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Weiterführende Untersuchungen zur Beurteilung des Adhäsionsverhaltens zwischen Bitumen und Gestein
(2017)
Die Dauerhaftigkeit der Straßen hängt maßgeblich vom Haftverhalten zwischen dem Bitumen und der Gesteinskörnung ab. Seit Jahrzehnten wird das Haftverhalten unterschiedlicher Gesteine und Bitumen mit diversen Prüfverfahren untersucht. Eine Quantifizierung der Einflussfaktoren konnte bisher nicht erreicht werden, jedoch hat das Gestein nach den Ergebnissen des AiF-Forschungsprojektes IGF 16639N einen größeren Einfluss auf die Adhäsion als das Bitumen [RADENBERG et al., 2014]. Im Rahmen dieses Projektes soll die Komponente Gestein genauer untersucht werden und der Einfluss der verschiedenen Gesteinseigenschaften auf die Adhäsion quantifiziert werden. Ein Fokus der Forschungsaufgabe ist dabei, zu untersuchen, ob der Parameter Zeta-Potential dazu dienen kann, die Wechselwirkung zwischen Bitumen und Gesteinsaggregaten zu beschreiben. Aus der Literatur geht hervor, dass niedrige Potenzialdifferenzen zwischen Bitumen und Gestein auf eine gering wirksame adhäsive Bindung / elektrostatische Wechselwirkung hindeuten und z.B. bei gleichsinniger Ladung sogar zur gegenseitigen Abstoßung von Gesteinsoberfläche und Bitumenmolekülen führen. Die Untersuchungen von [LABIB, 1992] zeigen, dass Bitumenemulsionen negative Zeta-Potentiale aufweisen. Bei den Rolling-Bottle-Versuchen konnte ein signifikanter Einfluss der Gesteinseigenschaften insbesondere des Zeta-Potentials und des Ca-Anteils der löslichen Salze auf den Umhüllungsgrad festgestellt werden. Der Schüttelabriebversuch hat sich mit den hier gewählten Randbedingungen als ungeeignet für die Quantifizierung möglicher Einflussfaktoren erwiesen. Ebenso konnten mit der Tropfenkonturanalyse weder Einflüsse aus den Gesteinseigenschaften noch aus den Bitumeneigenschaften als maßgeblich quantifiziert werden. Dennoch kann grundsätzlich eine Aussage über das Haftverhalten zwischen Bindemittel und Gestein getroffen werden. Weiterhin kann die Wirkung von Wasser auf das Haftverhalten messtechnisch erfasst werden. Die Versuche zur Haftgrenztemperatur zeigen, dass der pH-Wert des Wassers einen Einfluss auf die Haftgrenztemperatur (HGT) ausübt. Mit abnehmenden pH-Wert sinkt bei dem Diabas und der Grauwacke das Zeta-Potential (Betrag). Je höher das Zeta-Potential (Betrag) ist, desto geringer ist die Haftgrenztemperatur.
Die Bemessung schlanker plattenförmiger Bauteile, die sich aus ebenen, unversteiften oder versteiften Blechen zusammensetzen und die in ihrer Ebene beansprucht sind, erfolgt nach DIN EN 1993-1-5:2010. Diese Beulnachweise können nach DIN EN 1993-1-5 mittels zweier Nachweiskonzepte, die Methode der wirksamen Breiten in Abschnitt 4-7 und die Methode der reduzierten Spannungen in Abschnitt 10, durchgeführt werden. Die Methode der reduzierten Spannungen ist im Eurocode sehr kurz dargestellt und mit vielen Querverweisen auf andere Abschnitte beschrieben, so dass die Gefahr besteht, diese falsch zu interpretieren. Deshalb ist es notwendig, Abs. 10 deutlicher und klarer zu strukturieren. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden Beispiele mit beiden Methoden untersucht und die Ergebnisse verglichen. Aus der Vergleichsuntersuchung wurden Empfehlungen für die Auswahl des geeigneten Berechnungsverfahrens zusammengestellt. Zu allen wesentlichen Punkten der Nachweisführung wurden Hinweise und Klarstellungen gegeben, die den aktuellen Stand der Technik wiedergeben. Außerdem wurde eine verbesserte Version von DIN EN 1993-1-5 Abs. 10 so ausgearbeitet, dass dieser anwendungsfreundlicher und klarer wird. Mit den Ergebnissen wurden Handlungsempfehlungen in Form eines Flussdiagramms für die Praxis entwickelt und ein Vorschlag für die aktuell stattfindende Weiterentwicklung des EC 3 in Englisch.
In-depth accident investigation offers many advantages for the analysis and comprehension of crash mechanisms. IFSTTAR makes such investigations since 1992 without interruption. The corresponding database contains more than 1200 accident case studies. Currently, in-depth accident investigation is one of the best ways to determine the speed or cars involved in accidents. This paper first presents the methods used for accident investigation and for accident kinematic reconstruction. Then, in order to illustrate the interest and possible applications of such accident data, it shows some results from a recent study based on the IFSTTAR in-depth accident study programme (IDAS) and dealing with the link between travelling speed and accident risk.
This study investigates the protection offered by passive head-restraints with different stiffness and energy dissipation properties. For this purpose, computational multi-body models of a generic car seat and a biofidelic 50thpercentile male human for rear impact are used to study different seat designs and passive head-restraints. The validated seat-occupant model is also used in the design of two different car-seat models which are shown to effectively mitigate whiplash by utilising a crash-energy distribution technique. Five different passive head-restraints with varying stiffness (low-medium-high) and energy dissipation percentages (low-high) are successively attached to four different car-seat models. The simulation results indicate that the protection offered by head restraints is strongly dependent on the seat design. It has also been shown that the stiffness of the passive head-restraint has much more influence on whiplash-risk in comparison to its energy dissipation capacity.
At IAM RoadSmart we share the excitement about autonomous cars " who wouldn't! However over half of the drivers we polled supported concentrating on making drivers safer " among IAM RoadSmart members it was 70%. Driverless cars are still years away but delivering safer drivers can help reduce death and injury from tomorrow. Governments, academics and car makers need to work hard to convince sceptical British and American drivers that autonomous cars can deliver the benefits promised such as a 90% plus reduction in road deaths.
Der vorliegende Innovationsbericht beschreibt die Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte der TÜV | DEKRA arge tp 21 im Hinblick auf das Fahrerlaubnisprüfungssystem für den Zeitraum 2011 - 2014. Diese lagen (1) in der Aufbereitung wissenschaftlicher Grundlagen zur Vermittlung und Erfassung von Kompetenzen im Bereich der Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung bei Fahranfängern, (2) in der Evaluation und Weiterentwicklung der Theoretischen Fahrerlaubnisprüfung und (3) in Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Optimierung der Praktischen Fahrerlaubnisprüfung sowie (4) in der Beschreibung des fahrzeugtechnischen Wandels und seiner Bedeutung für die Fahrausbildung und Fahrerlaubnisprüfung. Zu (1): Kompetenzdefizite von Fahranfängern gegenüber erfahrenen Fahrern in der Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung sind durch eine Vielzahl empirischer Studien belegt. Die systematische Vermittlung und Aneignung entsprechender Fähigkeiten im Vorfeld der selbständigen Verkehrsteilnahme erscheint deshalb vielversprechend für die Verringerung fahranfängertypischer Unfallrisiken. Der Entwicklung diesbezüglicher Ausbildungs- und Prüfungskonzepte muss jedoch zunächst eine Beschreibung der zugrunde liegenden psychologischen Konstrukte vorausgehen. Im Berichtszeitraum wurden dazu die relevanten wahrnehmungs- und verkehrspsychologischen Grundlagen aufgearbeitet. Weiterhin wurden die international im Fahrerlaubniswesen bereits praktizierten innovativen PC-basierten Prüfungsansätze wie auch experimentelle Untersuchungen aus der "Hazard Perception"-Forschung analysiert. Schließlich wurden Lehr-Lernangebote für Fahranfänger recherchiert. Mit den im Bericht vorgelegten Ergebnissen wurde der theoretische Grundstein für die künftige Verankerung der Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung in der Fahranfängervorbereitung gelegt. Hieran wird nun die Erarbeitung innovativer Lernangebote und Prüfungsaufgaben für Fahranfänger anschließen. Zu (2): Die Arbeiten zur Theoretischen Fahrerlaubnisprüfung umfassten die Evaluation von Prüfungsaufgaben und Paralleltests sowie auch weiterführende empirische Untersuchungen zur Bearbeitung anlassbezogener Fragestellungen (u. a. Modellrechnungen zur Erarbeitung von empirisch gestützten Empfehlungen für eine optimierte Prüfungsbewertung). Weiterhin wurden 2014, d. h. zum Ende des Berichtszeitraums, erstmals Aufgaben mit dynamischen Situationsdarstellungen eingesetzt. Die vorbereitenden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden im Bericht überblicksartig dargestellt. Nicht zuletzt werden erste Ergebnisse der empirischen Erprobung innovativer Aufgabenformate diskutiert, bei denen neuartige Formen der Antworteingabe (Tastendruck, Pedal) und der Leistungsbewertung (Reaktionszeit) verwendet wurden. Die skizzierten Forschungsarbeiten lassen erkennen, dass seit einigen Jahren die Vorteile des Prüfmediums "Computer" erfolgreich genutzt werden. Sie zeigen jedoch auch, dass die PC-gestützte Prüfung weitere Potentiale " insbesondere im Bereich der Aufgabenentwicklung und Testkonstruktion " birgt, die es zukünftig auszuschöpfen gilt. Zu (3): Die Arbeiten zur Praktischen Fahrerlaubnisprüfung waren im Wesentlichen durch drei verbundene Projekte gekennzeichnet: Das BASt-Projekt "Optimierung der Praktischen Fahrerlaubnisprüfung" diente der Erarbeitung methodischer Grundlagen (es begann 2008 und endete im ersten Jahr des Berichtszeitraumes). Als zweites folgte eine von der TÜV | DEKRA arge tp 21 durchgeführte Machbarkeitsstudie (2011 bis 2012) zur Untersuchung der Praktikabilität einer elektronischen Prüfungsdokumentation ("e-Prüfprotokoll"). Das BASt-Projekt "Revision zu einer optimierten Praktischen Fahrerlaubnisprüfung" stellt schließlich das dritte Projekt dar (es begann im Jahr 2013 und wird über den Berichtszeitraum hinaus bis 2015 fortgeführt). Es dient dazu, die Inhalte, Verfahren und Abläufe der Prüfung (einschließlich Verfahrensweisen zu einer kontinuierlichen Evaluation) bis hin zur Einsatzreife weiterzuentwickeln und in ausgewählten Modellregionen zu erproben. Mit einer bundesweiten Implementierung der erarbeiteten Standards würde gewährleistet, dass die Entscheidung über die Zulassung zum motorisierten Straßenverkehr künftig auf einer differenzierten Fahrkompetenzeinschätzung basiert und festgestellte Kompetenzdefizite systematisch erfasst und zurückgemeldet werden " dies lässt eine verbesserte Sicherheitswirksamkeit der Praktischen Fahrerlaubnisprüfung erwarten. Zu (4): Fahrzeugtechnische Innovationen " seien es Fahrerassistenzsysteme, Antriebskonzepte ("e-Mobilität") oder das (teil-)automatisierte Fahren " kommen in immer kürzeren Abständen auf den Markt. Diese Entwicklungen sind mit veränderten Anforderungen an das Fahren verbunden und haben daher maßgeblichen Einfluss auf den Erwerb, die Überpruefung und den Erhalt von Fahrkompetenz. Im Bericht werden die daraus resultierenden zukünftigen Aufgabenstellungen für die Technischen Prüfstellen skizziert.
Die Abgas-Gesetzgebung für Kraftfahrzeuge wurde in den letzten 25 Jahren stetig verschärft. Das Durchschnittsalter der PKW steigt kontinuierlich. Im Jahr 2000 lag dies bei 6,9 Jahren, im Jahr 2011 bei 8,3 Jahren und 2016 bei 9,2 Jahren. Dieser Trend hat auch zu einem Bestandsanstieg bei Fahrzeugen älter 30 Jahren geführt. Es stellt sich daher die Frage, welche Größenordnung diese Fahrzeuge > 30 Jahren bei der Betrachtung der Gesamtemissionen des Straßenverkehrs in der Bundesrepublik in Zukunft einnehmen werden. Aufbauend auf zwei möglichen Szenarien zum zukünftigen Fahrzeugbestand älter 30 Jahren sowie entsprechend abgeleiteten Fahrleistungen wurde der Emissionsbeitrag dieser Fahrzeuge bis zum Jahr 2030 hochgerechnet und modelliert. Zusätzlich wurden Werte für ein größeres Zusammenkommen solcher Fahrzeuge abgeleitet (Oldtimertreffen). Im Rahmen des Vorhabens wurden die limitierten Abgaskomponenten NOX (Stickoxide), HC (Kohlenwasserstoffe), CO (Kohlenmonoxid) und PM (Partikelmasse) betrachtet. Als Ausgangspunkt (2016) wurden 712.000 relevante Fahrzeuge mit einer jährlichen Fahrleistung von 1370 km für die Szenarien angesetzt. Im Ergebnis lässt sich festhalten, dass der Emissionsbeitrag der Fahrzeuge älter 30 Jahren in der Gesamtheit, auch für die späteren Bezugsjahre mit entsprechend höherem Fahrzeugbestand, in Summe pro Abgaskomponente jeweils nur einen einstelligen prozentualen Anteil ausmacht. Bei isolierter Betrachtung der Außerorts-Anteile steigen die Werte jedoch durchaus auch an. Am Tag des modellierten Treffens tragen die Oldtimer zwar maßgeblich zu den Emissionen bei, bezogen auf die durchschnittlichen jährlichen Tageswerte der Emissionskomponenten ergeben sich jedoch auch hier lediglich Veränderungen im unteren einstelligen Prozentbereich.
Die Produktion von Heißasphalt im Asphaltmischwerk hat einen großen Anteil an den in Ökobilanzen erfassten Umweltindikatoren, z.B. der CO2-Emissionen. Ein Großteil des bei der Asphaltproduktion erforderlichen Energieverbrauchs wird zur Trocknung und Erwärmung der Gesteinskörnungen aufgebracht. Vermehrt wird daher international bitumenhaltiges Mischgut bei Umgebungstemperaturen hergestellt und eingebaut. Als Bindemittel kommen dabei Bitumenemulsion oder Schaumbitumen zur Anwendung. Das Baustoffverhalten des Kaltmischgutes unterscheidet sich in verschiedenen Aspekten vom mechanischen Verhalten von Heißasphalt. Dies betrifft alle Phasen der fertiggestellten Schicht " Mischgutherstellung, Lagerung und Transport, Einbau, Verdichtung sowie Kurz- und Langzeitverhalten. Um das bautechnische Potenzial der bitumengebundenen Kaltbauweisen für die Anwendung in Deutschland abzuschätzen wurden internationale Anwendungen und Erfahrungen mit der Bauweise zusammengestellt und vergleichend bewertet. Dabei können anhand der eingesetzten Bindemittelgehalte vier bitumenhaltige, kalt verarbeitete Mischgutarten unterschieden werden: Kaltasphalt, Grave Emulsion, Bitumen-Stabilisiertes Mischgut und Bitumen-Zement-Stabilisiertes Mischgut. Insbesondere bei den letzten drei Mischgutsorten unterscheidet sich das mechanische Baustoffverhalten stark von jenem von Heißasphalt. Daher sind vom bisherigen Standard abweichende Dimensionierungs- und Bauverfahren erforderlich. Um die Kaltbauweisen in Deutschland zu erproben, sind weitere Forschungsaktivitäten hinsichtlich des mechanischen Verhaltens der Kaltbaustoffe erforderlich. Die praktische Umsetzung international erprobter Bauweisen kann parallel in Untersuchungsstrecken erfolgen, welche durch Lebenszyklus-Studien begleitet werden sollten, um ökologische und ökonomische Vorteile der Bauweisen belegen zu können.
Die Bundesregierung hat zum 01.01.2012 einen deutschlandweiten Feldversuch mit Lang-Lkw gestartet. Die dafür erforderliche verkehrsrechtliche Grundlage wurde durch die LkwÜberlStVAusnV gegeben. Diese Verordnung schreibt u.a. die wissenschaftliche Begleitung des Feldversuches durch die BASt vor. Gründe für den Feldversuch sind u. a. vermutete Auswirkungen durch die Lang-Lkw auf die Verkehrssicherheit, den Verkehrsablauf, die Verkehrsqualität und auf die geometrische Gestaltung der Verkehrsanlagen. In der vorliegenden Untersuchung sollten entwurfstechnische Lösungsansätze für das Parken von Lang-Lkw auf Rastanlagen entwickelt und bewertet werden. Die Untersuchung beschränkt sich auf Rastanlagen im Zuge von Bundesfernstraßen. In den Untersuchungen wurde zwischen den Lang-Lkw bis L = 17,80 m (Typ 1) und den Lang-Lkw bis L = 25,25 m differenziert. Die differenzierte Bewertung beruht auf den Erkenntnissen, dass Typ 1 in Lkw-Parkstände passt. Die größeren Lang-Lkw mit bis zu L = 25,25 m passen nicht in die L = 21,96 m langen Schrägparkstände. Stellvertretend für die längeren Lang-Lkw wurde Typ 2 näher untersucht. Seine Schleppkurve ist vergleichsweise breit und sichert die Befahrbarkeit mit den übrigen Lang-Lkw auf einer Verkehrsanlage. Bei einer schlechten Befahrbarkeit der Verkehrsanlage mit Typ 2 wurde eine differenzierte Betrachtung mit den übrigen Lang-Lkw durchgeführt. Für die Untersuchung wurden verschiedene Fahrversuche durchgeführt, mit denen aber nicht alle Inhalte abgedeckt werden konnten. Aus diesem Grund wurden ergänzend Schleppkurven mit einer Simulationssoftware berechnet. Untersucht wurde auf Rastanlagen die Befahrbarkeit der Fahrgassen, Verzweigungen, Parkstände für Großraum- und Schwertransporte (GST), Schrägparken mit Ummarkierungen, Längsparkstände, telematisches Parken, Umbau von Trenninseln und temporäre Parkstandfreigaben. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten, dass es kurzfristig möglich ist für Lang-Lkw Parkstände zur Verfügung zu stellen. Auf Längsparkständen können Lang-Lkw ohne bauliche Anpassung parken, wenn ausreichende Lücken vorhanden sind. Auch die temporäre abschnittsweise Freigabe von GST-Parkstreifen ist eine schnell umsetzbare Lösung. Die übrigen Lösungsansätze sind je nach vorhandenen Gegebenheiten auf den Rastanlagen mit mehr oder weniger Aufwand verbunden. Aus baulicher Sicht können Parkmöglichkeiten für Lang-Lkw auch auf bestehenden Rastanlagen umgesetzt werden. Aus rechtlicher Sicht sollte eine eindeutige Verkehrsregelung für die neue Fahrzeugart Lang-Lkw (zwischen Lkw und GST) festgelegt werden. Ein entsprechendes Zusatzzeichen ist dafür auch heute schon möglich. Die Untersuchung hat gezeigt, dass es verschiedene Ansätze zur Verbesserung der Parksituation von Lang-Lkw auf Rastanlagen gibt. Das als Problematik angeführte Parken mit Lang-Lkw ist jedoch als beherrschbar einzustufen, sofern die Anteile der Lang-Lkw am gesamten Straßengüterfernverkehr und der Parkbedarf der Lang-Lkw aufgrund der im Feldversuch beobachteten recht kurzen Fahrtweiten gering bleiben. Der künftige zusätzliche Parkstandbedarf für Lang-Lkw kann nur unter Realisierung solcher Maßnahmen (einzeln oder abgestuft als Maßnahmenkonzept) abgedeckt werden.
Millions of kilometers are driven and recorded by car manufacturers and researchers every year to gather information about realistic traffic situations. The focus of these studies is often the recording of critical situations to create test scenarios for the development of new systems before introducing them into the market. This paper shows a novel Analysis and Investigation Method for All Traffic Scenarios (AIMATS) based on real traffic scenes. It also shows how to get detailed information about speeds, trajectories and behavior of all participants without driving thousands of kilometers at the example of conflict situations with animals. Basis of the AIMATS is the identification of the most relevant locations as "Points of Interest" (POI), the recording of the critical situations and their "base lines" at these POI. This paper presents a new method to identify critical scenarios involving both vehicles and animals as well as preliminary results of a study done in Saxony using this new method.