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Die Abteilung Straßenbau des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) hat gemeinsam mit der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) ein langfristiges Forschungsprogramm für ihre gemeinsamen Forschungsaktivitäten erstellt. Thematisch umfasst das Programm folgende Schwerpunkte: A. Die sichere und verlässliche Straße; B. Die intelligente Straße; C. Die energiesparende Straße; D. Die emissionsarme Straße; E. Die Straße als Teil des Lebensraums; F. Die nachhaltige Straße; G. Die Straße als Innovationsträger.
Als Ergebnis des Forschungsvorhabens wurde ein Simulationsverfahren für die Ermittlung von Streckenkapazitäten auf Bundesautobahnen (BAB) bei winterlichen Straßenzuständen erarbeitet. Der Berechnungsansatz wurde auf eine robuste Verfahrensweise ausgelegt, um die Auswirkungen von Ungenauigkeiten und Fehlern der Eingangsgrößen zu minimieren. Das Verfahren orientiert sich an den technischen Rahmenbedingungen wie z.B. die Eigenschaften der derzeit verfügbaren Daten der Wetterprognose und der Umfelddatenerfassung. Zugleich werden die Anforderungen an die Nutzung der Prognoseergebnisse berücksichtigt. Ausgehend von einer Grundkapazität der Streckenabschnitte in Anlehnung an das Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen (HBS) wurden Abschlagsfaktoren für die jeweils vorherrschende Witterungssituation ermittelt. Diese Witterungseigenschaften wurden zuvor anhand charakteristischer Eingangsgrößen zusammengefasst und als Wetterklassen definiert. Das nachgeschaltete Prognoseverfahren ist als zweistufiger Ansatz mit einer Planungsprognose für die vorausschauende Disposition sowie einer Kurzfristdarstellung für die operative Durchführung der Verkehrsmanagements, des Straßenbetriebsdienstes und des Arbeitsstellenmanagements aufgebaut. Es basiert auf einem Warteschlangenmodell. Die Ergebnisse zeigen mögliche Stauereignisse auf und können als Entscheidungshilfe verwendet werden. Beide Komponenten setzen auf den gleichen grundsätzlichen Vorgehensweisen für die Prognose auf. Es bleibt offensichtlich, dass die Güte der Wetterprognose für die korrekte Auswahl der Wetterklasse entscheidend ist. Die Zuverlässigkeit der nachfolgend aufgesetzten Prognose des Verkehrsablaufs korreliert daher unmittelbar mit der Qualität der Eingangsgröße Wetterprognose. Aus diesem Grund ist der Bereitstellung hochwertiger und kleinräumiger Wetterprognosen für den Straßenbetriebsdienst die erforderliche Aufmerksamkeit zu widmen. Die im Forschungsvorhaben entwickelte modelltechnische Abbildung der witterungsbedingten Kapazitätseinschränkung und ihrer Auswirkungen auf den Verkehrsablauf durch zwei Risikostufen in Form einer "Warnung" und eines "Alarms" hat sich in der Evaluierung bewährt. Dabei ist die betriebsnahe Interpretation der Prognoseergebnisse möglich. Das Verfahren mit den Vorhersagen des Verkehrszustands Eingangsgrößen beweist, dass sie als Auslösekriterien für Maßnahmen des Verkehrsmanagements genutzt werden können.
Ziel des Forschungsprojektes war die quantitative Vorausschätzung des Straßenverkehrsunfallgeschehens der Jahre 2015 und 2020 in Deutschland mit Hilfe eines eigens entwickelten Prognoseverfahrens. Das Verfahren sollte eine größtmögliche Differenzierung des zukünftigen Unfallgeschehens nach Schweregrad, Art der Verkehrsbeteiligung und Alter der Verkehrsteilnehmer erlauben. Das Modell sollte grundsätzlich in der Lage sein, Ursache - Wirkungszusammenhänge differenzierter als in herkömmlichen Ansätzen der Zeitreihenanalyse und deren Trendfortschreibung abzubilden. Den Prognosehorizont bilden die Jahre 2015 und 2020. Im Rahmen des vorliegenden Projekts erfolgte für Deutschland erstmals eine Prognose der Unfall- und Verunglücktenzahlen über eine Risikoanalyse maßgebender Unfallkonstellationen. Dabei wurde sowohl nach Ortslagen, Unfallbeteiligten und Alter der Verkehrsteilnehmer unterschieden. Mit Hilfe des vorgestellten Prognosemodells lässt sich der künftige Grad der Straßenverkehrssicherheit differenziert beurteilen. Auswirkungen der sich ändernden Rahmenbedingungen auf das Unfallgeschehen werden sowohl auf der Ebene der Unfallentstehung als auch auf der Ebene der Unfallschwere berücksichtigt. Dabei kann insbesondere der Einfluss aus Demografie und sich verändernder Zugangsvoraussetzungen zu Verkehrsmitteln auf das Unfallgeschehen abgebildet werden. Der vorgestellte erste Entwicklungsstand des Modells bietet daher bereits sehr gute Möglichkeiten, Wirkungsanalysen bei veränderten Einflussgrößen durchzuführen. Das Unfallprognosemodell wurde modular aufgebaut. Dadurch konnte eine logische und hierarchische Modellstruktur realisiert werden. In der Folge werden die einzelnen Module im Gesamtmodell sequentiell durchlaufen, sind in sich geschlossen und folgen eigenen Berechnungsvorschriften. Eine Umsetzung des Modells erfolgte auf Basis verknüpfter Excel-Dateien mit Hilfe von VBA-Makros. Hierbei wurde auf eine stark getrennte Struktur der einzelnen Berechnungsschritte Wert gelegt, um die einzelnen Dateien übersichtlich und nachvollziehbar zu gestalten. Gleichzeitig erfüllt das Modell die Forderung einer größtmöglichen Variabilität. So können sowohl geänderte Eingangsdaten zugrundegelegt werden als auch die Auswahl der differenzierten Trendberechnung beliebig getroffen werden. Im Ergebnis ist auf Basis der getroffenen Annahmen, der historischen Entwicklung und der konstellationenfeinen Fortschreibung der Risikofaktoren ein deutlicher Rückgang der Unfall- und Verunglücktenzahlen in Deutschland für den Prognosezeitraum gegenüber 2006 zu erwarten. Bei den Unfällen mit Personenschaden ist bis 2020 mit einer Abnahme um nahezu 30 % zu rechnen, bei den Verunglückten kann von einer Reduzierung um 13 % ausgegangen werden. Die Zahl getöteter Personen sinkt dabei voraussichtlich von ca. 5.100 Personen (2006) auf 2.700 Personen (2020). In Bezug auf die Schwerverletzten ist im gleichen Zeitraum mit einem Rückgang um ca. 33.000 Personen zu rechnen (2006: 74.500 Personen). Ebenso sinkt gegenüber dem Analysejahr 2006 die Anzahl Leichtverletzter um etwa 6 % auf etwa 326.000 Personen. Die Rückgänge der Verunglücktenzahlen liegen zwischen 2006 und 2015 sowie zwischen 2015 und 2020 zahlenmäßig auf einem vergleichbaren Niveau (55.000 bzw. 58.000 V). Somit wird etwa die Hälfte der Gesamtrückgänge im Prognosezeitraum allein in den letzten fünf Jahren der insgesamt fünfzehnjährigen Zeitspanne erreicht.
Vor dem Hintergrund der erwarteten zukünftigen Klimaentwicklung mit veränderten Temperatur- und Niederschlagsverhältnissen wird das Gefährdungspotential für Schutzgüter durch Böschungsrutschungen möglicherweise ansteigen. Für den Neu- und Ausbau von Bundesfernstraßen und für die Unterhaltung des bestehenden Straßennetzes können sich hieraus zwangsläufig höhere Risiken ergeben. Daher soll eine geeignete Methodik zur Abschätzung des zukünftigen Gefährdungspotentials durch Rutschungen entwickelt und diese an Fallbeispielen angewendet werden. Anhand einer exemplarischen Auswahl von drei regionaltypischen Fallbeispielen, der Altmündener Wand (Südniedersachsen), dem Rutschhang Pünderich (Moseltal) und dem Wißberg (Rheinhessen) wurde eine Bewertung der dort bereits eingetretenen Rutschereignisse im besonderen Hinblick auf klimatologische Einflussgrößen durchgeführt. Die Rutschereignisse wurden mit gemessenen Niederschlags- und Temperaturdaten (Beobachtungsdaten) des Deutschen Wetterdienstes korreliert, wobei sowohl der Rutschungszeitpunkt als auch der Zeitraum vor einem Rutschereignis berücksichtigt wurde. Zur Abschätzung der zukünftigen Klimaentwicklung in den drei Regionen und der damit möglicherweise verbundenen Zunahme von Rutschungen wurden simulierte Klimaparameter aus dem regionalen Klimamodell REMO (Szenario A1B) verwendet. Dabei wurden die Parameter Niederschlag, Starkniederschlagsereignis und Frost ausgewählt, die sich bereits bei der Analyse mittels der Beobachtungsdaten als rutschungsrelevant herausgestellt haben. Es erfolgte eine Korrelation der Beobachtungsdaten mit den Klimamodelldaten für heutiges Klima (Kontrolllauf). Mittels des Vergleiches der Kontrolllaufdaten mit den entsprechenden Klimamodelldaten für zukünftiges Klima (Szenariolauf) wurde eine erste Trendbetrachtung der zukünftigen Klimaentwicklung innerhalb der drei Untersuchungsgebiete vorgenommen. In allen drei Untersuchungsgebieten ist der Trend in Bezug auf die Klimaänderung gleich, allerdings ist die Varianz bei den einzelnen Klimaparametern unterschiedlich. Die Sommerhalbjahre sind zum einen durch die generelle Abnahme der Niederschlagsmenge und zum anderen durch die Zunahme von Starkniederschlagsereignissen gekennzeichnet. In den Winterhalbjahren werden die Niederschlagsmenge und vor allem die Starkniederschlagsereignisse zunehmen. Hinzu kommt die deutliche Abnahme sowohl der einzelnen Frosttage als auch der Frostperioden. Diese klimatische Entwicklung wird sich auf die Eintrittswahrscheinlichkeit und das Schadensausmaß von Rutschungen dahingehend auswirken, dass bei Lockergesteinsböschungen mit einer Zunahme von oberflächennahen Rutschungen, Schlamm- und Schuttströmen im Sommerhalbjahr und einem Anstieg des Rutschungsrisikos gegen Ende des Winterhalbjahres zu rechnen ist. Bei Festgesteinsböschungen werden zunehmende Verwitterungs- und Erosionsprozesse zu einer erhöhten Rutschungshäufigkeit führen. Da sich klimatische Veränderungen regional zeitlich verzögert einstellen werden, wurde eine empirisch-statistische Einschätzung und eine Ausweisung regionaler Gefährdungsbereiche in Hinblick auf zeitabhängige Eintrittswahrscheinlichkeiten von Rutschungen entlang des Bundesfernstraßennetzes vorgenommen. Dies erfolgte mittels eines graphischen klimatisch-ingenieurgeologischen Modellansatzes für jedes Fallbeispiel. Dabei wurden die Klimaparameter aus dem Klimamodell mit dem rutschungsrelevanten ingenieurgeologischen Parameter Böschungsneigung verschnitten und korreliert, was mit Hilfe des jeweiligen digitalen Geländemodells realisiert wurde. Zusätzlich wurden das digitale Bundesfernstraßennetz und ein digitales Punktekataster von Rutschereignissen in das Modell integriert. Für die Abschätzung des Gefährdungspotentials wurden die Daten aus der Kontrolllauf-Zeitperiode 1971-2000 mit den Daten der Szenariolauf-Zeitperiode 2011-2100 korreliert. Die entsprechenden prozentualen Abweichungen für jeden einzelnen Parameter wurden in Bezug auf ihre Relevanz für das Auslösen von Rutschungen zum einen jahreszeitlich und zum anderen über das Jahr betrachtet und bewertet, wobei auch die Gewichtung aus ingenieurgeologischer Sicht berücksichtigt wurde. Im Ergebnis ist in allen drei Modellgebieten tendenziell im Sommerhalbjahr zwischen 2011 und 2080 und im Winterhalbjahr ab der zweiten Jahrhunderthälfte mit einem erhöhten Rutschungsrisiko zu rechnen. Durch die Korrelation der Klimaparameter mit der Böschungsneigung kann das zukünftige Gefährdungspotential durch Rutschungen entlang des Bundesfernstraßennetzes in einem ersten Schritt zeitabhängig eingestuft und somit abgeschätzt werden. Durch die Weiterentwicklung des Modells könnte so eine bundesweite Risikokarte generiert werden.