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Annual Report 2021
(2022)
In the Annual Report 2021, the BASt presents a selection of research activities of the year 2021.
In almost 40 contributions, projects from 5 specialist areas are presented. The spectrum of topics ranges from digital transformations in bridges and structural technology to sustainable, climate-resistant highway construction, efficient, ecological and digital traffic engineering, automated, environmentally conscious automotive engineering and the safety of all who participate in traffic.
Highlights as well as facts and figures in short and concise form complete the report.
Die gegenwärtigen DIN-Fachberichte basieren auf den ENV-Fassungen der Eurocodes unter Berücksichtigung der nationalen Regelungen. Bis zur Einführung der Europäischen Normen mit den zugehörigen Nationalen Anwendungsdokumenten werden in Deutschland Brücken auf der Grundlage der DIN-Fachberichte 101 "Einwirkungen auf Brücken", 102 "Betonbrücken", 103 "Stahlbrücken" und 104 "Verbundstahlbrücken" in den Ausgaben 03:2009 berechnet, bemessen und konstruiert. Aus der Anwendung der DIN-Fachberichte für den Brückenbau seit 2003 liegen überwiegend positive Erfahrungen vor. Mit ihrer Anwendung wurde ein hoher Qualitätsstandard sicher gestellt. Insgesamt soll mit der Einführung der EN-Normen das bisher in Deutschland erreichte hohe Qualitätsniveau im Brückenbau gehalten werden. Das Schwerverkehrsaufkommen auf den Straßen in Deutschland ist in den letzten Jahrzehnten überproportional angewachsen, und auch für die Zukunft werden weitere Steigerungen prognostiziert. Die Festlegungen aktueller Verkehrslastmodelle für Straßenbrücken beruhen auf Messungen aus der Mitte der 1980er Jahre. Im Vergleich dazu wurde durch neuere Verkehrserfassungen eine Verdopplung des Schwerverkehrsaufkommens festgestellt. Aus diesem Grund war es erforderlich, die Verkehrslasten auf Straßenbrücken hinsichtlich des aktuellen und des zukünftigen Schwerverkehrs zu überprüfen und anzupassen. Mit der geplanten Einführung der Eurocodes im Brückenbau werden im Vergleich zu den derzeitigen Regelwerken neben Änderungen bei den Straßenverkehrslasten auch Anpassungen zu den jeweiligen Eurocodes für die Bemessung von Brücken vorgeschlagen, um das gebotene Sicherheitsniveau einerseits sowie die Wirtschaftlichkeit andererseits zu wahren. Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben wurden die Auswirkungen dieser Änderungen für Beton-, Stahl- und Stahlverbundbrücken untersucht.
Straßenseitige Fahrzeug-Rückhaltesysteme haben entsprechend der Richtlinie für passiven Schutz an Straßen durch Fahrzeug-Rückhaltesysteme (RPS) die Aufgabe, die Folgen von Verkehrsunfällen so gering wie möglich zu halten. Sie kommen dabei sowohl zum Schutz unbeteiligter Personen, des Gegenverkehrs bei zweibahnigen Straßen sowie schutzbedürftiger Bereiche neben der Straße als auch zum Schutz der Fahrzeuginsassen vor schweren Folgen infolge Abkommens von der Fahrbahn zum Einsatz. Vor dem Einsatz der unterschiedlichen Systeme muss die Wirksamkeit des jeweiligen Systems für den entsprechenden Anwendungsfall nachgewiesen werden. Dabei regeln die RPS, welche Anforderungen an welchen örtlichen Gegebenheiten erfüllt sein müssen. In DIN EN 1317 sind die zugehörigen Prüfverfahren beschrieben. Da ein normiertes Prüfverfahren nicht alle real auftretenden Unfallszenarien abdecken kann, stellte sich die Frage, wie sich Stahlschutzplanken und Betonschutzwände beim großwinkligen Anprall kleiner und leichter Fahrzeuge verhalten und wie es um die Insassensicherheit bestellt ist. Eine im Rahmen des resultierenden Forschungsprojektes durchgeführte Analyse des Unfallgeschehens ergab für das Jahr 2007 die Zahl von 25.038 polizeilich registrierten Unfällen mit Anprall gegen eine Schutzeinrichtung [Statistisches Bundesamt]. Angaben zu Anprallwinkel, Kollisionsgeschwindigkeit und Fahrzeugmasse können dieser Statistik nicht entnommen werden. Für die In-depth-Analyse wurden daher 69 Unfallgutachten zu Kollisionen mit großem Anprallwinkel (≥ 25-°) aus der DEKRA-Unfalldatenbank herangezogen. Der Schwerpunkt wurde dabei auf 39 Unfälle gelegt, die sich auf Bundesautobahnen ereignet hatten. Mit zunehmendem Anprallwinkel nahm die Unfallhäufigkeit ab. Der größte Winkel lag bei 60-°. Die Masse der anprallenden Fahrzeuge lag zwischen 750 kg und 1.935 kg. Auffällig war die Häufung von Schleuderunfällen. In 29 Fällen kam es zu einem prekollisionären Schleudervorgang. Die Analyse des Unfallgeschehens hat so gezeigt, dass Anpralle gegen passive Schutzeinrichtungen auf Bundesautobahnen mit zunehmendem Anprallwinkel seltener werden und dass der in der Norm für die Systemprüfung geforderte Maximalwinkel von 20-° das Gesamtunfallgeschehen sehr gut abdeckt. Auf Basis der gewonnenen Ergebnisse erfolgte die Festlegung einer Crash-Test-Konfiguration zur Erlangung von Erkenntnissen über die Insassensicherheit bei großwinkligen Anprallen. Dabei wurde als Grundlage der Anprallversuch TB 11 verwendet, wobei der Anprallwinkel von 20-° auf 45-° erhöht wurde. Die Kollisionsgeschwindigkeit von 100 km/h sowie die Fahrzeugmasse von 900 kg blieben unverändert. Die Anpralltests erfolgten gegen eine simulierte Ortbetonwand sowie gegen eine Stahlschutzplanke vom Typ Super-Rail-®. Die Versuchsfahrzeuge waren typgleich mit den Modellen, die für die ursprüngliche TB-11-Prüfung der Systeme verwendet wurden. Die Versuche haben gezeigt, dass beide Systeme die Rückhaltung der anprallenden Fahrzeuge sicher gewährleisteten. Für die Fahrer beider Fahrzeuge hätte aber keine Überlebenschance bestanden. Über das Schutzniveau der Fahrzeuginsassen entscheiden bei derartigen Anprallkonstellationen letztendlich das Niveau der passiven Sicherheit der anprallenden Fahrzeuge sowie das Energieabsorptionsvermögen der die Fahrgastzelle umschließenden Strukturen.
Werden die in Deutschland gebräuchlichen Stahlschutzplanken umgestaltet um das Verletzungsrisiko für Motorradfahrer zu verringern, zeigt sich ein Kompatibilitätsproblem: Die Erhöhung der Sicherheit für Motorradfahrer wird mit Einschränkungen der Sicherheit von Pkw-Insassen erkauft. Um dieses Kompatibilitätsproblem zu lösen wurden unter Federführung der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) neue Nachrüstkomponenten für Stahlschutzplanken entwickelt. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Senkung der Verletzungsschwere für Motorradfahrer. Im vorliegenden Projekt sollten die Nachrüstkomponenten des Systems "EuskirchenPlus" ihre Tauglichkeit auch für Pkw-Insassen in Anprallprüfungen (Crashtests) beweisen. Dies gelang zunächst nicht. Daher wurden die Nachrüstkomponenten zu neuen Konstruktionen ("ESP-Motorrad" und "EDSP-Motorrad") weiterentwickelt, und es gelang, die "ESP-Motorrad" erfolgreich zu prüfen. Die Eignung der "EDSP-Motorrad" wurde aus den vorliegenden Forschungsergebnissen und den Erfahrungen der BASt abgeleitet. Das Kompatibilitätsproblem konnte zwar nicht umfassend gelöst, jedoch soweit beseitigt werden, dass keine relevanten Einsatzbeschränkungen mehr aufrecht erhalten werden müssen. Die "ESP-Motorrad" und die "EDSP-Motorrad" sind auf nahezu allen für Motorradunfälle relevanten Strecken grundsätzlich geeignet, die klassischen Stahlschutzplanken ESP beziehungsweise EDSP zu ersetzen.
Die Erarbeitung der neuen "Richtlinien für passiven Schutz an Straßen durch Fahrzeug-Rückhaltesysteme" (RPS) ist noch nicht abgeschlossen. Einer Einführung stehen im Wesentlichen die beiden grundlegenden Fragen nach dem Geltungsbereich und der Handhabung von rein nach dem "Performance"-Ansatz der EU ausgelegten Richtlinien entgegen. Erörtert wird, ob die neuen Richtlinien tatsächlich nur für zukünftige Maßnahmen anzuwenden sind oder auch in einer angemessenen Übergangsfrist bestehende Straßen den neuen Leistungsanforderungen angepasst werden müssen. Diese Frage stellt sich insbesondere für diejenigen Bereiche, in denen auf Grund neuer Erkenntnisse heute deutlich höhere Leistungsanforderungen an Schutzeinrichtungen gestellt werden als bisher. Die wichtigste Frage der Anwender ist allerdings, wie künftige Ausschreibungen gestaltet sein müssen. Es zeichnet sich ab, dass der Ausschreibende über eine exakte Festlegung spezifischer Randbedingungen die Auswahl an möglichen Systemen bereits von vorne herein eingrenzen muss, um so eine sachgerechte Entscheidung zwangsläufig herbeizuführen.
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollten die Erkenntnisdefizite betreffend der Anwendung des Auditverfahrens für Innerortsstraßen auf eine größere Anzahl unterschiedlichster kommunaler Entwurfsaufgaben unter Berücksichtigung der je vorliegenden strukturellen, prozessrelevanten Rahmenbedingungen, abgebaut werden. Hierzu wurden in drei Modellkommunen verwaltungsspezifische Verfahren zur Durchführung des Sicherheitsaudits mit internen Auditoren entwickelt. Es wurden insgesamt 46 Audits durchgeführt und sowohl personenbezogen als auch projektbezogen analysiert. Durchschnittlich wurden ca. 11 Defizite je Projekt festgestellt, wobei 55% der Defizite den Knotenpunkten zuzurechnen sind. Von diesen entfielen wiederum 60% auf Probleme für Fußgänger und Radfahrer. Gut 30% der Defizite bezogen sich auf Strecken, von denen wiederum 80% auf Fußgänger und Radfahrer entfielen. Insgesamt betrafen gut 30% aller Defizite unmittelbar die Radverkehrsführung und 27% den Fußgängerverkehr. Die Akzeptanz der Auditergebnisse war hoch: So wurde in der Vorplanungsphase den Feststellungen des Audits zu 74%, in der Vorentwurfsphase bzw. Ausführungsphase zu 65% bzw. 57% gefolgt. In der Phase der Verkehrsfreigabe war die Bereitschaft den Auditergebnissen zu folgen mit 20% gering. Die mit den Auditergebnissen "konfrontierten" Planer beurteilten den Beitrag des Sicherheitsaudits zum Projekt überwiegend positiv, stellten keine Verzögerung im Planungsablauf fest und würden überwiegend die regelmäßige Durchführung von Audits begrüßen. Die Unfallanalyse konnte keine belastbaren Ergebnisse erbringen. In den drei Kommunen wurden 9 Verwaltungsmitarbeiter/innen zu Auditoren ausgebildet. Ein besonderer Effekt dieser Art der Auditorenschulung liegt in der gleichzeitigen Auditierung von Projekten für die Kommunen während der Schulung durch die Mitarbeiter und den Dozenten. Die durchgeführte Qualifizierungsanalyse ergab, dass die Auditoren ihre Kenntnisse im Straßenentwurf, im Straßenverkehrsrecht und in Unfalluntersuchungen verbessert haben. Sie empfinden das Sicherheitsaudit als eine Qualitätssteigerung in der Planung.
Bei Außerortsstraßen besteht zwischen der Leistungsfähigkeit und der Verkehrssicherheit eines zweibahnigen Querschnitts mit Richtungstrennung und vier Fahrstreifen ein Verhältnis von etwa 3 zu 1. Seit Jahren wird versucht, geeignete Zwischenlösungen zu entwickeln. Der Beitrag gibt hierzu einen Zwischenbericht. Ausgehend von den RAL- und RAS-Q-Richtlinien wird zunächst dargelegt, unter welchen Bedingungen der Einsatz von Zwischenquerschnitten bei Außerortsstraßen zweckmäßig erscheint. Berücksichtigt werden dabei die Faktoren der Verkehrssicherheit, der Leistungsfähigkeit und der Qualität des Verkehrsablaufs unter Beachtung der Wirtschaftlichkeit (Flächenverbrauch, Kosten etc.). Beobachtungen und Erfahrungen aus anderen Ländern werden dabei berücksichtigt. Aus dieser Zusammenstellung wird abgeleitet, welche grundsätzlichen Feldversuche noch notwendig sind.
The field of safety in road tunnels has always been an important issue for operators, owners and the responsible authorities. After the tunnel accidents in 1999 the subject gained however in importance. On European level the Directive 2004/54 EC on "Minimum safety requirements for tunnels in the Trans European Road network" has been published. This guideline has to be implemented into national law by all Member States. According to the guideline all Member States of the European Community shall develop a methodology for risk analyses to be applied in certain cases. For Germany, a standardized methodology for a probabilistic quantitative risk assessment has been worked out.
Noch ist nicht hinreichend bekannt, dass die im April 1995 veröffentlichten "Richtlinien für die Sicherung von Arbeitsstellen an Straßen (RSA 95)" grundsätzlich uneingeschränkt für alle öffentlichen Verkehrsflächen bundesweit gültig sind. Einführungserlasse der Länder regeln dazu lediglich regionale Besonderheiten und Abweichungen. Für die Ausführung der Arbeitsstellensicherung ist vorrangig der Unternehmer verantwortlich (Paragraph 45 Absatz 6 StVO), während die Anordnungsbehörde eine Überwachungspflicht trifft. Anhand von zahlreichen Fallbeispielen werden im einzelnen übliche Fehler bei der Ausführung verdeutlicht und Hinweise zur ordnungsgemäßen Ausführung gegeben. Es zeigt sich, dass zusätzliche Technische Regelwerke, wie die ZTV-SA, trotz gegenteiliger Behauptungen dringend erforderlich sind.
Noch ist nicht hinreichend bekannt, dass die im April 1995 veröffentlichten "Richtlinien für die Sicherung von Arbeitsstellen an Straßen (RSA 95)" grundsätzlich uneingeschränkt für alle öffentlichen Verkehrsflächen bundesweit gültig sind. Einführungserlasse der Länder regeln dazu lediglich regionale Besonderheiten und Abweichungen. Für die Ausführung der Arbeitsstellensicherung ist vorrangig der Unternehmer verantwortlich (Paragraph 45 Absatz 6 StVO), während die Anordnungsbehörde eine Überwachungspflicht trifft. Anhand von zahlreichen Fallbeispielen werden im einzelnen übliche Fehler bei der Ausführung verdeutlicht und Hinweise zur ordnungsgemäßen Ausführung gegeben. Es zeigt sich, dass zusätzliche Technische Regelwerke, wie die ZTV-SA, trotz gegenteiliger Behauptungen dringend erforderlich sind.