Eine Nutzung für die Prüfung von Sensoren für die Umfelddatenerfassung in Verkehrsbeeinflussungsanlagen ist ebenfalls grundsätzlich möglich.
Kurzfassung auf Englisch: Knowledge of road conditions and the weather are a prerequisite for controlling winter maintenance services. The more precise the time of the beginning of slippery conditions is forecast, the more specific the winter maintenance used can be initiated. The aim is to avoid slippery conditions with as little means as possible, that is, to get rid of them as quickly as possible. Units reporting slippery conditions are an important aid in obtaining this information. They provide measurement values for forecasting slippery conditions in winter with their sensors on the carriageway. Comparisons between units of different manufacturers under the same conditions resulted in partly considerable differences in the measurement values of the sensors. This resulted in different time-related forecasts for a possible beginning of slippery conditions, which were not all useful for a goal-oriented winter maintenance service. An evaluation of the sensor quality was not possible in many cases due to a lack of testing procedures. Following this, the Federal Highway Research Institute developed a series of test procedures. Possible procedures were selected in the process, which largely corresponded to practical conditions. Based on new findings during this development work, requirements to the sensors could also be specified more precisely. The described processes were formulated for the following measurement parameters. Carriageway surface temperature: A process for reference measurement was worked out for this important parameter in predicting slippery conditions, with which sensors to be tested can be checked under practical meteorological influences. Sensors installed directly on the carriageway surface serve as a reference to the sensors installed parallel to them for units reporting slippery conditions on carriageway surface temperature. Intensity of rainfall: Testing also takes place in this case using a process for reference measurement applied to the different types of rainfall. Using a standardised collection device, together with a sensor to be tested, rainfall is collected and weighed. The intensity is then calculated from the amount collected and is compared to the specifications of the sensor. Thickness of the film of water: A device was developed for testing these sensors that can apply thin films of water to the carriageway surface on the sensors to be tested. Freezing point: The same process that is used for the thickness of the film of water is also used for testing sensors for freezing point. Instead of water, de-icing solutions can be sprayed on to the carriageway surface or on to the sensors for this purpose. The test procedure was tried out in a technical process and possible errors in measurement were deduced. Descriptions were compiled for all processes that can be used in national bodies of rules and regulations or for the European standards for test procedures for units reporting slippery conditions. Use of the test for sensors for the acquisition of environmental data in traffic influencing units is also possible, in principle.