Markus Egelhaaf, Marcus Gärtner, Ralf Klöckner, Christophe Lambot, Jeffrey Himpe, Sara Echeverry

• In Deutschland kommen Tragstrukturen für Verkehrszeichen zum Einsatz, für die nur zum Teil der Nachweis der Umfahrbarkeit bzw. Abscherbarkeit im Sinne der RPS geführt wurde. Es handelt sich im Wesentlichen um einfache Rohrpfosten für Standard-Verkehrszeichen, Gabelständer bestimmter Abmessungen für größere Verkehrszeichen und Trimasten. In einigen Fällen kommen Tragstrukturen zum Einsatz, die nach den RPS mit Fahrzeug-Rückhaltesystemen (FRS) abzusichern sind. Dies ist nicht immer unbedingt besser, da die Anprallwahrscheinlichkeit an einem FRS deutlich höher einzuschätzen ist als die Anprallwahrscheinlichkeit an einer Tragstruktur. Gelänge es, Tragstrukturen passiv sicher zu gestalten, also im Idealfall umfahrbar / abscherbar im Sinne der RPS, wäre ein Anprall an eine Tragstruktur vergleichbar ungefährlich wie der Anprall an ein FRS und gleichzeitig auch unwahrscheinlicher. Im Idealfall ist daher ein Gewinn für die Verkehrssicherheit zu erwarten, bei gleichzeitig reduzierten Kosten durch die eingesparten FRS. In diesem Projekt wurden Tragstrukturen hinsichtlich ihrer passiven Sicherheit untersucht, ertüchtigt, getestet und simuliert. Dabei lag das Augenmerk auf Tragstrukturen, die auf Landstraßen zum Einsatz kommen. Einschlägige Regelwerke für Verkehrszeichen wurden ausgewertet und eine Vorauswahl an potenziell geeigneten Testobjekten zusammengestellt. Mit dieser Vorauswahl wurden die Straßenbauverwaltungen zum tatsächlichen und üblichen Stand der Technik befragt. Abschließend wurden Befahrungen durchgeführt, um die gesammelten Eindrücke einem Praxistest zu unterziehen, die Häufigkeit relevanter Tragstrukturen einzuschätzen und noch offen gebliebene Fragen zu klären bzw. Daten zu erheben. Auf dieser Basis erfolgte die Festlegung des Typs des Testobjektes. Anschließend wurde das Konstruktionsdesign des Testobjektes für die Prüfung nach DIN EN 12767 festgelegt. Die Wahl fiel auf den Vierreck-Gitterturm, der ähnlich große konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten wie ein Trimast aufweist. Die Tragfähigkeit eines Viereck-Gitterturms ist jedoch größer und er ist deutlich massiver als ein Trimast. Es war daher zu erwarten, dass es schwieriger als bei den Trimasten werden würde, den Mast so zu gestalten, dass die Grenzwerte für den Nachweis der passiven Sicherheit nach DIN EN 12767 eingehalten werden. Ein Viereck-Gitterturm wurde umgestaltet und mit Anprallversuchen hinsichtlich seiner passiven Sicherheit nach DIN EN 12767 geprüft. Auf Basis dieser Versuche wurde ein Simulationsmodell erstellt, wobei die Validierung nicht vollständig gelang. Es wurden im weiteren Verlauf des Projekts drei weitere Versionen des Vierreck-Gitterturms entwickelt und simuliert. Zwei der drei Versionen genügten den Anforderungen der DIN EN 12767 nicht. Die vierte Version entsprach laut Simulation den Anforderungen und es wurde an dieser Version ein Anprallversuch durchgeführt. Da sich der 35-km/h-Versuch im Projekt als der kritischere Versuch herausstellte (in Bezug auf die Bestehenskriterien) wurde dieser Versuch durchgeführt. Die Anprallheftigkeitswerte lagen oberhalb der Grenzwerte der DIN EN 12767. Die Ergebnisse der Simulation konnten nicht bestätigt werden. Vor diesem Hintergrund erschien es nicht sinnvoll, weitere Simulationen mit dem nicht vollständig validierten Simulationsmodell vorzunehmen. Die verbliebenen Projektressourcen wurden genutzt, um die Untersuchung der passiven Sicherheit der Version 1 des Mastes zu vertiefen und einen weiteren Anprallversuch bei 50 km/h durchzuführen. Für die Anprallgeschwindigkeit von 50 km/h wurden die Anforderungen der DIN EN 12767 hinsichtlich der Insassensicherheit erfüllt. Der Mast zeigte weitgehend das erwartete Verhalten, streifte allerdings das Fahrzeugheck und drückte die obere Dachkante ein und zerbrach die Heckscheibe. Der gewählte Vierreck-Gitterturm konnte nicht passiv sicher gestaltet werden. Mögliche Lösungsansätze wurden jedoch gefunden. Ein möglicher Ansatz ist, das Ablösen der hinteren Standrohre beim Anprall zu erleichtern. Der getestete Viereck-Gitterturm in der Version 1 erfüllt die Anforderungen der DIN EN 12767 für die Geschwindigkeiten 50 km/h und 100 km/h. Dennoch kann keine Geschwindigkeitsklasse zugewiesen werden, da dies zwingend eine bestandene Prüfung bei 35 km/h voraussetzt. In Anlehnung an ein Interpolationsprinzip der DIN EN 12767 kann davon ausgegangen werden, dass dieser Mast die Anforderungen einer Anprallprüfung bei 70 km/h ebenfalls bestehen würde. Daraus könnten sich Einsatzmöglichkeiten im entsprechenden Geschwindigkeitsbereich ergeben. Gestützt wird diese Auffassung auch durch die gemessenen Dummy-Werte, die alle Grenzwerte (deutlich) unterschritten. Unter gewissen Voraussetzungen könnte der Viereck-Gitterturm in der getesteten Version daher eine erwägenswerte Option sein.
• In Germany, support structures for road equipment are used for which only partial proof of overrunning or shearability within the meaning of the RPS has been provided. These are basically simple tubular posts for standard traffic signs, “Gabelständer” of certain dimensions for larger traffic signs and “Trimaste”. In some cases, support structures are used that must be secured with a vehicle restraint system in accordance with the RPS. This is not necessarily conducive to road safety. The probability of collision with a vehicle restraint system is much higher than the probability of collision with a support structure. If it were possible to design support structures to be passively safe, in the ideal case they could be bypassed / sheared off in the sense of the RPS, a collision with a support structure would be as harmless as a collision with a vehicle restraint system and at the same time less likely. Therefore, a gain in road safety can be expected ideally, with simultaneously reduced costs due to the savings in vehicle restraint systems. In this project, support structures were examined, upgraded, tested and simulated with regard to their passive safety. The focus was on support structures used on rural roads. For these boundary conditions, the relevant regulations for traffic signs were evaluated and a preselection of potentially suitable test objects was compiled. With this preselection, the road construction authorities were asked about the actual and usual state of the art. Finally, inspections were conducted to subject the collected impressions hands on, to assess the frequency of relevant support structures, to clarify any questions that remained unanswered and to collect additional data. The type of test object was determined on this basis. The design of the test object for the test in accordance with DIN EN 12767 was then concluded. The choice fell on the “Vierreck-Gitterturm” (VGT), which offers similar design possibilities as a “Trimast”. However, the load capacity of a VGT is greater and it is significantly more massive than a “Trimast”. It was therefore to be expected that it would be more difficult to design the mast in such a way that the required limit values of DIN EN 12767 would be met. The VGT was redesigned, and its passive safety was tested with impact tests in accordance with DIN EN 12767. A validated simulation model was created based on these tests, although the validation was not completely successful. Three further versions of the VGT were developed and simulated in the further course of the project. Two of the three versions did not meet the requirements of DIN EN 12767. According to the simulation, the fourth version met the requirements and one impact tests was carried out on this version. The 35-km/h-test was carried out as it was considered more critical (regarding the pass criteria). The impact severity values were above the limit values of DIN EN 12767. The results of the simulation could not be confirmed. It did not appear to make sense to carry out further simulations with the incompletely validated simulation model. The remaining project resources were used to further investigate the passive safety of version 1 of the mast and to carry out a further impact test at 50 km/h. For the impact speed of 50 km/h, the requirements of DIN EN 12767 regarding occupant safety were met. The mast mainly behaved as expected. However, the mast touched the rear window and broke it. The selected VGT could not be made passively safe. Possible solutions were found. One possible approach is to make it easier to detach the main tubes. The tested VGT Version 1 meets the requirements of DIN EN 12767 for speeds of 50 and 100 km/h. However, no speed class can be assigned as this would require a passed test at 35 km/h. Based on an interpolation principle of DIN EN 12767, it can be assumed that this mast would also pass the requirements of a 70-km/h-impact-test. This could result in possible applications in the corresponding speed range. This view is also supported by the dummy values measured, which were (significantly) below all limit values. Under certain conditions the VGT Version 1 could therefore be an option worth considering.