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Report (Bericht) zugänglich unter
URL: http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2011/193/


Verteilung von Tausalzen auf der Fahrbahn

Distribution of spreading agents on the road surface

Hausmann, Günter

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Auftaumittel , Autobahn , Bewertung , Decke (Straße) , Deutschland , Forschungsbericht , Glatteis , Lösung (chem) , Messung , Nasse Straße , Oberfläche , Sensor , Spurrinne , Temperaturmessung , Versuch , Verteilung (mater) , Wasser , Winterdienst , Witterung
Freie Schlagwörter (Englisch): Black ice , Deicing , Evaluation , Freeway , Germany , Measurement , Research report , Rutting , Sensor , Solution (chem) , Spreading , Surface , Surfacing , Temperature measurement , Test , Water , Weather , Wet road , Winter maintenance
Collection: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 62 Winterdienst
Institut: Sonstige
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: Kommzept, Ingenieurbüro Hausmann <Bannewitz>
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe V: Verkehrstechnik
Bandnummer: 180
ISBN: 978-3-86509-908-2
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 30.09.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Genaue Kenntnisse über die Verteilung von Streustoffen auf der Fahrbahn und deren Wirkungszeiten sind Voraussetzungen für einen sparsamen Streustoffeinsatz. Die Kenntnis des zeitlichen Verlaufes der Wirkung von Tausalzen auf der Fahrbahn schafft die Möglichkeit, Wiederholungsstreuungen erst dann durchzuführen, wenn das aus Sicht der Verkehrssicherheit notwendig ist. Dabei ist besonders wichtig, die Zusammenhänge mit der Zahl der Fahrzeugüberfahrten und Niederschlagsereignisse zu erkennen. In einigen Ländern wurden dazu in der Vergangenheit Untersuchungen durchgeführt. Problematisch war dabei immer, dass die Salzmengenmessungen nur während Sperrungen der Fahrbahn durchgeführt werden konnten. Der Aufwand der manuellen Messungen beschränkte die Zahl der Messtage erheblich. Ziel des Forschungsvorhabens war es, die auf der Fahrbahn wirksamen Salzmengen über zwei Winterperioden auf dem kompletten Querschnitt einer zweistreifigen Autobahn zu erfassen. Dazu wurden Fahrbahnsensoren eingesetzt, die durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit und der Wasserfilmdicke die Salzmenge auf der Fahrbahn ermitteln können. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden umfangreiche Labortests an zwei Sensorfabrikaten durchgeführt, um deren Messgenauigkeit festzustellen. Nach Auswahl des Fabrikates wurden insgesamt 12 Sensoren bei Kilometer 29,8 der Autobahn A 4 Richtung Görlitz eingebaut. Das Messfeld wurde von Dezember 2006 bis April 2008 betrieben und lieferte während der Winterperioden etwa 8 Millionen Daten über den Fahrbahnzustand. Parallel dazu wurden die Aufzeichnungen von cirka 210 Streuungen ausgewertet, die im Rahmen des planmäßigen Streudienstes im Bereich des Messfeldes durchgeführt wurden. Diese Daten wurden außerdem mit den Wetterdaten und den Daten einer naheliegenden Verkehrszählstation kombiniert. Ergänzend zu den Messungen mit den Fahrbahnsensoren wurden einzelne Analysen mit dem Streustoff-Aufnahmegerät der Firma ESG durchgeführt. Dabei werden auf der Fahrbahn vorhandene Restsalzmengen komplett aufgenommen und analysiert. Aus den Analysen konnten folgende Erkenntnisse abgeleitet werden: - Der Streustoff wird aus den Rollspuren sehr schnell verdrängt. Eine geringe, verbleibende Salzmenge ist jedoch zumeist ausreichend, um gefährliche Glätte zu verhindern. - Bei präventiver Feuchtsalzstreuung auf trockene oder leicht feuchte Fahrbahn kommt nur ein geringer Teil des ausgestreuten Salzes zur Wirkung, soweit nicht innerhalb kurzer Zeit Niederschlag fällt. - Präventive Streuungen müssen sehr zeitgenau, möglichst nicht mehr als 60 Minuten vor einem erwarteten Glätteereignis durchgeführt werden. - Bei Feuchtsalzstreuung auf feuchte Fahrbahn gehen in Abhängigkeit von der Streudichte und weiterer Faktoren nur cirka 25 bis 50 % des ausgebrachten Salzes in Lösung. Der restliche Teil des Salzes wird in Randbereiche verfrachtet, ohne zur Glättebekämpfung beizutragen. - Die durch Niederschläge reaktivierten Restsalzmengen liegen 24 Stunden nach der Streuung bei 0,5 bis 1,5 g/m2. - Salzanteile aus einer reinen Solestreuung werden deutlich langsamer von der Fahrbahn verdrängt. - Mit Solestreuung könnten bei erwarteter Reifglätte und überfrierender Nässe erhebliche Salzeinsparungen erzielt werden. - Fahrbahnsensoren haben bei der Feststellung der Restsalzmengen und der Gefriertemperatur bei dem derzeitigen technischen Entwicklungsstand unter Praxisbedingungen erhebliche Unsicherheitsfaktoren. - Unter dem Aspekt, dass Fahrbahnsensoren an den jeweils kritischen Stellen angeordnet werden sollten, sprechen die Erkenntnisse der Untersuchung dafür, die Fahrbahnfeuchte und die Gefriertemperatur in der Rollspur festzustellen. Zusätzlich ist noch eine Messung der Fahrbahntemperatur außerhalb der Rollspuren zu empfehlen. Es muss jedoch noch untersucht werden, welcher Fahrstreifen bei 3-streifigen Fahrbahnen mit Sensoren bestückt werden sollte.
Kurzfassung auf Englisch: Detailed knowledge of the distribution of spreading agents on the road surface and their effective times are prerequisites for the economical use of applying spreading agents. Knowledge of the temporary course of effect of melting salts on road surfaces allows to repeat spreading only as soon as any necessity arises from the point of view of road safety. Thereby it is especially important to recognize the correlation between the number of vehicles passing over and further precipitation events. In this respect, some investigative work was carried out in some countries in the past. In this context it was always problematic to be able to measure salt quantities during road blocks only. The expense of manual measuring considerably reduced the number of days of measurement. The objective of the research project was to register the effective quantities of salt on the road surface over two winter periods across the total cross-section of a dual-lane highway. For this purpose road sensors were applied that were able to establish salt quantities on the road by measuring the electrical conductivity and the thickness of the water film. As part of the research project, two extensive laboratory tests were performed on two sensor models in order to establish their measuring precision. After having selected the sensor make, a total of twelve sensors was installed at Kilometer 29.8 on the Highway A 4 in the direction of Goerlitz. The measuring field was operated from December 2006 through April 2008 and supplied approximately 8 million pieces of data regarding road conditions during the winter seasons. Parallel to that, about 210 spreading actions that were performed by the regular spreading service in the range of the measuring field were evaluated. These data were also correlated with the weather data and the data of a nearby traffic counting facility. Additionally to the measurements by road sensors, individual analyses were made by means of the ESG device, whereby quantities of residual salt remaining on the road were completely recorded and analyzed. The following findings were derived from these analyses: - The spreading agent gets pushed out of the wheel track very quickly. However, in most cases a small quantity of residual salt is sufficient to prevent dangerous slipperiness. - With preventive spreading of pre-wetted salt on dry or slightly moist road surfaces only a small part of the applied salt becomes effective if there is no precipitation within a short time. - Preventive spreading must be applied with timely precision , if possible not longer than 60 minutes before an expected icing event occurs. - In the case of spreading pre-wetted salt onto the moist road surface, only about 25 to 50 % of the salt applied is dissolved depending on the spread rate and other factors. The remaining part of the salt is passed to marginal areas without contributing to de-icing. - After spreading, the quantities of residual salt activated by precipitation range between 0.5 and 1.5 g/m2. - Salt portions from purely spreading brine are pushed from the road much more slowly. - By means of spreading brine, there could be considerable savings in salt in the event of rime ice and black ice to be expected. - When establishing residual salt quantities and the freezing temperature, road surface sensors cannot securely be relied on at the current state-of-the-art technology. Regarding the aspect that road sensors should be placed in the respectively critical spots, the findings of the investigation call for identification of road humidity and freezing temperature in the wheel tracks. In addition, measuring of the road temperature outside the wheel tracks is recommended. However, it still has to be investigated which lane of a three-lane road should be equipped with sensors.rn