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Das Verkehrsklima eines Landes ist geprägt durch die Wahrnehmung und Bewertung der Interaktionen zwischen Verkehrsteilnehmenden. Ziel dieser Studie ist es, das Verkehrsklima in Deutschland zu erfassen und aus den gewonnenen Ergebnissen Empfehlungen für eine zukünftige Anwendung der Verkehrsklima-Skala abzuleiten. Die Messung des Verkehrsklimas wurde bereits im Jahr 2017 als Pilotstudie durchgeführt. Im Jahr 2020 folgte dann eine weitere Erhebung als Nullmessung. Im dazugehörigen Bericht werden die wissenschaftlichen Hintergründe der Verkehrsklima-Messung ausführlich dargestellt1. In den ersten Erhebungen wurden einige objektive Kriterien abgefragt. Diese wurden bewusst in der aktuellen Messung nicht mehr abgefragt, sodass vor allem auf die subjektiven Angaben der Verkehrsteilnehmenden zurückgegriffen wurde. Dieser subjektive Ansatz ermöglicht eine deutlich bessere Vergleichbarkeit auch im Zeitverlauf. In der aktuellen Studie wurden 5.237 Personen per CAWI (Computer Assisted Web Interviews) befragt. Im weiteren Verlaufe des Berichts wird neben einer deskriptiven Betrachtung bereits an der ein oder anderen Stelle eine analytische Bewertung der Zahlen vorgenommen, bevor dann ein bewertendes Fazit den Abschluss bildet. Insgesamt hat sich der Verkehrsklima-Index im Vergleich zu den beiden vorherigen Messungen leicht negativ verändert. Sowohl zwischen den unterschiedlichen Verkehrsteilnehmenden als auch in der regionalen Betrachtung zeigen sich hier allerdings Unterschiede, auch wenn diese teils gering sind. So nehmen vor allem die zu Fuß Gehenden das Verkehrsklima negativer wahr als die anderen Verkehrsteilnehmenden. Je häufiger die Teilnahme am Straßenverkehr erfolgt, desto positiver wird in vielen Fällen die Einschätzung des Verkehrsklimas. Regional betrachtet weisen vor allem die stark urban geprägten Regionen, also die Regionen, in denen auf engerem Raum viele Verkehrsteilnehmende in höherer Häufigkeit aufeinandertreffen, eine negativere Einschätzung auf als die ländlichen Regionen. Die am stärksten prägende Gruppe scheint die der Autofahrenden zu sein. Mit der vorliegenden Studie liegt ein zuverlässiges und praktikables Instrument zur Erfassung des Verkehrsklimas vor, das auch für den Einsatz in zukünftigen Erhebungen geeignet ist. Es wird empfohlen, dieses Instrument auch in Studien zu berücksichtigen, deren Fokus auf Aspekte der Verkehrskultur und Verkehrssicherheitskultur ausgerichtet ist.
Gegenstand des Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Messung und Beurteilung der akustischen Wirksamkeit insbesondere von nicht klassifizierten Lärmschutzwandaufsätzen. Die dabei abgeleitete Methode ermöglicht es zukünftig, auf der Basis einer möglichst einfachen Messung im Nahbereich des Aufsatzes, die akustische Wirkung der Anordnung an beliebigen, repräsentativen Immissionsorten im Fernbereich zu beurteilen. Die erzielten Ergebnisse können für eine reproduzierbare Einordnung der Aufsätze herangezogen werden und stehen somit – bis zur Überarbeitung des aktuell geltenden Regelwerks – als zusätzliches Werkzeug für Einzelfallbetrachtungen als Ergänzung zur Schallimmissionsprognose nach den „Richtlinien für Lärmschutz an Straßen – RLS-19“ zur Verfügung. Darüber hinaus werden innerhalb des Vorhabens möglichst effektive, allgemeingültige Randbedingungen für eine Eignung von Lärmschutzwänden mit Aufsätzen bezüglich der Standfestigkeit und der Verkehrssicherheit unter Berücksichtigung der geltenden „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Ausführung von Lärmschutzwänden an Straßen – ZTV Lsw 2022“ festgelegt. Der Fokus beider Teilziele liegt ins-besondere auf der Nachrüstung von bestehenden Lärmschutzwänden mit Aufsätzen.
Zur Ermittlung des aktuellen Stands der Technik wird im ersten Schritt eine zweckmäßige Literaturstudie zusammengefasst, um die Bandbreite existierender Methoden aufzeigen, die es ermöglichen, die akustische Wirksamkeit von Aufsätzen im Nah- und Fernbereich von Lärmschutzwänden zu bewerten.
Anschließend erfolgt die Erarbeitung eines Konzepts zur Ableitung der Wirkung von Aufsätzen im Fernbereich aus Messungen im Nahbereich. Dazu werden insbesondere numerische Simulationen an Lärmschutzwänden mit unterschiedlichen Aufsätzen unter Einsatz der Finite Element Method (FEM) durchgeführt.
Der dritte Teil behandelt die Durchführung und Auswertung von akustischen Messungen an Lärmschutzwänden ohne/mit Aufsatz. Dabei wird das zuvor erstellte Konzept erprobt, um die akustische Wirksamkeit von Aufsätzen von Lärmschutzwänden im Fernbereich anhand von Messergebnissen im Nahbereich ermitteln zu können.
Anschließend erfolgen statische Untersuchungen für Lärmschutzwände mit Aufsätzen mit dem Ziel, die relevanten Abschnitte der geltenden ZTV Lsw 2022 entsprechend der An-wendung von Aufsätzen auf Lärmschutzwänden zu ergänzen. Um verallgemeinerte Aussagen treffen zu können, werden u. a. Variantenrechnungen für Lärmschutzwände mit Aufsätzen verschiedener Masse und geometrischer Ausdehnung (insbesondere Überkragweite) durchgeführt.
Abschließend wird anhand des Abgleichs von numerischen Simulationen und messtechnischen Untersuchungen ein Vorschlag für eine Berechnungsvorschrift zur Berücksichtigung von Lärmschutzwänden mit Aufsätzen innerhalb der Schallausbreitungsberechnung an beliebigen Immissionsorten (im Abstand von mehreren zehn Metern vom Schallschirm) entwickelt. Die Berechnungsvorschrift bezieht sich dabei auf Teilergebnisse standardisierter Nahbereichsmessungen an Aufsätzen (im Abstand von wenigen Metern vom Schallschirm). Der Fokus liegt insbesondere auf der Allgemeingültigkeit. Die Berechnungsvorschrift kann für beliebige Aufsätze angewendet werden, die vorab ausschließlich durch standardisierte Nahbereichsmessungen zu charakterisieren sind.
Die genaue Prognose oder Rückrechnung der Verkehrsbelastung ist entscheidend für die Dimensionierung von Straßenbefestigungen und die Bewertung ihrer strukturellen Substanz, wird jedoch häufig durch pauschale Annahmen der RStO ersetzt. Da es nur wenige Achslastmessstellen gibt, nutzt eine neue Methode des BASt-Arbeitspapiers Verkehrszähldaten, um daraus die zugehörigen Achslasten über statistische Zusammenhänge zwischen Fahrzeugart, Streckenlage und Achslasten abzuschätzen. Um dieses Potenzial besser auszuschöpfen, wurden die öffentlich verfügbaren Daten der Dauerzählstellen um zusätzliche dimensionierungsrelevante Kenngrößen erweitert.
Zur Ermittlung der Verkehrsentwicklung und zur Bereitstellung der Verkehrsstärken auf Bundesfernstraßen - Bundesautobahnen und Bundesstraßen - werden alle 5 Jahre bundesweite Straßenverkehrszählungen durchgeführt. Die für das Jahr 2020 geplante Straßenverkehrszählung wurde aufgrund der Auswirkungen der Corona-Pandemie im Jahr 2020 auf das Jahr 2021 verschoben. Die Zählungen wurden in einigen Bundesländern nicht ausschließlich manuell (teilweise videounterstützt), sondern an einbahnigen Bundesstraßen teilweise auch elektronisch mit Seitenradargeräten durchgeführt.
Der vorliegende Bericht enthält eine detaillierte Beschreibung der Erhebungs- und der Hochrechnungsmethodik der manuellen Zählungen und der temporären Messungen zur Ermittlung der durchschnittlichen täglichen Verkehrsstärken (DTV) sowie eine Darstellung der Berechnung von weiteren Kenngrößen (Bemessungsverkehrsstärken und Werte für Lärmberechnungen), für die eine vorherige Ermittlung der DTV-Werte Voraussetzung ist.
Die methodischen Erläuterungen werden ergänzt durch beispielhafte Berechnungen.
Am Ende des Berichts wird auf Änderungen und deren Auswirkungen im Vergleich zur SVZ 2015 eingegangen. Weiterhin sind Hinweise für zukünftige Zählungen enthalten.
Zur Ermittlung der Verkehrsentwicklung und zur Bereitstellung der Verkehrsstärken auf Bundesfernstraßen – Bundesautobahnen und Bundesstraßen – werden alle 5 Jahre bundesweite Straßenverkehrszählungen durchgeführt. Die für das Jahr 2020 geplante Straßenverkehrszählung wurde aufgrund der Auswirkungen der Corona-Pandemie im Jahr 2020 auf das Jahr 2021 verschoben. Die Zählungen wurden in einigen Bundeländern nicht ausschließlich manuell (teilweise videounterstützt), sondern an einbahnigen Bundesstraßen auch elektronisch mit Seitenradargeräten durchgeführt.
Der Bericht enthält die aus den Einzelergebnissen berechneten mittleren DTV-Werte und Jahresfahrleistungen, differenziert nach Fahrzeugarten und Straßenklassen für das Bundesgebiet insgesamt und für jedes Bundesland. Die Methodik zur Berechnung der mittleren DTV-Werte, der Fahrleistungen und der daraus abgeleiteten Statistiken werden erläutert. Sie werden ergänzt durch Ausführungen zu den Veränderungen der mittleren DTV-Werte und Jahresfahrleistungen gegenüber der SVZ 2015 und deren Vorläufer.
Tabellen mit den Einzelergebnissen der Zählstellen auf den Bundesfernstraßen stehen auf der Homepage der BASt im Excel-Format zum Download bereit.
Das Ziel des Forschungsprojektes FE 15.0688/2021/ARB „Abdichtung von Verkehrsflächen auf Betonbrücken nach TL BEL-B 1“ ist es, die Auswirkung einer Absenkung der Einbautemperatur der Gussasphaltschutzschicht auf den Verbund mit den darunter liegenden Systemen zu untersuchen. Zudem sollte überprüft werden, ob eine zweilagige Grundierung gegenüber der Versiegelung Vorteile im Haftverbund bringt. Zu diesem Zweck wurden maschinell und von Hand Probefelder mit mehreren Baustoffkombinationen (Dichtungsschicht / Reaktionsharz) hergestellt und im Anschluss mit Gussasphalt mit einer Einbautemperatur von 190 °C bzw. 230 °C überbaut. Der dritte Teilbereich wurde nicht überbaut und die Dichtungsschichten anschließend frei bewittert. Um den Einfluss der Oberfläche zu beurteilen wurde die behandelte Betonoberfläche als Versiegelung und als zweilagige Grundierung ausgeführt. Für die Untersuchungen wurde eine Probefläche, bestehend aus einer kugelgestrahlten Betonoberfläche, erstellt. Auf dieser Probefläche wurden mehrere Probefelder mit verschiedenen Reaktionsharz- / Polymerbitumen-Schweißbahnkombinationen angelegt. Zwei Reaktionsharze basieren auf dem Reaktionskunststoff PMMA und vier auf Epoxidharz. Als Dichtungsschicht wurden verschiedene Polymerbitumen-Schweißbahnen gewählt sowie zwei Abdichtungssysteme mit einer Dichtungsschicht aus Flüssigkunststoff gewählt. Nach dem Einbau der Dichtungsschichten wurde die Haftung auf der behandelten Betonoberfläche mittels Abziehversuchen von Hand und Abreißversuchen geprüft. Zudem wurde die Abreißfestigkeit nach dem Einbau der Gussasphaltschicht und nach einer einjährigen Liegezeit bestimmt. Die Anforderungen an die Haftung wurden von allen Baustoffkombinationen im Wesentlichen erfüllt. Auffällig waren die geringen Haftungen in den Probefeldern, in denen PMMA verwendet wurde. Dies ist auf die hohen Temperaturen während des Einbaus sowie dem aus der schnellen Reaktion folgenden schlechten Eindringverhalten in die Betonunterlage und der schlechten Einbindung des Abstreumaterials zurückzuführen. Hinsichtlich der Einbautemperatur des Gussasphaltes (190 °C bzw. 230 °C) wurden keine Unterschiede im Haftverhalten der Abdichtung festgestellt. Auch ein Einfluss der Art der behandelten Betonoberfläche (Versiegelung bzw. zweilagige Grundierung) wurde nicht festgestellt. Eine Zunahme von Hohllagen stellte sich nur im nicht mit Gussasphalt überbauten Teilbereich ein.
Ziel des Forschungsprojektes war es, neue Möglichkeiten zur zuverlässigen Streustoffausbringung unter den gegebenen Praxisbedingungen zu erkunden.
Die im Rahmen des Forschungsprojektes durchgeführten Recherchen in der Fachliteratur und Auswertung von Herstellerunterlagen zeigten, dass Mineraldüngerstreuer einen hohen Stand der Technik erreicht haben. Die dabei genutzten Techniken ermöglichen eine Präzisionsstreuung der Mineraldünger. Allerdings sind die Anwendungsbedingungen, unter denen die Dünger in der Landwirtschaft und die Streustoffe im Straßenwinterdienst ausgebracht werden, stark unterschiedlich. Die hohen Fahrgeschwindigkeiten beim Winterdienst erzeugen einen Fahrtwind, der das Streubild beeinflusst, aber bei Mineraldüngerstreuern fehlt. Außerdem werden Mineraldünger trocken ausgebracht, während Salz meist mit Sole angefeuchtet wird und als Feuchtsalz gestreut wird. Die auf einem Rotationsprüfstand für Mineraldünger durchgeführten Tests mit Auftausalzen haben gezeigt, dass die für Düngerstreuer verfügbare elektronische Massenstromregelung auch für Salzstreumaschinen eine sehr interessante Option zur Konstanthaltung der Streudichte während Streufahrten darstellen.
Die jährlich notwendige Überprüfung und Justierung der Streustoffdosierung von Streumaschinen erfolgt entsprechend den Vorgaben der DIN EN 15597-2 durch statische Prüfungen. Die Durchführung erfolgt nach dem „Trial-and-Error“-Prinzip, solange bis die Einstellwerte für die Drehzahlen der Förderschnecke und der Solepumpen die korrekten Streumengen ergeben. Dieses Verfahren ist bei den meisten Streumaschinen sehr zeit- und personalaufwendig. Es wird deshalb vorgeschlagen, das Verfahren dadurch zu verkürzen, indem nach Feststellung vom Sollwert abweichender Massenflüsse, die Ist-Werte in das Bedienterminal eingegeben werden. Der integrierte Computer errechnet anschließend die für die Sollwerte notwendigen Drehzahlen und stellt diese selbst ein. Diese interne Justierung sollte künftig als Anforderung an Streumaschinen gestellt werden.
Die Ermittlung der physikalischen Kenngrößen hat bestätigt, dass die Schüttdichten der normgerechten Auftausalze, trotz unterschiedlicher Kornklassen, bei sehr geringen Feuchtigkeitsgehalten ähnlich sind, und bei den Streumaschinen meist keine unterschiedlichen Einstellungen der Förderschnecken und Solepumpen erfordern. Den größten Einfluss auf die Schüttdichten und damit auf die Salzdosierung hat die Salzfeuchte. Höhere Feuchtigkeitsgehalte vermindern die Schüttdichte. Dies unterstreicht die Notwendigkeit der Beschaffung von trockenen Auftausalzen und deren trockener Lagerung in den Meistereien. Allerdings ist bei Steinsalzen eine Restfeuchte in der Größenordnung von 0,2 % bis 0,3 % zu fordern. Dies vermindert Staubemissionen bei der Einlagerung, bei der Fahrzeugbeladung und bei Trockensalzstreuungen.
Die Prüfung der Streustoffverteilung erfolgt bei einer dynamischen Prüfung im Rahmen der Typprüfung von Streumaschinen. Dieser damit verbundene hohe zeitliche Aufwand kann bei der jährlichen Streubildprüfung nicht geleistet werden. Deshalb sind bislang Standprüfungen und Hinterherfahrten üblich. Um die Streustoffverteilung bei Bedarf zu verbessern, wird vorgeschlagen, bei Hinterherfahrten ein Fern-Bedienpult einzusetzen, mit dem Streubildlagen verändert werden können. Tests auf einem Rotationsprüfstand für Mineraldünger haben zwar gezeigt, dass Streubilder mit Trockensalz durch Radarsensoren sehr gut erfasst werden können. Allerdings ist die Radartechnologie nicht in der Lage Windeinflüsse zu kompensieren und wegen der erwarteten Verschmutzung der Sensoren bei der Feuchtsalzausbringung sind Fehlmessungen zu erwarten. Die Radartechnologie wird deshalb derzeit nicht für den Einsatz bei Winterdienst-Streumaschinen empfohlen.
Die derzeitig große Vielfalt an unterschiedlich gestalteten Bedienpulten ist Folge der Beschaffungspraxis für Streumaschinen. Die in der DIN EN 15597-1 festgelegten Anforderungen an die Betriebs- und Steuersysteme von Streumaschinen berücksichtigen dabei die Nutzerfreundlichkeit nicht ausreichend. Die kurzen Einsatzzeiten im Winterdienst machen es für die Winterdienstfahrer schwer, sich an in einer Meisterei vorhandene unterschiedliche Streumaschinen und deren Bedienpulte anzupassen. Um diese Situation im Hinblick auf die Nutzerfreundlichkeit zu verbessern, wurden deshalb nach Auswertung der im Laufe dieses Forschungsprojekts über die Bedienpulte gesammelten Informationen ergänzende Anforderungen an Bedienpulte formuliert. Diese Verbesserungen betreffen primär die Vereinheitlichung der Ergonomie der Bedienoberfläche für die Winterdienstfahrer.
Innerhalb des Projektes wurde die Wirksamkeit sowie die Notwendigkeit von zusätzlichen gerichteten gelben Warnleuchten nach vorne zur Erhöhung der Erkennbarkeit von Arbeitsfahrzeugen1 im Zusammenhang mit Arbeitsstellen kürzerer Dauer beziehungsweise Arbeiten unter Inanspruchnahme von Sonderrechten an Landstraßen untersucht. Ziel des Projektes war es, auf Basis von Studien mit Teilnehmenden sowohl den Nutzen, das heißt den Sicherheitsgewinn aufgrund verbesserter Erkennbarkeit, als auch die Störung, wie z.B. durch Blendung oder andere Effekte, zu bewerten.
In einer ersten Studie wurde auf einem abgesperrten Gelände aus statischen Beobachterpositionen eine Auswahl von potenziell geeigneten zusätzlichen gerichteten gelben Warnleuchten nach vorne zur Verbesserung der Sichtbarkeit von Arbeitsfahrzeugen anhand einer Teilnehmendenbefragung ausgewählt. Auf Basis der Erkenntnisse des ersten Studienteils wurde eine Auswahl von Warnleuchten einer Gruppe von Teilnehmenden in einer nahezu realen Straßenverkehrssituation gezeigt und die Bewertung der Teilnehmenden hinsichtlich Sichtbarkeit und Störung abgefragt.
Beide Studien wurden bei Tag und bei Nacht durchgeführt. Die Teilnehmenden hatten die Aufgabe, die Sichtbarkeit sowie die Störwirkung jeweils mithilfe einer 5-stufigen Likert-Skala subjektiv zu bewerten. Für die Durchführung der Studien wurde ein Arbeitsfahrzeug zusätzlich zur vorgeschriebenen Sicherheitsausrüstung gemäß der Richtlinien für die verkehrsrechtliche Sicherung von Arbeitsstellen an Straßen (RSA 21) mit gelben gerichteten Warnleuchten nach vorne als Versuchsfahrzeug ausgestattet. Zur Beurteilung der Sichtbarkeit der Warnleuchten wurden diese im statischen Studienteil aus unterschiedlichen Blickwinkeln sowie Abständen von Teilnehmenden hinsichtlich Sichtbarkeit und Störung bewertet. Folgende zusätzliche gerichtete gelbe Warnleuchten nach vorne wurden montiert:
• Zwei richtungsgebundene Blinkleuchten nach der Kategorie X der UN-Regelung Nr. 65 im Kühlergrill (im Folgenden als „KL Kat. X“ bezeichnet).
• Eine richtungsgebundene Blinkleuchte nach der Kategorie X der UN-Regelung Nr. 65, bestehend aus sechs einzelnen, horizontal nebeneinander angeordneten Modulen auf der Mitte des Dachs (im Folgenden als „BL“ bezeichnet).
• Zwei Warnleuchten nach den RSA 21 auf dem Dach (im Folgenden als „WL“, je nach verwendetem Typ als WL 6 bzw. WL 7 bezeichnet).
Folgende Kombinationen wurden untersucht: Situation 1 – Stand der Technik (SdT) in Form von Warnblinklicht des Versuchsfahrzeugs und zwei Warnleuchten für gelbes Blinklicht der Kategorie T auf dem Dach, Situation 2 - SdT + KL Kat. X, Situation 3 – SdT + BL, Situation 4 – SdT + WL 7, Situation 5 - SdT + KL Kat. X + WL 7 und Situation 6 – SdT + KL Kat. X + BL.
Es zeigte sich, dass alle zusätzlichen Warnleuchten grundsätzlich die Sichtbarkeit und Störwirkung gleichzeitig erhöhen. Als Hauptursache der Störwirkung kann aus den Antworten der Teilnehmenden vorrangig das asynchrone Blicken der Warnleuchten untereinander abgeleitet werden. Nur bei der Warnleuchte des Typs WL 7 führte die hohe Lichtstärke auf der Hauptachse zu einer signifikanten Störung durch Blendung, daher wurde die Leuchte des Typs WL 7 in der dynamischen Studie durch eine breiter abstrahlende des Typs WL 6 mit geringerer maximaler Lichtstärke auf der Hauptachse ersetzt.
In der dynamischen Studie wurde der Einsatzzweck anhand einer Vorbeifahrt am Versuchsfahrzeug auf der Gegenfahrbahn auf einer realen Landstraße nachgestellt. Folgende Varianten wurden gezeigt und bewertet. Situation 1 – nur Warnblinklicht des Versuchsfahrzeugs, jedoch ohne Warnleuchte, Situation 2 – Stand der Technik (SdT) in Form von Warnblinklicht in Kombination mit zwei Warnleuchten für gelbes Blinklicht der Kategorie T auf dem Dach, Situation 3 – SdT + KL Kat. X, Situation 4 – SdT + WL 6, Situation 5 – SdT + BL.
Auch in der realistischen Straßensituation lässt sich aus der Befragung ableiten, dass jede zusätzliche Warnleuchte die Sichtbarkeit des Versuchsfahrzeuges und das Störpotential gegenüber dem Stand der Technik erhöhte.
Es zeigte sich, dass die asynchrone Blinkfrequenz der unterschiedlichen Warnleuchten für die Teilnehmenden den größten Einfluss auf das empfundene Störempfinden haben. Eine Blendwirkung ist nur zweitrangig für das empfundene Störempfinden. Es muss also ein Optimum zwischen den beiden Faktoren Sichtbarkeit und Störpotential gefunden werden.
Die untersuchten Warnleuchten KL Kat. X, BL und WL 6 sind als zusätzliche Warnleuchten zur Absicherung von Arbeitsfahrzeugen an der Vorderfront geeignet. Die Verwendung eines zusätzlichen Warnleuchtenpaars des Typs WL 6 ist nach dieser Studie die am besten geeignete Lösung.
In Bezug auf den Anwendungsfall, die Absicherung von Arbeitsstellen kürzerer Dauer auf Straßen, wird es als zielführend erachtet, die Warnleuchte möglichst weit oben am Fahrzeug anzubringen.
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1 Begriff aus den Richtlinien für die verkehrsrechtliche Sicherung von Arbeitsstellen an Straßen (RSA 21)
Mit der Veröffentlichung der neuen Fassung der Technischen Regeln für Gefahrstoffe TRGS 900 im Mai 2020 wurde ein Arbeitsplatzgrenzwert für Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Destillations- und Air-Rectified-Bitumen eingeführt. Dieser Grenzwert, der Mitte 2024 zum zweiten Mal ausgesetzt wurde, soll zum Beginn des Jahres 2027 in Kraft treten. Als die wesentlichen beiden Maßnahmen zur Reduktion von Dämpfen und Aerosolen werden Absaugeinrichtungen an Straßenfertigern und die Absenkung der Asphaltmischguttemperatur angesehen. Für die Herstellung von temperaturabgesenktem Walzasphalt (TA-Walzasphalt) können Fertigbindemittel oder Zusätze – hierzu gehören organische viskositätsverändernde Zusätze, mineralische viskositätsverändernde Zusätze und oberflächenaktive Zusätze (OA-Zusätze) oder die Schaumbitumentechnologie eingesetzt werden. Dabei kann je nach eingesetztem Fertigbindemittel, Zusatz oder der Technologie das Gebrauchsverhalten des damit hergestellten Asphaltes unterschiedlich beeinflusst werden. In vielen internationalen Studien wird berichtet, dass organische viskositätsverändernde Zusätze das Verformungsverhalten bei Wärme positiv beeinflussen, während mineralische Zusätze und OA-Zusätze sich tendenziell positiv auf das Tieftemperaturverhalten des Asphaltes auswirken. Das Ziel dieses Forschungsprojektes war der experimentelle Nachweis der Gebrauchseigenschaften ausgewählter Walzasphaltgemische, die mit reduzierter Temperatur und unter Verwendung verschiedener Zusätze (OA-Zusatz und mineralischer Zusatz) und viskositätsveränderter Fertigbindemittel (PmB 25/45 VL und PmB 25/45 VH) an einer Asphaltmischanlage hergestellt und beim Einbau auf der Baustelle durch Messungen der Arbeitsplatzkonzentrationen an Dämpfen und Aerosolen begleitet wurden.
Der Nachweis erfolgte im Jahr 2023 durch eine 2,7 km lange Erprobungsstrecke auf der L 68 in Hückeswagen (Nordrhein-Westfalen). In diesem Zusammenhang konnte demonstriert werden, dass eine Asphaltdeckschicht AC 11 D S und eine Asphaltbinderschicht AC 16 B S SG temperaturabgesenkt (Absenkung um 27 K bis 32 K ausgehend von der Mischguttemperatur des Heißasphaltes) unter Verwendung eines OA-Zusatzes, eines mineralischen Zusatzes und zwei viskositätsveränderter Fertigbindemittel (PmB 25/45 VL und PmB 25/45 VH) vertragskonform eingebaut werden können. Dabei konnten alle Anforderungen der ZTV Asphalt-StB 07/13 – mit Ausnahme eines Bereiches, in dem der Verdichtungsgrad durch einen Walzenausfall nicht erreicht werden konnte – eingehalten werden. Die Kombination aus Absaugeinrichtung am Straßenfertiger und der Absenkung der Asphaltmischguttemperatur hat sich im vorliegenden Forschungsprojekt als wirksame Maßnahme zur Reduktion von Dämpfen und Aerosolen erwiesen. Der Grenzwert von 1,5 mg/m³ konnte in den meisten Messbereichen eingehalten werden. In den Bereichen, wo der Grenzwert überschritten worden ist – zum Beispiel beim Fertigerfahrer beim Einbau der Probefelder mit PmB 25/45 VL und PmB 25/45 VH – besteht allerdings noch Verbesserungsbedarf.
Die Verdichtbarkeit der an der Baumaßnahme entnommenen Asphaltmischgüter wurde im Labor mit dem Gyrator-Verdichter überprüft. Es zeigte sich, dass die Varianten mit PmB 25/45 VL und PmB 25/45 VH bei Temperaturen zwischen 140 und 120 °C leichter verdichtet werden konnten als der Referenzasphalt. Bei tieferen Temperaturen (insbesondere unter 100 °C) verschlechterte sich die Verdichtungsfähigkeit der Varianten mit PmB 25/45 VL und PmB 25/45 VH zum Teil deutlich. Im Hinblick auf das Verformungsverhalten und das Tieftemperaturverhalten stimmten die Ergebnisse der Laboruntersuchungen weitestgehend mit der Literaturrecherche überein. Die Varianten mit PmB 25/45 VL und PmB 25/45 VH wiesen einen ähnlichen Verformungswiderstand wie die Referenzvarianten auf. Die Varianten mit mineralischem Zusatz und OA-Zusatz performten hingegen im Tieftemperaturbereich besser. Die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens an den Bohrkernen der Asphaltbinderschicht ergab für die Varianten mit PmB 25/45 VL, PmB 25/45 VH und für die Referenzvariante ein vergleichbares Ermüdungsverhalten. Im Vergleich dazu ermüdeten die Bohrkerne der Varianten mit OA-Zusatz und mineralischem Zusatz nach einer geringeren Lastwechselzahl.
Ein Jahr nach Abschluss der Asphaltierungsarbeiten wurden die einzelnen Probefelder hinsichtlich ihres Zustandes begutachtet. Keines der Probefelder wies Spurrinnen auf. Das Referenzprobefeld sowie die Probefelder mit OA-Zusatz und mineralischem Zusatz wiesen auch sonst keinerlei Schäden auf. Demgegenüber zeigten sich bei den Probefeldern mit PmB 25/45 VL und PmB 25/45 VH in regelmäßigen Abständen Risse in der Längsnaht. Der zum Teil starke Niederschlag während des Einbaus dieser beiden Probefelder in Kombination mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten der viskositätsveränderten Fertigbindemittel wird als Ursache für die entstandenen Schäden gesehen.
Das vorliegende Projekt zielte darauf ab, den zuständigen Betriebsdienststellen rechtssichere Möglichkeiten zur Verwertung und/oder Entsorgung des Grünschnittes entlang der Autobahnen aufzuzeigen und sie damit bei der Erledigung ihrer Aufgaben zu unterstützen. Aufgrund der aktuellen abfallrechtlichen Einstufung der verschiedenen Grünschnittfraktionen wurden mögliche Verwertungswege aufgezeigt. Eine multikriterielle Entscheidungsunterstützung ergab, dass für alle drei Grünschnittfraktionen (gras- und krautartiger Grünschnitt, holzartiger Grünschnitt mit einem Durchmesser von weniger als 7 cm und holzartigem Grünschnitt mit einem Durchmesser von mehr als 7 cm) grundsätzlich die energetische Verwertung zu bevorzugen ist. Hinsichtlich Energieeffizienz und Klimaschutz wird empfohlen, dass der Transportweg zur Verwertungsanlage 100 km nicht überschreiten sollte. Im Vergleich zur aktuellen Situation von Bioabfallvergärungsanlagen in Deutschland wäre die Verwertung von Grünschnitt in landwirtschaftlichen Biogasanlagen logistisch und wirtschaftlich sinnvoller. Aufgrund der abfallrechtlichen Einstufung können gras- und krautartige Materialien derzeit jedoch nicht in diesen dezentralen Anlagen mitvergoren werden. Es gibt jedoch fundierte Gründe, Mähgut von wenig befahrenen Straßen und Wirtschaftswegen in landwirtschaftlichen Biogasanlagen zu nutzen. Derzeit fehlt eine Differenzierung nach der Herkunftsart im abfallrechtlichen Begriff „Straßenbegleitgrün“ in der europäischen Abfallrahmenrichtlinie, dem Kreislaufwirtschaftsgesetz und der Bioabfallverordnung. Durch die Aufnahme einer definierten Herkunftsart in die entsprechenden abfallrechtlichen Regelungen könnten bestimmte Flächen, wie Begleitflächen entlang von wenig befahrenen Straßen, vom Abfallregime ausgenommen werden. Diese Flächen könnten unter Einhaltung bestimmter Kriterien als Landschaftspflegeprodukte klassifiziert werden, was ihre Nutzung in landwirtschaftlichen Biogasanlagen ermöglichen würde. Ein rechtssicherer Einsatz in diesen Anlagen könnte auch durch die Festlegung von Anforderungen an bestimmte Stoffe per Rechtsverordnung für die Erklärung der Nebenprodukteigenschaft erreicht werden. Weiter wird darauf hingewiesen, dass sich aus der Novellierung des Bundesfernstraßengesetzes seit März 2023 ein Handlungsmandat für die energetische Verwertung von Straßenbegleitgrün für die Baulastträger ableiten könnte. Das Gesetz sieht vor, die Flächenpotenziale entlang neuer oder geänderter Bundesautobahnen für den Ausbau erneuerbarer Energien zu nutzen. Diese Maßnahme unterstützt das Ziel, die Autobahninfrastruktur bis 2040 netto-klimaneutral zu betreiben und steht im Einklang mit der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz. Bei der Planung und dem Bau von Bundesautobahnen soll die Nutzung der Strecken für die Erzeugung erneuerbarer Energien ein integraler Bestandteil der Planungen sein. Die Nutzung von Biomasse aus der Straßenunterhaltung könnte ebenfalls zur Energieproduktion beitragen, da Biomasse unter die Legaldefinition der erneuerbaren Energien fällt. Im Rahmen des Projektes wurden deutschlandweit Daten zu Bioabfallvergärungsanlagen und Biomasseheiz(kraft)werken gesammelt, die für die Verwertung von grasartigem und holzartigem Grünschnitt geeignet sind. Insgesamt wurden 160 Bioabfallvergärungsanlagen und 70 Biomasseheiz(kraft)werke identifiziert und in eine GIS-Karte übertragen. Zusätzlich wurden landwirtschaftliche Lohnunternehmen und Maschinenringe lokalisiert und ebenfalls in die Karte integriert. Eine wichtige Grundlage für die energetische Verwertung ist die Abschätzung des verfügbaren energetischen Potenzials in einer Region, um eine gezielte Ansprache von Anlagenbetreibern zu ermöglichen. Das deutsche Autobahnnetz hat eine Gesamtlänge von etwa 13.200 km, was bei der Verwertung des gras- und krautartigen Grünschnitts entlang der Autobahnen einem geschätzten Potenzial von etwa 613 GWh pro Jahr entspricht. Damit könnten etwa 34.000 Haushalte mit Strom und Wärme versorgt werden. Diese Schätzung basiert auf Kennzahlen und dient als Orientierung für das theoretische Potenzial der Verwertung von Straßenbegleitgrün. Um dieses Potenzial deutschlandweit zu erschließen, sollten zunächst Pilotstandorte eruiert werden, an welchen eine erweiterte Stoffstromanalyse durchgeführt wird, um gegebenenfalls zusätzliche Abfallströme in der Region zu identifizieren und damit eine effizientere Verwertung zu ermöglichen. Dabei sollten die Daten zum Strom- und Wärmebedarf der eigenen Liegenschaften erfasst und analysiert werden, um hohe Bedarfe zu lokalisieren und mögliche Anlagenstandorte zu identifizieren. Zudem sollte das räumliche Umfeld hinsichtlich der Strom- und Wärmebedarfe untersucht werden, um die Möglichkeit der Errichtung eines Nahwärmenetzes zu prüfen, das die erzeugte Wärme effizient verteilen könnte. Diese Pilotstandorte sollten sorgfältig evaluiert werden, um die besten Bedingungen für eine erfolgreiche Umsetzung zu gewährleisten. Basierend auf den Erfahrungen aus den Pilotprojekten sollte eine deutschlandweite Ausdehnung der Nutzung von Straßenbegleitgrün zur Energiegewinnung systematisch erfolgen, wobei die erfolgreichsten Standorte und Methoden als Best-Practice-Beispiele genutzt werden. Eine sorgfältige begleitende Akteursanalyse ermöglicht die Identifikation und Integration aller relevanten Gruppen in den Planungs- und Umsetzungsprozess, was maßgeblich zum Erfolg der Pilotprojekte und der deutschlandweiten Ausweitung der Verwertung von Straßenbegleitgrün beiträgt. Effektive interne Kommunikation stellt sicher, dass alle Mitarbeitenden über die Ziele, Fortschritte und Herausforderungen der Projekte informiert sind, was ein gemeinsames Verständnis und Engagement für die nachhaltigen Initiativen fördert. Regelmäßige Schulungen und Weiterbildungen halten die Mitarbeitenden über neue Technologien, Verfahren und Best Practices auf dem Laufenden. Durch gezielte Öffentlichkeitsarbeit können die Straßenbauverwaltungen ihr Engagement für Nachhaltigkeit und Umweltschutz nach außen kommunizieren, was das Image stärkt und Vertrauen bei der Öffentlichkeit und den Stakeholdern aufbaut. Es ist wichtig, die Öffentlichkeit und potenzielle Partner über die Vorteile und Möglichkeiten der Nutzung von Straßenbegleitgrün zu informieren.
Im Rahmen des Projektes wurde ein Konzept zur Erstellung eines technischen Informationsangebots und dessen Erprobung erstellt. Das deutschlandweit anwendbare und gleichzeitig auf die regionalen Besonderheiten anpassbare Konzept soll Menschen jeden Alters über alternative Mobilitäts- und Dienstleistungsangebote zum motorisierten Individualverkehr gebündelt informieren. Damit soll der Umstieg vom Pkw auf den Umweltverbund erleichtert werden.
Auf Basis einer Literatur-, Daten- sowie einer Webseiten- und App-Analyse wurde die Zielgruppe der Pkw-fahrenden Personen ab 55 Jahren differenziert nach ihrem Mobilitätsverhalten analysiert und beschrieben. Denn obgleich das Angebot die Adressaten altersunabhängig anspricht, finden die Bedürfnisse der Personen ab 55 Jahren besondere Berücksichtigung.
Alternative Mobilitätsangebote und Dienstleistungen wurden kategorisiert und beispielhaft beschrieben. Interviews und Workshops mit potenziellen Adressaten und Fachexperten dienten dazu, die Erkenntnisse zu diskutieren und anzupassen. Ein bedienungsfreundlicher Prototyp mit minimalem Funktionsumfang, ein Minimum Viable Products (MVP), und barrierefreiem Design wurde auf dieser Basis weiterentwickelt.
Abschließend wurde ein Konzept für eine zweijährige Erprobung in einer Pilotregion erarbeitet. Eine hohe Bedeutung für den Erfolg der Erprobung hat dabei die Wahl der Pilotregion. Neben einem hinreichend großen und qualitativ hochwertigen Angebot sollte auch die Höhe der Nachfrage über die Größe des Gebiets stimmen.
Entscheidend jedoch ist ein Leadpartner vor Ort, der sich engagiert und maßgeblich um die Befüllung und Pflege der Plattform kümmert. Eine enge Zusammenarbeit mit kommunalen Behörden, örtlichen Mobilitätsanbietern oder Dienstleistern sowie sozialen Verbänden und Organisationen für Seniorinnen und Senioren ist anzustreben. Ein Betriebs- sowie Marketing- und Kommunikationskonzept sind darauf aufbauend zu entwickeln, umzusetzen und nach der lokalen Implementierung stetig zu evaluieren.
Um einen langfristigen Erfolg des technischen Informationsangebots im Sinne der Verbesserung der Lebensqualität von Menschen sicherzustellen, sollte mit der Erprobung bereits eine sorgfältige Planung des Weiterbetriebs und der Skalierung des Angebots erfolgen.
Vernetzung von Fahrrädern - Direkte Kommunikation von Fahrrädern mit anderen Verkehrsteilnehmenden
(2025)
Kooperative Intelligente Verkehrssysteme (C-ITS) ermöglichen die Kommunikation zwischen Fahrrädern, anderen Verkehrsteilnehmern und Infrastrukturelementen. Das Projekt "Sichere, intelligente, vernetzte Fahrräder" (SivF) widmet sich der Analyse dieser Kommunikation in drei spezifischen und besonders latenzkritischen Verkehrssituationen. Diese Situationen bergen erhebliche Risiken für Radfahrende und erfordern eine schnelle und verlässliche Kommunikation sowie präzise Lokalisierung, um potentielle Kollisionen zu verhindern und die Sicherheit der Radfahrenden zu erhöhen.
Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen die drei Kernbereiche: (1) Kommunikation, (2) Lokalisierung und (3) Energieversorgung von C-ITS-Geräten auf Fahrrädern. Die angewandte Methodik gliedert sich in drei Teile: (1) Stand der Wissenschaft der Verkehrssysteme, (2) theoretische Szenarienanalyse und (3) praktische Versuche mit einem Versuchsfahrrad und einem Pkw. Die praktische Umsetzung erfolgt mittels speziell ausgestattetem Forschungsfahrrad und einem Pkw, der mit einer C-ITS-Empfangseinheit ausgestattet ist.
Die Auswertung der Ende-zu-Ende-Latenz zeigt, dass die Latenz maßgeblich vom Systemverhalten abhängt, insbesondere von der Bereitstellung der Positions- und Zeitinformation an den C-ITS-Stack. Die theoretische Untersuchung und die praktischen Versuche haben gezeigt, dass die Nahbereichskommunikation über ITS-G5 in den ausgewählten Szenarien einen latenzarmen und hinsichtlich des Paketverlustes stabilen Kommunikationskanal darstellt. Die Positionsgenauigkeit des untersuchten C-ITS-Gerätes liegt unter Freifeldbedingungen bei etwa 2 Metern und unter Abschattungsbedingungen bei etwa 4,5 Metern, was zu einer Kompensationszeit bei warnenden Applikationen führt. Es hat sich gezeigt, dass die Kompensationszeit in einer ähnlichen Größenordnung liegt wie auch die Zeit, bis zu der die Trajektorien der Teilnehmer verlässlich prädiziert werden können. Dies verhindert eine Umsetzung von warnenden Applikationen aktuell, obwohl informierende Applikationen bereits mit den aktuellen Systemen umsetzbar sind. Die energetische Betrachtung zeigt, dass Fahrräder mit Energieversorgung per Akku genügend Energie zur Verfügung stellen, um C-ITS-Geräte versorgen zu können. Fahrräder ohne Akku benötigen hingegen speziell optimierte C-ITS-Einheiten mit geringem Energieverbrauch, um diese am Dynamo betreiben zu können.
Um die Sicherheit von Radfahrenden weiter zu erhöhen und für diesen Zweck eingesetzte C-ITS-Assistenzsysteme zu optimieren, wird eine Fortsetzung der Forschung im Bereich der Fahrradsicherheit und C-ITS empfohlen. Dies umfasst unter anderem die Optimierung des System- und Sendeverhaltens, die Priorisierung der GNSS-Nachrichtenübermittlung und die Integration weiterer Datenquellen wie IMUs und Sensoren.
Teil I: Barrierefreie Querungsanlagen
Wesentliche Aufgabe in der Teilaufgabe „Barrierefreie Querungsanlagen“ war es, eine baulich einfach umsetzbare, kostengünstige und aus Sicht der Nutzenden richtig interpretierbare sowie ohne besondere Erschwernisse nutzbare Gestaltungslösung für eine barrierefreie Querungsanlage zu entwickeln. Neben den Belangen mobilitätseingeschränkter Menschen waren auch die Bedürfnisse des Radverkehrs zu berücksichtigen. Zudem waren Kriterien für Einsatzempfehlungen für die unterschiedlichen Bauformen barrierefreier Überquerungsstellen zu geben. Im Rahmen einer umfangreichen Grundlagenanalyse wurden nationale Regelwerke und Forschungsberichte sowie Ausführungsformen von Querungsanlagen im Ausland betrachtet. Anschließend wurden Straßenbaulastträger in Deutschland befragt, welche Bauform einer barrierefreien Überquerungsstelle umgesetzt wird und welche Einsatzkriterien ggf. zu einer Entscheidung für eine Bauform oder Modifikationen der Regelbauweisen führen. In mehreren deutschen Städten wurde das Verhalten mobilitätseingeschränkter Menschen und des Radverkehrs an unterschiedlichen Querungsanlagen mittels Videobeobachtungen analysiert, um Akzeptanz, Nutzbarkeit und mögliche Schwierigkeiten bzw. kritische Situationen an den unterschiedlich gestalteten Überquerungsstellen bewerten zu können. Unter Beteiligung relevanter Akteure (Workshops) wurden fünf Varianten einer neuen Bauform einer barrierefreien Querungsanlage auf einer Versuchsstrecke umgesetzt. Die Varianten wurde von Menschen mit Mobilitätseinschränkungen und Rad fahrenden getestet und vergleichend bewertet. Im Ergebnis konnten die Parameter für eine barrierefreien Querungsanlage als Anrampung ohne Bordkante entwickelt und für die unterschiedlichen Bauformen Empfehlungen für Modifikationen und Einsatzbereiche abgegeben werden.
Teil II: Visuelle Kontraste im öffentlichen Raum
Das Forschungsprojekt hatte für die Teilaufgabe „Visuelle Kontraste“ zum Ziel, Wissenslücken hinsichtlich einer praxisorientierten Anwendung visueller Kontraste im öffentlichen Raum zu schließen. Trotz normativer Vorgaben für die technische Umsetzung visueller Kontraste bleiben für Planer und Betroffene Fragen offen, da es an positiven, praxisgerechten Beispielen für gestalterisch ansprechende und zugleich funktionale Lösungen fehlt. Zudem spielt in der Praxis häufig die Abwägung mit städtebaulichen Aspekten und Anforderungen des Denkmalschutzes eine große Rolle. Es wurden zunächst die in Technischen Regelwerken dargestellten grundsätzlichen Anforderungen an visuelle Kontraste analysiert, ebenso wie aktuelle Erkenntnisse bezüglich der Wahrnehmbarkeit von visuellen Kontrasten aus der Forschung. Kern der Aufgabenbearbeitung bildet eine Sammlung an Positivbeispielen gestalterisch gelungenen und funktional brauchbar eingeschätzter Lösungen für die Umsetzung visueller Kontraste im öffentlichen Verkehrsraum unter Berücksichtigung stadt-gestalterischer Aspekte. Dafür wurden verschiedene Verkehrsräume untersucht, Kontrastmessungen durchgeführt und Gespräche mit Planenden und Betroffenen geführt. Darüber hinaus wurde ein Katalog von Beispielen für die Kontrastgestaltung von Straßenräumen und Elementen unter Einbeziehung verschiedener Akteure diskutiert. Aus der Analyse wurden Hinweise für die Umsetzung visueller Kontraste im öffentlichen Raum unter Berücksichtigung stadtgestalterischer Aspekte formuliert, die in die Fortschreibung von Regelwerken zum barrierefreien Bauen aufgenommen werden können.
Im Rahmen der ZEB auf Bundesfernstraßen werden zur Ermittlung der Substanzmerkmale (Oberfläche) die digitalen Oberflächenbilder derzeit an Bildschirmarbeitsplätzen visuell beurteilt und manuell ausgewertet. Den Auswertungen liegen die in den ZTV ZEB-StB enthaltenen Auswerteregeln zugrunde. Technische Prüfvorschriften zur Regelung technischer Spezifikationen bezüglich der Messsysteme und der Auswerteplätze stehen inzwischen ebenfalls zur Verfügung. Ziel des Forschungsprojektes war, durch die Ermittlung von Vergleichs- und Wiederholstreubereichen die Einflüsse auf das Auswerteergebnis zu untersuchen und die vorhandenen Toleranzvorgaben für die vorgeschriebenen Prüfungen zu bestätigen oder bei Bedarf neue Grenzwerte dafür zu vorzuschlagen. Das Projekt bestand in einer umfänglichen Analyse der derzeitigen Vorgehensweise bei der Erfassung und Bewertung der Substanzmerkmale (Oberfläche) im Teilprojekt 3 der ZEB sowie einer tiefgreifenden statistischen Analyse hinsichtlich der Wiederhol- und Vergleichbarkeit unter verschiedenen Rahmenbedingungen. Zunächst wurden Messfahrten auf einem nach bestimmten Kriterien ausgewählten Streckenkollektiv und nach bestimmten (Mess-)Szenarien durchgeführt. Das Bildmaterial wurde nach dem geltenden Regelwerk in verschiedenen (Auswerte-)Szenarien ausgewertet. Zusätzlich zur manuellen Inspektion der Oberflächenbilder wurden die Daten auf Strecken in Asphaltbauweise (BAB) mit Hilfe künstlicher Intelligenz ausgewertet. Abschließend erfolgten die statistischen Auswertungen hinsichtlich Wiederhol- und Vergleichbarkeit und es ergingen Vorschläge für die Neufestlegung der entsprechenden Grenzwerte. Die Literaturrecherche zum Stand der Technik bei der Zustandsdatenerfassung auf nationaler und internationaler Ebene ergab keine grundlegend neuen Erkenntnisse. Hervorzuheben ist, dass eine Zertifizierung der Messsysteme durch eine offizielle Stelle und explizit definierte Anforderungen an die Qualität der Erfassungstechnologie und der Erfassungsergebnisse international nicht erfolgt. Die im Teilprojekt 3 gewonnenen Ergebnisse werden von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst, im Wesentlichen aber durch den Faktor Mensch (Wissenstand, Erfahrung, Tagesleistungskurve u.a.). Auch zwischen Auswertern mit großem Erfahrungshintergrund (Referenzauswerter, Qualitätssicherer) weichen die Ergebnisse in Einzelfällen deutlich voneinander ab, was große Auswirkungen auf die Wiederholbarkeit haben kann. Die weiteren Einflüsse, wie das eingesetzte Messsystem, verschiedene Umgebungsbedingungen (Witterung) und die Qualität der Oberflächenbilder, ordnen sich diesem Haupteinfluss unter. Dies konnte auf Basis eines statistischen Modells mathematisch nachgewiesen werden. Für die statistischen Berechnungen wurden für jede Zustandsgröße Referenzwerte generiert, d.h. möglichst nahe an der Wahrheit liegende Werte für jeden einzelnen Auswerteabschnitt. Die Erwartung aufgrund der langjährigen Erfahrungen war, dass die durchgeführten Auswertungen nur geringe Streuungen aufweisen, was sich nur teilweise bestätigt hat. Zur Ableitung der zu erwartenden Toleranzen bei den Zustandswerten und zur Festlegung von Grenzwerten wurden anhand der ZEB-Auswerteergebnisse Prüfungen auf 2-km-Teilabschnitten simuliert und deren Ergebnisse klassifiziert und bewertet. Daraus wurden für Strecken in Asphalt- und Betonbauweise praxisnahe Toleranzen abgeleitet und modifizierte Grenzwerte vorgeschlagen. Diese liegen höher als die bisher nach ZTV ZEB-StB geltenden Werte. Seitens des Forschungsnehmers wurde die Empfehlung unterbreitet, abhängig von der Prüfungsart (Zulassungsprüfung, Kontrollprüfung) die bisherigen Grenzwerte nach oben anzupassen. Aufgrund der im Forschungsprojekt gewonnenen Erkenntnisse über die Einflussfaktoren im Teilprojekt 3 sollte auch der Einsatz von künstlicher Intelligenz zur Schadenserkennung auf Oberflächen- und Frontbildern auf Basis von Deep-Learning durch weitere intensive Forschung und Entwicklung vorangetrieben und zur Praxisreife gebracht werden.
Verfahren zur Ermittlung der maßgebenden Verkehrsnachfrage für die Planung und Bemessung von Straßen
(2025)
Ziel des Projekts „Verfahren zur Ermittlung der maßgebenden Verkehrsnachfrage für die Planung und Bemessung von Straßen“ ist es, Bemessungskonzepte zur Ermittlung einer als maßgebend erachteten Verkehrsnachfrage für die Bemessung von Verkehrsanlagen auf Autobahnen zu entwickeln und mit dem Bemessungskonzept der 50. höchstausgelasteten Stunde zu vergleichen. Beim Vergleich der Bemessungskonzepte sollen die verfügbaren Datengrundlagen (Zahl der Dauerzählstellen, Kurzzeitzählung, Floating-Car-Daten) variiert und die Eignung für eine Übertragung in die Verkehrsprognose beurteilt werden.
Um die Güte der Bemessungskonzepte bewerten zu können, wird zunächst eine Referenzdatenbank geschaffen. Hierzu werden Dauerzählstellendaten der BASt sowie der Bundesländer Bayern, Hessen und Nordrhein-Westfalen aufbereitet und durch Matrixschätzverfahren räumlich so um virtuelle Dauerzählstellen ergänzt, dass für 78 Autobahnknotenpunkte (23 Autobahnkreuze und 55 Anschlussstellen) in den Jahren 2017, 2018 und 2019 eine vollständige Detektion gegeben ist. Die Knotenpunkte der Referenzdatenbasis erfüllen drei Bedingungen:
• Zeitliche Vollständigkeit: An allen Dauerzählstellen sind Verkehrsstärken für alle 8.760 Stunden eines Jahres verfügbar.
• Räumliche Vollständigkeit: An allen Zu- und Abfahrten der Knotenpunkte und an allen Zu- und Abfahrten der Teilknotenpunkte sind Dauerzählstellen verfügbar.
• Konsistenz: Die Verkehrsstärken aller Dauerzählstellen sind konsistent, d.h. an jedem Teilknotenpunkt entsprechen die Zuflüsse den Abflüssen.
Mit der Referenzdatenbasis werden Kombinationen von neun Bemessungskonzepten und mehreren Datengrundlagen (0/1/4/8 Dauerzählstellen, ohne/mit Kurzzeitzählung, ohne/mit FCD) getestet. Diese Kombinationen werden als Bemessungsszenarien bezeichnet und auf die 78 Autobahnknotenpunkte angewendet. Außerdem werden 18 Netzabschnitte untersucht. Für die Bewertung der Bemessungsszenarien wird die Kenngröße QSV-Genauigkeit genutzt. Sie gibt an, in wie viel Prozent der Fälle der ermittelte QSV-Wert dem Wert des Referenzbemessungsszenarios entspricht.
Die Untersuchung liefert folgende Ergebnisse zu den Datengrundlagen:
• Die Datengrundlagen beeinflussen die Qualität der Ergebnisse deutlich stärker als die Wahl des Bemessungskonzepts.
• Die Qualität der Ergebnisse steigt mit der Zahl der Dauerzählstellen. Wünschenswert sind Dauerzählstellen an den Hauptfahrbahnen für alle Zufahrten des Knotens. Bei nur einer Dauerzählstelle ist die Qualität der Ergebnisse deutlich schlechter.
• Ergänzende Datengrundlagen in Form von Kurzzeitzählungen oder FCD an den Zu- und Abfahrten aller Teilknotenpunkte sind eine notwendige Voraussetzung für eine gute Qualität der Ergebnisse.
• Die Verwendung von FCD anstelle von Kurzzeitzählungen ist möglich, erreicht aber in den untersuchten Fällen nicht die gleiche Ergebnisqualität wie eine Kurzzeitzählung.
• Das vom HBS empfohlene Verfahren – Kurzzeitzählung an allen Rampen eines Knotens mit anschließender Matrixschätzung oder Hochrechnung an den nächstgelegenen Dauerzählstellen – liefert eine Bemessungsverkehrsstärke, mit der die Auslastung der 50. höchstausgelasteten Stunde gut getroffen wird.
Die Analyse der QSV-Genauigkeit ermöglicht folgende Aussagen zur den Bemessungskonzepten:
• Die Bemessungskonzepte, die auf einer Dauerline basieren, liefern die höchste QSV-Genauigkeit. Das entspricht den Erwartungen, da das Referenzbemessungsszenario ebenfalls Dauerlinien nutzt.
• Die dauerlinienbasierten Bemessungskonzepte unterscheiden sich von den tageszeitbasierten Bemessungskonzepten dadurch, dass die Zahl der untersuchten Nachfragesituationen „zufällig“ ist, da sie von der Zahl der verfügbaren Dauerzählstellen abhängen. Die QSV-Genauigkeit hängt deshalb – anders als bei den tageszeitbasierten Konzepten – stark von der Zahl der Dauerzählstellen ab. Bei einer Verfügbarkeit von Dauerzählstellen, so wie sie an vielen Knotenpunkten gegeben ist, liefern tageszeitbasierte Konzepte eine ähnliche Ergebnisqualität wie dauerlinienbasierte Konzepte.
Das Konzept der n-ten Stunde, bei dem nach HBS jede Dauerzählstelle eine eigene Nachfragesituation definiert, lässt sich nicht direkt auf eine modellbasierte Verkehrsprognose übertragen. Für die Verkehrsprognose eignen sich Bemessungskonzepte, die zwei Tageszeiten (Vormittag, Nachmittag) untersuchen. Hier liefert das Konzept „90. Perzentil der Spitzenstunde eines Verkehrstages“ eine mögliche Lösung, da es zu ähnlichen Ergebnissen wie die 50. höchstausgelasteten Stunde führt. Es ermittelt die maßgebende Verkehrsnachfrage im Analysezustand jeweils aus dem 90. Perzentil der beiden Spitzenstunden aller Kalendertage eines Jahres des betrachteten Verkehrstagtyps. In Verkehrsnachfragemodellen, die den Mittelwert der werktäglichen Verkehrsnachfrage abbilden, kann das 90. Perzentil durch pauschale Korrekturfaktoren oder durch höhere Mobilitätsraten abgebildet werden.
An die Beschaffenheit von Längsmarkierungen werden umfangreiche Anforderungen hinsichtlich der Tages- und Nachtsichtbarkeit gestellt. Ungeachtet der Vorgaben besteht in der Praxis eine große Bandbreite im tatsächlichen Erscheinungsbild von Längsmarkierungen.
Das Forschungsvorhaben untersuchte den Einfluss von Längsmarkierungen auf Landstraßen auf sicherheitsrelevante Fahrverhaltensmaße und damit die Verkehrssicherheit am Tag und bei Nacht mit einem Schwerpunkt auf Kurvendurchfahrten.
Die Methodik umfasste sowohl Untersuchungen zum Fahrverhalten im Fahrsimulator als auch auf verschiedenen Landstraßen. Im Labor wurden dabei verschiedene Variationen aus Querschnittsbreiten und Markierungen mit unterschiedlich guter Sichtbarkeit bei verschiedenen Lichtbedingungen (Tag/ Nacht) simuliert. Neben dem Fahrverhalten wurde auch die subjektive Einschätzung der Probanden zu Sicherheit und Schwierigkeit der Fahraufgabe für die getesteten Varianten betrachtet. Auf den Messstrecken auf Landstraßen wurden die Ergebnisse der Simulatoruntersuchung über den Vergleich des Fahrverhaltens vor und nach der Erneuerung von Markierungen für ausgewählte Kurven validiert.
Die Ergebnisse der Untersuchung im Fahrsimulator zeigen bei Tag und Nacht positive Auswirkungen auf das Spurverhalten bei hoher Sichtbarkeit der Längsmarkierung im Vergleich zum Fehlen der Markierung in Rechtskurven ohne Leitlinie sowie in Linkskurven mit Leitlinie. Eine Geschwindigkeitszunahme aufgrund einer höheren Sichtbarkeit der Längsmarkierung zeigte sich im Fahrsimulator nur bei Nacht für Kurven ohne Leitlinie.
Die Untersuchung der mittleren Geschwindigkeiten und des Spurverhaltens auf den Messstrecken bestätigte, dass die Fahrer lediglich bei Kurven ohne Leitlinie bei Nacht nach Erneuerung der Markierung eine höhere Geschwindigkeit wählen, die mit mehr unerwünschten Spurverhalten, verbunden ist. Beim Spurverhalten zeigte sich, dass alle betrachteten Kurven, mit Ausnahme der Kurven ohne Leitlinie bei Nacht, von der Erneuerung der Markierung profitieren konnten und sich ein deutlich höherer Anteil von idealem und normalem Spurverhalten bei Kurvendurchfahrt zeigte.
Im Ergebnis kann festgestellt werden, dass sich die positiven Effekte der gut sichtbaren Markierungen auf das Spurverhalten, die im Simulator beobachtet wurden, innerhalb der Feldstudie bestätigt haben. Dabei zeigen sich die Effekte im Feld ausgeprägter.
Im Ergebnis der Untersuchungen wird kein Änderungs- bzw. Ergänzungsbedarf für die aktuellen ZTV M (FGSV, 2013) gesehen. Es wurde jedoch deutlich, dass sich schlecht sichtbare Markierungen deutlich negativ auf das Spurverhalten auswirken können. Daher wird angeregt, das Zustands-Monitoring von Markierungen auf Landstraßen zu intensivieren.
Großraum- und/oder Schwertransporte sind Fahrzeuge oder Fahrzeugkombinationen, bei denen beim Fahrzeug samt Ladung die gesetzlich zulässigen Maße und/oder Gewichte überschritten werden. Zur Durchführung von Transportfahrten bedarf es einer Sondererlaubnis, die nach Antrag in einem VEMAGS-Bescheid (Verfahrensmanagement für Groß- und Schwertransporte) erteilt wird. Die Bescheide enthalten eine Reihe von Auflagen, die u.a. sogenannte Streckenauflagen (in Anlage 3) enthalten. Bei einigen Transporten wird von den Genehmigungsbehörden die Besondere Auflage Nummer 21 RGST 2013 aufgenommen: „der zu begleitende Schwertransport ist mit einem Beifahrer zu besetzen, der die angeordneten Auflagen sowie die Auflagenbereiche über Funk an das Begleitfahrzeug übermittelt“. Seit einigen Jahren gibt es von zwei Herstellern in Deutschland Assistenzsysteme auf dem Markt, die als „digitale“ Beifahrer als Ersatz für menschliche Beifahrer dienen können.
Ziel des Projekts war es, einen technischen Anforderungskatalog für den Einsatz eines Digitalen Beifahrers bei Großraum- und Schwertransporten zu erstellen. Hierfür sollten die Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes solcher Systeme (als Ersatz des menschlichen Beifahrers) wissenschaftlich untersucht werden, um die notwendigen technischen Bedarfe im Hinblick auf eine adäquate Mensch-Maschine-Schnittstelle vor dem Hintergrund der Wahrung und Steigerung der Verkehrssicherheit zu definieren. Aufgabe im Forschungsprojekt war die wissenschaftliche Untersuchung, in wie weit die Aufgaben eines menschlichen Beifahrers durch die Benutzung eines digitalen Beifahrers abgedeckt sind und welche Nach- oder Vorteile in Hinblick auf den Erfüllungsgrad der Auflagen einerseits und auf die Verkehrssicherheit andererseits entstehen. Außerdem sollte gezeigt werden, welchen Mehrwert die digitalen Systeme liefern können. Die Aufgabe wurde durch umfangreiche Dokumentenanalysen, Befragungen in Speditionen und bei Fahrern sowie einer Sicherheitsanalyse gelöst. Weiterhin wurden über eine Wahrnehmungsstudie während eines Feldversuchs ergänzende Anforderungen an die Systeme bezüglich der Parameter der Systeme evaluiert, die mit der visuellen Wahrnehmbarkeit verknüpft sind. Aus allen Befunden wurde dann schließlich ein Anforderungskatalog für digitale Beifahrer abgeleitet.
Aufgabenstellung und Programmbeschreibung
„Blicki blickt‘s“ ist eine Verkehrsinitiative des „Blicki e. V.“, die seit 2020 durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert wird. Für die Konzeptevaluation des Zielgruppenprogramms wurden Dokumentenanalysen (Website und dort bereitgestellte Materialien) durchgeführt, eine Fokusgruppendiskussion mit dem Leitungspersonal von „Blicki blickt's“ geführt und an drei Blicki-Workshops teilgenommen. Die Präventionsmaßnahme will Kinder im richtigen Verhalten gegenüber schweren, großen Fahrzeugen im Straßenverkehr schulen. Dabei liegt der Fokus auf dem besonderen Verhalten von Lkws und der eingeschränkten Sicht des Fahrers (Toter Winkel-Problematik). Im idealerweise über einen Zeitraum von bis zu sechs Wochen angelegten Schulungsprogramm von „Blicki blickt’s“ lassen sich drei Phasen unterscheiden:
• Phase 1 – Vorbereitung im Unterricht mit Lernmaterialien auf der Online-Lernplattform der Blicki-Website
• Phase 2 – Aktionstag: Als kostenloser Workshop an Grundschulen
• Phase 3 – Nachbereitung durch die Kinder und ihre Eltern mittels der digitalen Lernplattform der Blicki-Website
Evaluationsbefunde
„Blicki blickt's“ ist eine Maßnahme der klassischen Verkehrserziehung: Kinder werden auf das aktuelle Geschehen im Straßenverkehr vorbereitet, sie sollen verkehrssicheres Verhalten erlernen und Verkehrsregeln einhalten. Die Blicki-Website und -Materialien sind merklich bemüht, den Entwicklungsstand von Kindern zu berücksichtigen. Allerdings zeigen sich in den Materialien, bei der Umsetzung des Workshops vor Ort oder auch bei der Gestaltung der Website diesbezügliche Defizite. Alles in allem können die von „Blicki blickt's“ aufgegriffene Problematik und die dabei vermittelten Inhalte durchaus für die Verkehrssicherheit von Kindern als einschlägig betrachtet und die Konzeption und Umsetzung entsprechender Präventionsanstrengungen als zielführend zur Verbesserung der Verkehrssicherheit von Kindern aufgefasst werden. Das pädagogisch-didaktische Konzept für alle Arbeitsmaterialien, den Vor-Ort-Workshop, die Online-Lernplattform, die Übungen und die Blicki-Geschichte erscheint durchdacht, zielführend und prinzipiell zielgruppengerecht. Allerdings zeigen sich in der Umsetzung auch Defizite: Gegenwärtig kann der Anspruch der „nachhaltigen Wissensvermittlung“ wegen mangelnder Vor- und Nachbereitung nicht aufrechterhalten werden. Die bei „Blicki blickt’s“ eingesetzten Methoden und Materialien erscheinen prinzipiell als geeignet, die gewünschten Inhalte an die Grundschulkinder zu vermitteln. Optimierungsbedarf zeichnet sich hinsichtlich der Umsetzungstreue der eingesetzten Methoden und der Schulung der Stationsbetreuenden ab. Die Teammitglieder erscheinen vor dem Hintergrund ihrer (bisherigen) Berufsqualifikation für die pädagogische Tätigkeit im Rahmen des Blicki-Workshops als durchaus geeignet. Allerdings lässt die nur kurze Schulung neuer Teammitglieder keine vertiefte Vorbereitung auf die Zielgruppe oder die zu vermittelnde Thematik zu. Fachlich können die Stationsbetreuenden als interessierte Laien charakterisiert werden. Im Rahmen der Umsetzung von „Blicki blickt's“ gibt es eine ganze Reihe von Ansatzpunkten zur Qualitätssicherung. Hinsichtlich der vergleichbaren Umsetzung der einzelnen Veranstaltungen zeigen sich erkennbare Unterschiede. Die Website https://blicki-blickts.de kann hinsichtlich einschlägiger inhaltlicher Qualitätskriterien zwar als „sehr gut“ beurteilt werden. Allerdings fällt es häufiger schwer, die entsprechenden Inhalte zur Erfüllung der Qualitätskriterien auf der Website zu finden. Insgesamt zeigen sich deutliche Mängel beim Seitenaufbau der Website und der Präsentation der Inhalte. Als generelles Fazit der Konzeptevaluation von „Blicki blickt's“ lässt sich die weitere finanzielle Förderung der Maßnahme durch das BMDV aufgrund des vorliegenden pädagogisch-didaktischen Konzepts und seiner beabsichtigten praktischen Umsetzung empfehlen. Die Förderung sollte aber an Optimierungsbemühungen geknüpft werden.
Handlungsempfehlungen
Als Ergebnis der Konzeptevaluation erscheint es angeraten, die Umsetzung von „Blicki blickt's“ in mehrfacher Hinsicht zu überarbeiten und zu optimieren. Diesbezüglich werden vorgeschlagen:
• Optimierungsbemühungen zur Gewährleistung des zentralen Anspruchs einer mehrwöchigen, nachhaltigen Beschäftigung mit dem Thema „Verkehrssicherheit im Umfeld von Lkws“ (Vorbereitung, Workshop, Nachbereitung),
• Verbesserung der Schulung des eingesetzten Personals,
• Methoden zur Gewährleistung einer zielgruppengerechten Durchdringungstiefe des vermittelten Stoffes,
• Überarbeitung der „Blicki blickt's“-Website hinsichtlich ihrer Struktur, der vermittelten fachlichen Inhalte und technischer Mängel,
• Prüfung der Blicki-Materialien durch eine entwicklungspsychologisch geschulte Person,
• aktuelle Daten zur Verkehrssicherheit von Kindern,
• Überarbeitung des Evaluationsbogens, gegebenenfalls auch zur Abschätzung der Vor- und Nachbereitung des Workshops.
Im Bereich der Bundesfernstraßen sind in den nächsten Jahren zahlreiche Großbrücken mit Stützweiten im Bereich von 50 – 70 m und darüber zu ersetzen. Für diesen Stützweitenbereich haben sich Stahlverbundkonstruktionen für die Überbauten als wirtschaftliche Bauweise etabliert. Für die Herstellung der Fahrbahnplatte werden zunehmend Teilfertigteile eingesetzt, die eine kostengünstige und schnelle Herstellung erlauben. Mit dem Ziel der wissenschaftlichen Begleitung und Optimierung dieser Entwicklung und um mögliche konstruktive Schwachpunkte frühzeitig zu identifizieren, wurden im direkten Anschluss an ein Forschungsvorhaben des BMDV gezielte Untersuchungen zur Ermüdungssicherheit der Konsolträger und der Fahrbahnplatten unter Zug- und Querkrafttragfähigkeit durchgeführt. Die realitätsnahe Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit im Anschluss der Kragträger-Obergurte an den Stahlhohlkasten erfolgte für verschiedene Konstruktionsvarianten an mehreren Groß- und Kleinbauteil-Ermüdungsversuchen, die durch numerische Analysen ergänzt wurden. Auf dieser Basis wurden Empfehlungen für eine ermüdungsgerechte Detailgestaltung bei gleichzeitiger Reduzierung des Fertigungsaufwandes erarbeitet. Eine Ergebnisübersicht bietet der Stahlbau-Artikel „Neue Querschnitte von Stahlverbundbrücken – Teil 2: Ermüdungsfestigkeit des Anschlusses der stählernen Kragträger“ (DOI stab.202300010). Zur Bewertung der Ermüdungsfestigkeit der Fahrbahnplatte unter kombinierter Zug- und Querkraftbeanspruchung wurden Versuche durchgeführt und ausgewertet. Im Fokus der Untersuchungen stand dabei der Einfluss einer realen, mehrstufigen Belastung und die Überprüfung der linearen Schadensakkumulationshypothese nach Palmgren-Miner, die nach den Ergebnissen zu einer sicheren Bemessung führt. Eine Ergebnisübersicht bietet der Stahlbau-Artikel „Neue Querschnitte von Stahlverbundbrücken – Teil 1: Ermüdungsfestigkeit der querbelasteten zugbeanspruchten Fahrbahnplatte“ (DOI stab.202300009). Ergänzend zu den Bauteilversuchen und numerischen Analysen wurden an insgesamt 3 neu errichteten Talbrücken in Verbundbauweise Monitorings über mehrere Monate unter laufendem 4+0-Verkehr durchgeführt. Im Fokus der Monitorings standen dabei die Beanspruchungen in der Fahrbahnplatte und in den Anschlüssen der Kragarme an den Stahlhohlkasten.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens konnten Grundlagen für die Anwendung des Trenchingverfahrens hinsichtlich des Einsatzes der gewählten Verfüllmethoden und der verwendeten Verfüllbaustoffe geschaffen werden. Hierfür wurden sowohl umfangreiche Laborversuche an den Verfüllbaustoffen unter Laborbedingungen als auch unter Baustellenbedingungen, im Rahmen einer Untersuchungsstrecke, durchgeführt. Weiterhin erfolgten umfangreiche Sensitivitätsuntersuchungen unter Anwendung der Finiten-Elemente-Methode. Zur Bewertung des Einflusses verschiedener Schlitzgeometrien (Trenchgeometrien) auf die Beanspruchungszustände in den einzelnen Asphaltschichten einer Befestigung und im eingebrachten Trench sowie auf rechnerisch prognostizierte Nutzungsdauern von Asphalttragschichten wurden umfassende Finite-Elemente-Berechnungen mittels der Sofware COMSOL Multiphysics durchgeführt. Auf Grundlage der Finite-Elemente-Berechnungen konnten Empfehlungen hinsichtlich der Materialeigenschaften der Asphalte und der Verfüllbaustoffe, der Geometrie der Schlitze und der Lage der Schlitze im Straßenquerschnitt abgeleitet werden. Anhand der Ausführung der Untersuchungsstrecke wurden Empfehlungen für die Ermittlung von Kriterien zur qualitativen Ausführung erarbeitet.
Ursachenforschung zu Schäden an Lärmschutzwänden mit Vorsatzschale aus haufwerksporigem Leichtbeton
(2025)
Bei Lärmschutzwänden (LSW) aus Beton, die aus einer Vorsatzschale aus haufwerksporigem Leichtbeton (HPLB) im monolithischen Verbund mit einer gefügedichten Stahlbetontragschale bestehen, wurden diverse Schadensbilder festgestellt. Diese reichen von Rissen, Abplatzungen und Abwitterungen im HPLB der Vorsatzschale bis hin zum lokalen Ablösen und Herabfallen des HPLB von der Tragschale. Ziel des Forschungsvorhaben FE 15.0687/2020/HRB war es die Ursachen und Entstehungsmechanismen dieser Schäden umfassend zu analysieren, um eine schadensfreie und dauerhafte Qualitätssicherung von LS-Elementen aus Beton mit Vorsatzschale aus HPLB zu gewährleisten. Dafür wurde der Bauwerkszustand von fünf LSW, bei denen charakteristische Schäden aufgetreten sind, dokumentiert und untersucht. Zudem wurden Materialstudien zum Einfluss der Zusammensetzung von HPLB auf die schadensrelevanten Materialeigenschaften durchgeführt. Die im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen ermittelten maßgeblichen Mechanismen für die Schadensentwicklung an LS-Elementen aus Beton mit einer JPLB-Vorsatzschale sind auf die folgenden Hauptfaktoren zurückzuführen: thermische Zwangs- und Eigenspannungen sowie unzureichender Frost-Taumittel-Widerstand der Materialien der Vorsatzschale, der durch eine hohe Wasseraufnahmekapazität und -speicherung der HPLB bedingt ist. Insbesondere bei HPLB aus überwiegend feinporigen Materialien (z.B. Quarzsand) besteht aufgrund ihrer ungünstigen hygrischen Eigenschaften und mangelnden Frost-Taumittel-Widerstandsfähigkeit für LS-Elemente aus Beton ein erhöhtes Schadensrisiko. Hinsichtlich der konstruktiven Ausführung von LSW aus Beton mit Vorsatzschale aus HPLB sollten Bauweisen vermieden werden, die einen zusätzlichen Wassereintrag begünstigen.
Das Forschungsprojekt FE 07.0317 befasste sich mit der umfassenden rheologischen Charakterisierung und Differenzierung von Füller-Bitumen-Gemischen (Mastix) im Dynamischen Scherrheometer (DSR). Dabei wurden unterschiedliche Prüfmethoden zur Ansprache von temperaturabhängigen viskoelastischen Eigenschaften, Verformungsverhalten, Ermüdungsverhalten und Tieftemperaturverhalten identifiziert, erprobt, weiterentwickelt und validiert. Die im Projekt verwendeten Materialien umfassen 11 unterschiedliche, bautechnisch relevante Bitumen sowie 15 unterschiedliche bautechnisch relevante Füller.
Aus den Komponenten wurden diverse Mastixvarianten hergestellt, wobei aus dem Füller nur die Korngröße ≤ 0,063 mm berücksichtigt wurde. Die Mastixherstellung wurde unter Variation der Verfahrensparameter systematisch erprobt, um ein geeignetes und zuverlässiges Mischverfahren festzulegen. Im Projektverlauf wurde ein maximales Füller-Bitumen-Verhältnis von 3 als labor-technische Anwendungsgrenze für die zuverlässige Herstellung und Prüfung von Mastix festgestellt. Mit zunehmender Lagerungsdauer wurde eine deutliche Steifigkeitszunahme von Mastixproben beobachtet, die bei Raumtemperatur deutlich stärker ausgeprägt ist, als bei Lagerung im Kühlschrank bzw. im Gefrierschrank. Das Phänomen wird mutmaßlich auf eine Absorption der leichten Bitumenfraktionen im Füller zurückgeführt. Eine Lagerung von Mastixproben bis zu 7 Tage erscheint als unproblematisch. Die Lagerung im Kühlschrank wird empfohlen.
Aus der nationalen und internationalen Literatur wurden die vielversprechendsten Prüfverfahren zur Mastixansprache im DSR ausgewählt, umfangreich erprobt und hinsichtlich ihrer Tauglichkeit bewertet. Die nachfolgenden ausgewählten und weiterentwickelten Prüfmethoden wurden anschließend anhand von 82 Mastixvarianten validiert: ein Temperatur-Frequenz-Sweep von 20 bis 60 °C mit 8 mm Messgeometrie zur Untersuchung der viskoelastischen Eigenschaften, der Multiple Stress Creep and Recovery Test (MSCRT) bei einer Temperatur von 60 °C mit 25 mm Messgeometrie und eine Relaxationsprüfung bei einer Prüftemperatur von -20 °C mit der 4 mm Messgeometrie. Die gewählten Prüfverfahren sind in marktüblichen DSR-Geräten unterschiedlicher Gerätehersteller mit laborökonomischen Prüfdauern anwendbar. Die Ergebnisse sind aussagekräftig, präzise, einfach interpretierbar und erlauben eine schnelle, zuverlässige und eindeutige Differenzierung unterschiedlicher Varianten an Füller-Bitumen-Gemischen.
Mit den identifizierten aussagekräftigen Materialparametern wurde ein Bewertungshintergrund geschaffen, der Hinweise über den Einfluss unterschiedlicher Füller-Bitumen-Kombinationen mit unterschiedlichen Massenverhältnissen auf die interessierenden Materialeigenschaften liefert. Bei allen Materialeigenschaften zeigt das in der Mastix verwendete Bitumen einen übergeordneten Einfluss auf die Prüfergebnisse. Es kann ein funktionaler Zusammenhang zwischen dem Füller-Bitumen-Verhältnis und den maßgebenden Mastixeigenschaften festgestellt werden. Anhand der versteifenden Wirkung vom komplexen Schermodul wurde eine eindeutige und materialspezifische Füller-Bitumen-Interaktion festgestellt. Unterschiedliche Füllereinflüsse konnten am ehesten anhand des Kriechverhaltens jedoch kaum anhand des Kälteverhaltens festgestellt werden. Die Verwendung von reinem Kalkhydrat führt zu einer starken Versteifung und damit einem hohen Verformungswiderstand bei gleichzeitig nachteiligem Kälteverhalten.
Die Prüfverfahren haben eine Wiederholpräzision im Bereich von 10 bis 15 % (mit einer statistischen Sicherheit von 95 %) und eine Vergleichpräzision im Bereich von 15 bis 30 % (mit einer statistischen Sicherheit von 95 %). Sie entsprechen damit der typischen Prüfpräzision von rheologischen Prüfverfahren.
Die Durchführung von Ermüdungsprüfungen von Mastix im DSR ist insgesamt kritisch zu sehen. Es gibt eine große Variabilität von möglichen Prüfparametern, die einen maßgeblichen Einfluss auf die Prüfergebnisse haben. Es ist unklar, ob Deformationsregelung oder Spannungsregelung das tatsächliche Materialverhalten besser abbildet und welche Regelung sich besser für eine (plausible) Differenzierung unterschiedlicher Mastixvarianten eignet. Darüber hinaus existiert ein maßgeblicher Einfluss aus den Gerätekonstruktionen von unterschiedlichen Rheometern, sodass Ergebnisse nicht miteinander vergleichbar und damit nicht für eine geräteübergreifende Charakterisierung geeignet sind.
In diesem Forschungsprojekt wurde eine Prüfsystematik für eine ganzheitliche (rheologische und chemische) Charakterisierung und systematische Materialbewertung von bitumenhaltigen Bindemitteln für den Asphaltstraßenbau entwickelt. Die neue Prüfsystematik basiert auf Prüfungen im Dynamischen Scherrheometer (DSR) zur Charakterisierung des rheologischen Materialverhaltens im gesamten Gebrauchstemperaturbereich unter Berücksichtigung der viskoelastischen Eigenschaften, des Verformungsverhaltens, des Kälteverhaltens und des Alterungsverhaltens. Die Prüfsystematik wird vervollständigt durch Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR-Spektroskopie) zur Bestimmung chemischer Materialeigenschaften. Zunächst wurden rheologische und chemische Prüfverfahren zusammengestellt und an einer repräsentativen Auswahl an bitumenhaltigen Bindemitteln systematisch analysiert und anhand von Parameterstudien weiterentwickelt. So wurde aus einem Set an verschiedenen Prüfverfahren eine neue, ganzheitliche Prüfsystematik entwickelt. Die rheologische Prüfsystematik besteht im Wesentlichen aus dem Bitumen-Typisierungs-Schnell-Verfahren (BTSV), einem 8 mm Temperatur-Sweep (T-Sweep), einem 25 mm Single Shear Creep Test (SSCT) und einer 4 mm Relaxationsprüfung. Diese wird ergänzt durch FTIR-Analysen insbesondere für die Identifikation verschiedener Bindemittelmodifizierungen sowie der weitergehenden Bewertung des Alterungszustandes. Die neue Prüfsystematik ist für die Anwendung in der Praxis gut geeignet. Sie kann bei einer Einfachbestimmung innerhalb eines Arbeitstages mit einem DSR und bei einer Mehrfachmessung mit dem FITR innerhalb von 30 Minuten durchgeführt werden. Es folgten systematische Reihenuntersuchungen der neuen Prüfsystematik an 102 verschiedenen repräsentativen bitumenhaltigen Bindemitteln in unterschiedlichen Alterungszuständen. Daraus wurden geeignete Bewertungsparameter für die Erstellung einer Charakterisierungsmatrix identifiziert. Die aus den Prüfverfahren abgeleiteten Bewertungsparameter sind einfach interpretierbar und in der Praxis sofort anwendbar. Sie umfassen das Materialverhalten im gesamten Temperaturbereich des Gebrauchsverhaltens sowie die chemische Zusammensetzung und weisen eine gute Wiederholbarkeit für eine eindeutige Differenzierbarkeit unterschiedlicher Bindemittel auf. Auf Grundlage der untersuchten 102 Materialvarianten und einer systematischen Auswertung unter Berücksichtigung des aktuellen Technischen Regelwerks, konnten Orientierungswerte für unterschiedliche Anwendungszwecke in Abhängigkeit von der zu erwartenden Schwerverkehrsbeanspruchung der Straße abgeleitet werden. Dies umfasst Vorschläge an Orientierungswerte für die Äqui-Schermodultemperaturen T(G*=15 kPa) und T(G*=5 MPa) sowie an die Änderung der jeweiligen Kennwerte durch Alterung. Außerdem werden beanspruchungsabhängige Orientierungswerte an die Kriechrate zur Beurteilung des Verformungswiederstands und an die prozentuale Spannungsrelaxation zur Beurteilung des Widerstands gegen Kälterissbildung vorgeschlagen. Ergänzt werden diese durch Orientierungswerte für Indexwerte aus dem FTIR. Die neue Prüfsystematik wurde abschließend zusammen mit den vorgeschlagenen Orientierungswerten anhand von Erprobungsstrecken in der Praxis validiert. Dafür wurden sieben Bauvorhaben mit zehn verschiedenen Asphaltschichten identifiziert und an unterschiedlichen Stellen Asphaltproben entnommen. Die vorgeschlagenen Orientierungswerte konnten anhand der Proben aus den Erprobungsstrecken validiert werden. Außerdem konnte die laborübergreifende und herstellerunabhängige Anwendbarkeit der Prüfsystematik und der Orientierungswerte in der Baupraxis demonstriert werden. Die Prüfverfahren weisen eine zufriedenstellende und zuverlässige Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit auf und sind in der Baupraxis lückenlos anwendbar.
Das Forschungsvorhaben „Praxisanwendung der Methoden aus ExNet 1.0: Gesamtlärm“ ist eine Fortführung der im Forschungsvorhaben FE 02.0400/2016/IRB „Verkehrsträgerübergreifende Lärmkumulation in komplexen Situationen“ als Leitfaden erarbeiteten Vorgehensweise. Das Ziel war, die Prüfung des Leitfadens hinsichtlich seiner Praxistauglichkeit. Sie mündete in einer Überarbeitung des Leitfadens, die einen Einsatz in der Praxis erleichtert.
Durchgeführt wurde vorab eine Recherche zu früheren Vorhaben zum Thema „Gesamtlärm“ in Deutschland, nach der in den identifizierten bisherigen Ansätzen zum Gesamtlärm keine Aspekte vorliegen, die im Verfahren zur Lärmkumulation nicht berücksichtigt wurden bzw. die nicht grundsätzlich aufgenommen werden können. Eine ebenfalls durchgeführte quantitative Analyse des Auftretens von Gesamtlärmsituationen in Deutschland zeigt, dass eine Belastung von jeweils LDEN ≥ 55 dB(A) durch mehr als eine Verkehrslärmquelle für fast 3 % der Bevölkerung besteht, das Thema somit eine hohe Relevanz aufweist. Eine direkte Ansprache an geeignete Kontakte zeigt, dass Prüfungen zu Gesamtlärm derzeit nur vereinzelt vorgenommen werden. Bei der Maßnahmenfindung wurden in vielen Meldungen keine einheitlichen Vorgaben erwähnt. Zur Findung der „besten Variante“ wurden weitgehend keine Aussagen zu konkreten Verfahren getroffen.
Die Praxistauglichkeit des Leitfadens wurde im Rahmen eines Praxisworkshops erprobt. Aufgrund der erhobenen Rückmeldungen wurde eine Bewertung des bestehenden Leitfadens anhand der Prüfkriterien „Aussagekraft“, „Verständlichkeit“, „Transparenz“ und „Praxistauglichkeit“ durchgeführt. Abgeleitet wurden dann notwendige Änderungen am Verfahren sowie an den Materialien, um den Leitfaden für einen Praxiseinsatz tauglich zu machen und die Verbreitung zu forcieren.
Es wurden für die Beschreibung des Verfahrens zur Lärmkumulation gezielte Überarbeitungsbedarfe bzw. Hinweise für den Leitfaden abgeleitet. Es hat sich vor allem gezeigt, dass eine zu frühe Fokussierung auf Nutzen-Kosten-Bewertungen nicht unbedingt zu einem hohen Schutzniveau führt bzw. dass das erreichte Nutzen-Kosten-Verhältnis nicht in jedem Fall optimal ist. Eine frühe Einschränkung auf ggf. wenige Varianten kann zudem dazu führen, dass bestimmte Maßnahmen nicht betrachtet werden. Für die Überarbeitung stellt sich somit heraus, dass in der Verfahrensbeschreibung herauszustellen ist, dass eine Maßnahmenprüfung möglichst erst bei Erreichen eines Vollschutzes beendet wird. In der ersten Durchführung ist eine „Ermittlung des Vollschutzes durch Abschirmung“ aber auch eine Prüfung der möglichen emissionswirksamen Maßnahmen durchzuführen. Weitere Überarbeitungen umfassen z.B. Empfehlungen für die Darstellung im Streudiagramm.
Die Erkenntnisse u.a. aus dem Praxisworkshop zeigen zudem, dass für das Verständnis des Leitfadens und seiner Methoden eine ausreichende Erklärung notwendig ist. Es wurden Materialien erstellt, die eine Einarbeitung in den Leitfaden erleichtern. Ein Schulungsvideo zu den Grundlagen des Leitfadens Lärmkumulation umfasst eine allgemeine Einführung in die Thematik Gesamtlärm sowie das Verfahren Lärmkumulation. Ziel des Videos ist weniger die praktische Anwendung, sodass auf das Streudiagramm sowie konkretere Beispiele nicht eingegangen wird. Das Schulungsvideo zur Einführung in die Anwendung des Leitfadens umfasst eine kurze Erläuterung des zweitstufigen Verfahrens. Kern der Vorstellung ist das Streudiagramm. Dieses wird anhand eines vereinfachten Beispiels erklärt. Anschließend wird ein exemplarischer Durchlauf des Leitfadens mit Auswirkungen auf das Streudiagramm gezeigt. Eine Handlungsanleitung führt die Inhalte des Leitfadens unabhängig von der im Schlussbericht veröffentlichten „formellen“ Beschreibung auf. Es werden jeweils Hinweise für die Praxisanwendung gegeben. Im Rahmen des Projekts wurde auch geprüft, ob und wie der Praxiseinsatz des Leitfadens umgesetzt werden kann. Im Rahmen eines von der BASt durchgeführten Werkstattgesprächs zeichnete sich ab, dass eine einheitliche Regelung zum Vorgehen bei Gesamtlärmbelastungen fehlt, aber gewünscht und benötigt wird. Das vorgestellte Verfahren zum Umgang bei Lärmkumulation bietet ein mögliches Verfahren, es fehle jedoch noch ein rechtlicher Rahmen bzw. es besteht keine ausreichende Verbindlichkeit zur Anwendung. Für mögliche verbindliche Umsetzungen werden Änderungen an Verordnungen, Richtlinien, Normen sowie Rundschreiben durch das Bundesministerium genannt.
Im durchgeführten Projekt wurden Anmerkungen aus einer ersten Praxisanwendung sowie aus einem weiten Beteiligtenkreis gesammelt. Nach ausführlicher Bewertung ist das Konzept in der angepassten Fassung geeignet für einen Praxiseinsatz. Ergänzende Materialien wie Schulungsvideos unterstützen die Verbreitung. Obwohl der Leitfaden selbst weiterhin weitgehend unabhängig von Regelungen zum Schallschutz ist, fehlt eine verbindliche Verankerung z. B. in relevanten Verordnungen, um einen Praxiseinsatz zu unterstützen.
