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Eine effiziente Winterdienststeuerung setzt voraus, dass die Oberflächentemperatur der Fahrbahn bekannt ist. Effizient bedeutet, dass die Fahrbahn rechtzeitig, bevor es glatt wird, und sparsam (nur so viel Salz wie tatsächlich notwendig) gestreut wird. Die Fahrbahnoberflächentemperatur wird dabei gegenwärtig hauptsächlich mit fahrbahnintegrierten Temperatursensoren gemessen. Aufgrund des leichteren Zugangs zur Wartung, ohne den Verkehr zu beeinflussen, und der Möglichkeit zum mobilen Einsatz sollen berührungslos arbeitende Strahlungsthermometer eingesetzt werden. In stationären Straßenwetterstationen kommen beide Thermometer zum Einsatz. Dabei haben die Messungen gezeigt, dass zwischen den beiden Thermometerprinzipien Differenzen der gemessenen Temperaturen auftreten. Diese Differenzen sind nicht reproduzierbar und nicht systematisch, vor allem bei Änderung der Umgebungsbedingungen. Die Abweichungen zwischen den Messmethoden, aber auch gleichen Thermometerprinzipien (z.B. wegen verschiedener Hersteller) sind teilweise so groß, dass die Entscheidungen für den Einsatz des Winterdienstes unterschiedlich ausfallen würden.
Im Projekt sollte deshalb eine theoretisch-physikalische Betrachtung der Temperaturmessung der Fahrbahnoberfläche dabei helfen, die Abweichungen zu erklären und einzelne Einflussbeiträge zu quantifizieren. Für die systematischen Untersuchungen der verschiedenen Einflussgrößen wurde ein Prüfstand gebaut, in dem eine reproduzierbare Fahrbahnoberflächentemperatur als Referenztemperatur bereitgestellt werden kann. Im Prüfstand können einzelne Umgebungsbedingungen wie Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit und kurzwellige Sonnenstrahlung reproduzierbar unabhängig voneinander eingestellt werden. Diese Umgebungsbedingungen wurden nach statistischen Berechnungen aus Messdaten einer Straßenwetterstation ausgewählt, da sie nachweislich einen direkten Einfluss auf die Abweichung der gemessenen Temperaturen haben.
Der Prüfstand enthält einen Bohrkern einer Fahrbahnprobe. Dessen Oberfläche wird mit Hilfe eines Flüssigkeitsbades im Temperaturbereich von -10 °C bis 10 °C temperiert; zum feinen Temperaturabgleich kommen zusätzliche Heizstäbe zum Einsatz. In die Fahrbahnprobe wurden drei Mantelwiderstandsthermometer mit einem kleinen Durchmesser (1 mm) axial an unterschiedlichen Höhen positioniert (radial bis zur Mitte der Fahrbahnprobe). Aus den gemessenen Temperaturen wird eine axiale Temperaturverteilung der Fahrbahnprobe berechnet und mathematisch auf die Temperatur der Fahrbahnoberfläche extrapoliert. Diese extrapolierte Temperatur dient als Referenztemperatur für die Temperaturmessung mit einem Strahlungsthermometer. Im Prüfstand können damit verschiedene Temperaturzyklen eingestellt werden, auf der Fahrbahnoberfläche kann eine Eisbildung erfolgen. Zusätzlich werden systematisch die Umgebungsbedingungen variiert. Die dabei auftretenden reproduzierbaren Abweichungen zwischen der Referenztemperatur und der mit dem Strahlungsthermometer gemessenen Temperatur werden mit den zugehörigen Messunsicherheiten ausgewertet und daraus auf die Straße übertragbare Erkenntnisse abgeleitet.
Nach der Berücksichtigung der Einflussfaktoren, welche die Strahlungstemperaturmessung verfälschen können, konnten die Abweichungen der Oberflächentemperaturmessung der Fahrbahnprobe mit dem Strahlungsthermometer zu der extrapolierten Referenztemperatur auf ca. 100 mK im untersuchten Temperaturbereich von -10 °C bis 10 °C reduziert werden. Es wurden ein Modell zur Beschreibung der Einflussgrößen auf die Fahrbahntemperaturmessung und eine Verfahrensanweisung zur Kalibrierung der eingesetzten Sensoren erstellt.
