620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Verursacht durch die alternde Bausubstanz, den kontinuierlich gestiegenen Schwerlastverkehr, in Verbindung mit vorhandenen Defiziten bestehender Straßenbrücken, wird der Ersatzneubau zunehmend an Bedeutung gewinnen. Die Umsetzung von Ersatzneubauten verursacht gegenwärtig starke Verkehrsbeeinträchtigungen, da diese in aller Regel vor Ort am vorhandenen Brückenstandort hergestellt werden.
In dem vorliegenden Projekt wurden neben der Darstellung des gegenwärtigen Vorgehens für den Ersatzneubau von Betonbrücken schwerpunktmäßig innovative und nachhaltige Bauweisen und Bauverfahren entwickelt, welche die Verkehrseinschränkungen und die Bauzeit am Bauwerksstandort stark verkürzen. Es erfolgte dabei die Betrachtung der vier auf deutschen Autobahnen am häufigsten realisierten Systeme: Rahmen bis 30 m Stützweite, Einfeldbauwerke mit einer Gesamtlänge zwischen 10 m – 30 m, Zweifeldbauwerke mit einer Gesamtlänge bis 70 m und Dreifeldbauwerke mit einer Gesamtlänge von bis zu 100 m.
Das derzeitige Vorgehen wurde mit den innovativen Ansätzen über eine Bewertungsmatrix, auch unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit verglichen und entsprechende Vorzugslösungen herausgearbeitet.
Für die vier Tragsysteme wurden auf Grundlage der bewerteten Varianten Bauweisen und Verfahren ausgewählt und daraus Konzepte für die Realisierung erarbeitet. Im Einzelnen ist für jedes Tragsystem ein Konzept in Form eines Bauwerksentwurfes entwickelt worden. Im Ergebnis der Konzeptbearbeitung ist festzustellen, dass durch Modularisierung der Bauwerke und Verlagerung der Fertigung in ein Fertigteilwerk und der Einsatz von geeigneten Bauverfahren, wie dem Verschubverfahren, die Verkehrseinschränkungen in einem erheblichen Maß reduziert werden können. Gleichzeitig führt die Verringerung der Verkehrseinschränkung auch dazu, dass die durch baustellenbedingte Staus verursachten CO2-Emissionen erheblich reduziert werden können.
Seit vielen Jahren wird unter dem Begriff der Fahrerablenkung (driver distraction) diskutiert, welche Einschränkungen und Probleme durch die Bearbeitung zusätzlicher fahrfremder Tätigkeiten während des Fahrens in der Leistungsfähigkeit von Fahrern entstehen. Parallel zu dieser Debatte erwuchs in den vergangenen Jahren allerdings auch das Wissen, dass Fahrer trotz oftmals hoher Mehrfachbelastungen beim Fahren in der Lage sind, Unfälle zu vermeiden. Arbeiten im nicht-automatisierten Fahren zeigten, dass Fahrer bestimmte Fähigkeiten oder Eigenschaften besitzen, die es ihnen erlauben, die hohen Belastungen der Fahraufgabe und zusätzlicher fahrfremder Tätigkeiten zu regulieren und somit eine sichere Fahrleistung zu garantieren. Aufbauend hierauf konnte das abgeschlossene Projekt FE 82.0614/2014 zeigen, dass Fahrer vergleichbare Strategien zur Ressourcenregulierung in Übernahmesituationen des automatisierten Fahrens besitzen sowie dass sich Trajektorienbereiche auf der Straße definieren lassen, die Fahrer subjektiv als angemessen bewerten. Das aktuelle Projekt ist bestrebt, diese zwei Forschungsstränge zu kombinieren. Es wurde im automatisierten Fahren die Handlungsrelevanz der subjektiven Fahrleistungsschwellen im Sinne der Aktivierung von Fahrerstrategien untersucht. Dazu wurden die bereits bekannten Schwellenwerte im Rahmen einer Online-Studie um zusätzliche Situationsfaktoren erweitert und anschließend im Fahrsimulator überprüft. Des Weiteren wurde die Handlungsrelevanz dieser Schwellen sowohl im Fahrsimulator als auch im Realversuch untersucht. Ausgehend von den Ergebnissen wurden Empfehlungen für automatisierte Fahrfunktionen im Sinne adaptiver Mechanismen in der Trajektorienplanung abgeleitet
Die zur Bestimmung der Qualitätsstufe des Verkehrsablaufs an Knotenpunkten verwendete mittlere Wartezeit je Fahrzeug unterliegt verschiedenen Einflussfaktoren. Die im HBS (2015) enthaltenen Verfahren zur Berechnung der Wartezeit wurden im Rahmen dieses Forschungsprojektes überprüft. Für einzelne Aspekte wurden Verbesserungspotenziale identifiziert und Anpassungsansätze vorgeschlagen. Die empirische Basis des Projekts waren Videomessungen an 21 Knotenpunkten. Ergänzt wurden die Messungen durch Simulationsrechnungen, denen eine umfangreiche Kalibrierung des Simulationswerkzeugs voranging. An Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage hat die Gegenüberstellung von gemessenen bzw. simulierten Wartezeiten mit den nach HBS (2015) berechneten Wartezeiten gezeigt, dass die Wartezeiten meist in einer ähnlichen Größenordnung liegen. Bei einzelnen Komponenten der Berechnungsverfahren wurden die nachfolgenden Verbesserungsmöglichkeiten identifiziert: Der Einfluss der Instationarität an Knotenpunkten mit Lichtsignalsteuerung sollte mit einem angepassten Instationaritätsfaktor abgebildet werden, um auch unsymmetrische Belastungsverläufe in der Bemessungsstunde korrekt zu berücksichtigen. Der Einfluss der Längsneigung auf die Sättigungsverkehrsstärke und der Einfluss bedingt verträglicher Fuß- und Radfahrerströme auf die Kapazitäten der abbiegenden Fahrzeugströme sollten vertieft untersucht werden, da bei den untersuchten Knotenpunkten Unstimmigkeiten festgestellt wurden. Die Wartezeitberechnung bei unsignalisierten Knotenpunkten sollte geringfügig modifiziert werden, um den Einfluss der Kapazität besser abzubilden. Außerdem sollten zur Verbesserung der Simulationspraxis Hinweise zur HBS-konformen mikroskopischen Simulation von Knotenpunkten erarbeitet und als Regelwerk zur Verfügung gestellt werden.
Neben klassischer Induktivschleifendetektoren für die Verkehrserfassung an signalisierten Knotenpunkten werden zunehmend andere Detektionstechnologien (z. B. Video, Wärmebild, Radar, Magnetfeld) angeboten und eingesetzt. Bisher wurden technologie- und bauartbedingte Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten jedoch in Deutschland noch nicht hinreichend wissenschaftlich und herstellerunabhängig untersucht. Hauptziel dieses Forschungsprojektes ist deshalb eine Zusammenstellung von Einsatzkriterien für verschiedene Detektortechnologien.
Dazu wurden:
• der Stand der Wissenschaft und Technik recherchiert,
• Kriterien und Kenngrößen zur Bewertung der Detektionsqualität der Detektoren definiert,
• ein Testfeld eingerichtet und ein Feldtest über mehrere Monate hinweg durchgeführt,
• ein Verfahren zur Auswertung der erhobenen Detektordaten entwickelt,
• Einsatzempfehlungen aus der Interpretation der Auswertungsergebnisse für spezifische Anwendungen im LSA-Bereich abgeleitet.
Unter Verwendung von referenzfreier und referenzierter Prüfung wurden die auf dem Testfeld erhobenen Daten im Verhältnis zu Umwelteinflüssen und Verkehrsmenge ausgewertet. Die Daten wurden auf tatsächliche Verfügbarkeit, Vollständigkeit, Konsistenz und Korrektheit untersucht. Zudem sind die verschiedenen Detektortechnologien auf Eignung in den Bereichen Zählung, Freigabezeit-Verlängerung und Freigabezeit-Anforderung untersucht worden.
Durch die Verknüpfung der definierten Qualitätskenngrößen mit den Bedingungen (Verkehrsbelastungen, Lichtverhältnisse und Niederschlag) am Testfeld wurden Fehlerursachen und Einflussgrößen auf die Qualität der Detektionen für die verschiedenen Detektoren und – falls verallgemeinerbar – Detektionstechnologien ermittelt. Aus Sicht der Untersuchung gibt es keine Einsatzeinschränkungen für bestimmte Technologien. Auch hinsichtlich der Randbedingungen, wie etwa Positionierung der Detektoren kann eine gleichermaßen hohe Empfehlung für alle Detektoren ausgesprochen werden.
Infolge bestimmter Erkrankungen kann es zu motorischen, sensorischen und/oder kognitiven Leistungsbeeinträchtigungen kommen, die sich negativ auf das Führen eines Fahrzeuges auswirken können. Trotz intensiver Forschungsbemühungen sind aktuell die komplexen Zusammenhänge zwischen kognitiven Leistungsbeeinträchtigungen und der Fahrkompetenz noch nicht vollumfänglich verstanden.
Primäres Ziel dieses Berichtes war es, anhand der Darstellung und Analyse aktueller und zentraler wissenschaftlicher Erkenntnisse zu einem besseren Verständnis krankheitsbedingter Beeinträchtigungen der Fahrkompetenz beizutragen.
Dazu wurde zunächst der Einfluss von sechs neurologischen und neurodegenerativen Erkrankungen auf das Fahrverhalten der Betroffenen beschrieben und analysiert. Die Auswahl der Erkrankungen erfolgte dabei aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Prävalenzen und den typischerweise bei ihnen auftretenden neurologischen und neuropsychologischen Symptomen, welche für die Beantwortung zentraler Fragestellungen dieses Berichtes von besonderer Bedeutung sind. Aus der Kombination ausgewählter verkehrssicherheitskritischer Parameter wurde die Relevanz der einzelnen Erkrankungen für die Verkehrssicherheitsarbeit abgeleitet. Diese Erkenntnisse liefern wichtige Hinweise darauf, welche Erkrankungen zukünftig, beispielsweise im Rahmen von Informations- und Aufklärungsmaßnahmen oder Forschungsprojekten, verstärkt adressiert werden sollten. Um ein möglichst vollständiges Bild des aktuellen Forschungsstandes wiederzugeben, wurden auch Studien, die aufgrund von methodischen Schwächen (z. B. kleine Stichprobe) nur eine begrenzte Aussagekraft haben, bei der Bewertung der einzelnen Störungen berücksichtigt. Durch dieses Vorgehen sollten zudem mögliche (systematische) Schwächen in dem Forschungsgebiet identifiziert und analysiert werden können.
Anhand der zur Verfügung stehenden Daten ergibt sich für die Demenzen, Schädel-Hirn-Traumata und die hepatische Enzephalopathie eine hohe Relevanz für die Verkehrssicherheitsarbeit. Etwas geringer, aber weiterhin als hoch zu bewerten, stellt sich die Relevanz von Morbus Parkinson für die Verkehrssicherheitsarbeit dar. Die Relevanz von Schlaganfällen für die Verkehrssicherheitsarbeit ist anhand der zur Verfügung stehenden Daten am ehesten als moderat, die der leichten kognitiven Störung (LKS) am ehesten als gering zu bezeichnen. Diese Aussagen beziehen sich dabei auf ein aus den berücksichtigten Forschungsarbeiten abgeleitetes theoretisches Risiko auf Gruppenebene. Dieses eignet sich ausdrücklich nicht, um fahreignungsbezogene Rückschlüsse zu ziehen. Ableitungen auf das individuelle Risiko eines erkrankten Fahrers sind unzulässig
.
Anhand der berücksichtigten Veröffentlichungen konnten zudem Zusammenhänge zwischen kognitiven Leistungen und der Fahrkompetenz beschrieben werden. Dabei scheint neben den Aufmerksamkeits- und visuell-räumlichen Leistungen insbesondere exekutiven Leistungen eine besondere Relevanz bei der Bewältigung der Fahraufgabe zuzukommen. Es ergeben sich Hinweise, dass die Durchführung individueller Trainings zur Steigerung der kognitiven Leistungsfähigkeit, praktische Fahrtrainings sowie zielgruppenspezifische Maßnahmen zu einer nachhaltigen Verbesserung der Verkehrssicherheit beitragen können. Insgesamt gilt es, Betroffene, Behandelnde und Akteure der Verkehrssicherheit verstärkt für das Thema krankheitsbedingt beeinträchtigte Fahrkompetenz zu sensibilisieren.
Im Hinblick auf zukünftige Aktivitäten wird aufgrund der Limitation aktueller wissenschaftlicher Veröffentlichungen empfohlen, einen theoretisch und/ oder empirisch fundierten methodischen Leitfaden zur Erstellung von Fahrkompetenzstudien zu entwickeln und zu veröffentlichen. Zukünftige Forschungsschwerpunkte könnten kognitive Anforderungen spezifischer Fahraufgaben, vertiefende Analysen von Erkrankungen und ihrem Zusammenhang mit der Fahrkompetenz sowie die Entwicklung valider Mess- und Testverfahren sein.
Mittel- bis langfristig sollen sich anhand der dargestellten Maßnahmen krankheitsbedingte Risiken im Straßenverkehr reduzieren lassen und neue Wege zum Erhalt der Mobilität erkrankter Fahrer identifiziert werden können.
Lkw-Notbremsassistenzsysteme
(2020)
Notbremsassistenzsysteme für Lkw können einen großen Beitrag zur Verkehrssicherheit leisten, indem sie Unfälle, die von schweren Lkw verursacht werden, wirkungsvoll vermeiden helfen. Die aktuellen Anforderungen für diese Notbremsassistenzsysteme wurden allerdings vor über zehn Jahren festgelegt. Der Stand der Technik hat sich seitdem stark weiterentwickelt. Aufgabe der Bundesanstalt für Straßenwesen war daher, zu überprüfen, ob die technischen Anforderungen für Notbremsassistenz noch zeitgemäß sind oder ob eine Anpassung sinnvoll für die Verkehrssicherheit ist. Der technische Fortschritt im Bereich der Fahrerassistenzsysteme ist so groß, dass die vor knapp 10 Jahren festgelegten Anforderungen an Notbremssysteme heute nicht mehr dem Stand der Technik entsprechen – sowohl hinsichtlich der in den derzeit geltenden Vorschriften explizit erlaubten Abschaltbarkeit der Notbremssysteme als auch hinsichtlich der geforderten Bremsleistung beziehungsweise des Geschwindigkeitsabbaus. Es war daher zunächst zu prüfen, ob die derzeit zulässige Abschaltbarkeit erforderlich ist, und falls ja, ob sie auf bestimmte Verkehrssituationen und Fahrzeugtypen eingeschränkt werden kann. Es war weiterhin zu prüfen, ob höhere Mindestverzögerungswerte gefordert werden können, ob insbesondere im Falle von stehenden Fahrzeugen vor dem Fahrzeug (z. B. am Stauende) Notbremsungen mit deutlich höherer Geschwindigkeitsreduktion eingeleitet werden können und durch die Systeme auch kleinere Fahrzeuge als bisher vorgeschrieben erkannt werden müssen. In Notbremssituationen ist es denkbar, dass Fahrer unabsichtlich eine Übersteuerung (und damit eine Abschaltung des Notbremssystems) vornehmen, indem sie beispielsweise „in das Pedal fallen“. Es sollte daher untersucht werden, ob dieser Fall relevant ist und Abhilfe bedarf. Auch eine Anpassung der Regelkriterien an unterschiedliche Straßenverhältnisse (Niedrigreibwert) sowie die Möglichkeit einer Warnung von Fahrern bei geringen Sicherheitsabständen sollte geprüft werden. Insbesondere die erforderlichen automatischen Geschwindigkeitsreduktionen bei bevorstehenden Kollisionen auf stehende Ziele können deutlich angehoben werden. Aus fahrdynamischen Grundlagen wurden, je nach Ausgangsfahrgeschwindigkeit, unterschiedliche Zeitpunkte für Bremseingriffe bestimmt. Als Voraussetzung für automatische Bremseingriffe wurde angenommen, dass diese spätestens dann gerechtfertigt sind, wenn ein menschlicher Fahrer keine Möglichkeit mehr hat, einem Zielobjekt auszuweichen. Messungen zeigen eine gute Übereinstimmung eines aus den Annahmen abgeleiteten Simulationsmodells mit den tatsächlichen Bremseingriffszeitpunkten und Bremseingriffen eines mit einem modernen Notbremssystem ausgerüsteten Lkw. Als Ergebnis wurden durchaus erzielbare Geschwindigkeitsreduktionen in Abhängigkeit von Ausgangsgeschwindigkeit und Fahrbahnoberfläche ermittelt, die sich als Anforderung für internationale Vorschriften eignen. Bezüglich der Abschaltbarkeit von Notbremsassistenzsystemen wurde anhand der durchgeführten Untersuchungen festgestellt, dass sich Fehlwarnungen im Fahrbetrieb, selbst unter Nutzung eines der derzeit am weitesten entwickelten Notbremssysteme, nicht gänzlich vermeiden lassen. Grund dafür ist im Wesentlichen die unzureichende Erkennbarkeit der Fahrerintention in bestimmten Verkehrssituationen. Fehlwarnungen in ungestörter Autobahnfahrt (= außerhalb von Autobahnbaustellen) konnten aber nicht gefunden werden. Aus technischer Sicht ist es daher sinnvoll, die Deaktivierbarkeit eines Notbremssystems nur in solchen Verkehrssituationen zu erlauben, in denen es durch Fehlinterpretationen seitens des Systems (Objekte abseits der Fahrbahn) zu Fehlfunktionen kommen kann. Ein Indikator hierfür kann eine bestimmte Geschwindigkeitsgrenze sein. Für eine zusätzliche frühzeitige Warnung des Fahrers bei zu geringem Mindestabstand ist gegebenenfalls eine Verbesserung der Verkehrssicherheit denkbar. Der tatsächliche Nutzen einer Abstandswarnung hängt aber davon ab, ob der Abstand irrtümlich oder bewusst gering gehalten ist und ob die Lkw-Fahrenden auf eine Warnung durch eine Vergrößerung des Abstands reagieren.
Fußgänger sind in Unfallsituationen durch erhöhte Verletzlichkeiten gekennzeichnet. Der erhöhte Anteil von Kindern (0-14 Jahre) und Senioren (≥ 65 Jahre) bei dieser Verkehrsteilnehmergruppe und deren besonderen Verhaltensweisen verschärft diese Problematik. Es werden unterschiedliche Ver-haltensweisen bei Fußgängern vermutet, die in der Altersgruppe oder der Ablenkung durch z. B. Handynutzung begründet sind. Die Sicherheitsrelevanz der Ablenkung und weitere unfallbegünstigende und mitwirkende Faktoren wurden untersucht. Fußgängerverhalten und Fußgängersicherheit wurden gemeinsam in einer Grundlagenanalyse behandelt, unter Berücksichtigung der Infrastruktur, des Umfelds, der Personencharakteristika und der Konfliktgegner.
Im Fokus stand das Querungsverhalten auf Hauptverkehrsstraßen innerorts mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h entlang der freien Strecke außerhalb von Hauptverkehrsknotenpunkten. Die Untersuchungsmethoden umfassten eine makroskopische Unfallanalyse der amtlichen Straßenverkehrsunfallstatistik, eine Netzanalyse der Verteilung von Fußgängerunfällen, eine Analyse des Verkehrsaufkommens der Fußgänger differenziert nach Quer- und Längsverkehr in Zusammenhang mit dem Unfallgeschehen, Einzelstellenanalysen von Unfällen, Verhaltensbeobachtungen, quantitative Analyse von Konfliktparametern und Verfolgungsläufe.
Für eine Stichprobe von 82 Untersuchungsstelle ergänzt um 24 Stellen aus externen Erhebungen wurden Merkmale des Straßenraums, der Lage im Netz sowie verschiedener Expositionsgrößen des Fuß-, Rad- und motorisierten Fahrzeugverkehrs gegenübergestellt und ausgewertet. An acht Untersuchungsstellen wurden detaillierte Verhaltensbeobachtungen zum Sicherungsverhalten vor und während der Fahrbahnquerung durchgeführt.
Im Ergebnis wurden Auffälligkeiten im Unfallgeschehen und den Verhaltensweisen der Fußgänger herausgearbeitet. Das beinhaltet auch eine Priorisierung von Konfliktsituationen und unfallbegünstigender Merkmalen.
Abschließend wurden Maßnahmen der Bereiche Infrastruktur und Erziehung diskutiert.
Dieser Bericht beschreibt ein Konzept zur Bestimmung des Nutzens von Monitoringüberwachung an Brückenbauwerken. Infrastrukturbetreiber sind mit alternder Infrastruktur und knappen Ressourcen für Unterhalt und Instandsetzung konfrontiert. Um den Ressourceneinsatz zu optimieren, kann die Entscheidungsfindung bei Unterhalts- und Instandsetzungsfragestellungen durch Monitoring-überwachungen unterstützt werden: dank dem Monitoring stehen bessere Informationen zum Bauwerkzustand und dessen Entwicklung zur Verfügung, die es erlauben Unterhalt und Instandsetzungen optimal zu planen und umzusetzen. Monitoringmaßnahmen verursachen aber auch Kosten, und es stellt sich die Frage nach der Wirtschaftlichkeit der Monitoringmaßnahmen. Diese
Frage ist nicht einfach zu beantworten, weil der Nutzen
stark kontextabhängig ist. Folgende Einflussgrößen
müssen dabei berücksichtigt werden: die Schädigung der Brücke und deren erwartete zeitliche Entwicklung, die Zuverlässigkeit der Brücke, sämtliche Wirkungen der Brücke auf übergeordnete Systeme (Verkehrssystem, Gesellschaft, Wirtschaft, Umwelt), die Kosten der Instandsetzung und
nicht zuletzt die Installations- und Unterhaltskosten
des Monitorings. Das in diesem Forschungsbericht entwickelte Konzept erlaubt es, den Nutzen von Monitoringmaßnahmen
in Funktion von diesen Einflussgrößen zu bestimmen. Das Konzept basiert auf der Value of Information Analyse, die ihrerseits auf der Bayes’schen prä-posteriori Entscheidungsanalyse aufbaut. Das Konzept ist praxisnah aufgebaut und berücksichtigt das etablierte Expertenwissen. Das Konzept nutzt das Schwellwertmonitoring und ist
allgemein ausgelegt, um breit anwendbar zu sein. Es ist nicht schadensspezifisch, monitoringsystemspezifisch oder brückentypspezifisch. Getroffene Annahmen und Vereinfachungen zielen darauf ab, das Konzept für die Bestimmung des Nutzens bei bestehender Brückenvorschädigung in der Praxis ohne vertiefte Kenntnisse der probabilistischen Modellierung und der Zuverlässigkeitsrechnung anwendbar zu machen. Dabei wird insbesondere darauf geachtet, welche Informationen dem Entscheidungsträger vor der Installation des Monitoringsystems zur Verfügung stehen und verwendet werden können. Nach den einleitenden Kapiteln werden in Kapitel 2 die Grundlagen im Rahmen einer Literaturrecherche
zusammengestellt. Die Bestimmung der Kosten infolge von Verkehrsbehinderungen hat dabei eine große Bedeutung.
In Kapitel 3 wird die Bayes’sche Entscheidungsfindung
und deren Anwendung auf die Nutzenbestimmung von Monitoring erläutert.
In Kapitel 4 wird das Konzept zur Bestimmung der
Wirtschaftlichkeit von Monitoringmaßnahmen dargelegt. In Kapitel 4 wird auch die Kostenbestimmung infolge von Verkehrsbehinderungen unter Verwendung von Informationen aus einem Verkehrsmodell erklärt.
In Kapitel 5 wird eine Methode dargestellt, mit der sich ohne automatisierte Berechnung im Verkehrsmodell die gesamtwirtschaftlichen Effekte ermitteln lassen.
In Kapitel 6 ist die Umsetzung des Konzepts in einem Microsoft Excel-Tool detailliert beschrieben.
In Kapitel 7 und 8 wird das Konzept und das Excel-
Tool auf zwei reale Praxisbeispiele angewendet.
Anhand der beiden Beispiele wird exemplarisch die
Wirtschaftlichkeit der Monitoringstrategie untersucht.
Basierend darauf wird eine Entscheidungsempfehlung
für oder gegen die Installation des Monitoringsystems gegeben.
In diesem Forschungsauftrag wurde ein einfach anzuwendendes
und praxistaugliches Konzept entwickelt, um den wirtschaftlichen Nutzen von Monitoring zu bestimmen. Abschließend wurden aufgrund der Erkenntnisse aus diesem Forschungsprojekt weitere Forschungs- und Entwicklungsmöglichkeiten identifiziert.
Durch den immer mehr zunehmenden Bedarf an Automatisierung und Optimierung des Winterdienstes und neuerdings auch im Hinblick auf autonomes Fahren steigen auch die Anforderungen an kleinräumige Vorhersagen des Straßenwetters, welche die streckenspezifischen Eigenschaften abbilden können. Im Projekt FE FE040279 „Streckenbezogene Glättevorhersage“ war die Aufgabe zu lösen, den derzeitigen Stand der
Technik bezüglich Straßenwettervorhersagen darzustellen und die Frage zu klären, inwieweit Straßenzustandserfassung durch mobile Sensoren, zusammen mit stationären Straßenwetterstationen geeignet sind, die unterschiedlichen Streckeneigenschaften abzubilden und die Prognosen zu verbessern. Zu diesem Zweck wurden über zwei Winter (2015/16 und 2016/17) auf drei ausgesuchten Teststrecken (BAB A 4, BAB A 9, St2139) Methoden zur genaueren Vorhersage der winterbedingten Glätte für die einzelnen Abschnitte innerhalb eines zu bearbeitenden Straßennetzes untersucht. Dabei kam es hauptsächlich auf die Größen Fahrbahntemperatur, Wasserfilmdicke und Taupunkttemperatur an. Dafür wurden in einem 5-Schritte-Prozess (1) Wettermodelle,
(2) Punktprognosen, (3) Fahrbahnzustands-Prognosen, (4) Streckenprognosen und (5) zeitliche Variabilität (Verläufe) verglichen und neue Konzepte getestet.
Die Strecken A 9 (ca. 50 km, 380-520 m ü. NN) und St2139 (ca. 15 km , 480-901 m ü. NN) haben für meteorologischen Verhältnisse, abwechslungsreiche Topografie- und Geländeeigenschaften. Zur Charakterisierung sind sie mit drei bzw. einer Wetterstation ausgestattet und es wurden von den Lkw der AM Greding und der SM Viechtach, welche mit mobiler Sensorik (MARWIS v. Fa. Lufft) bestückt worden sind, in den beiden Winterhalbjahren fast täglich und insgesamt mehrere hundertmal im normalen Betriebsablauf befahren. Erfasst wurden dabei Taupunkt- und Fahrbahntemperatur, Wasserfilmdicke und Eisprozent, sowie Straßenzustand. Mit speziell ausgerüsteten Fahrzeugen des Auftragnehmers und der BASt (IceCar) wurde auf allen drei Teststrecken eine sogenannte erweiterte Thermalkartierung (Thermal mapping) mit zusätzlich Taupunkt- und Bilanzstrahlungsmessung zur Charakterisierung der Strahlungsbedingungen der Strecke bei standardisierten Wetterbedingungen aufgenommen. Die Messungen zeigten eine hohe Variabilität auf den Strecken, die innerhalb einer Fahrt bei Temperatur bis zu 17 °C und bei Wasserfilmdicke bis über 2.000 μm erreicht. Diese Variabilität korreliert wenig mit den Messungen an den Stationen und wird von keinem Prognose-Anbieter sehr gut erfasst.
Die bei den Recherchen zum Stand der Technik gefundenen Dienste-Anbietern, speziell von Straßenwettervorhersagen haben sich, neben den projektbeteiligten Wetterdiensten DWD und meteoblue, drei weitere private Wetterdienstleister bereit erklärt, über die gesamte
Projektlaufzeit online Vorhersagedaten für die Teststrecken zu liefern, welche ausgewertet und validiert worden sind.
Die Prognosen erreichten für Stationen im besten Falle einen MAE (mittl. abs. Fehler – siehe Glossar) von ±2.3 °C und verglichen mit mobilen Messungen auf der Strecke einen MAE von ±2.1 °C. Für die Wasserfilmdicke werden im Schnitt bestenfalls ±180 μm erreicht.
Die stationären und mobilen Messdaten wurden ausführlich zur Plausibilisierung und Beurteilung der Messunsicherheiten ausgewertet. Außerdem wurde untersucht, wie anhand der zahlreich erfassten Daten sich statistische Modelle finden lassen, welche die spezifischen
Streckeneigenschaften mit möglichst geringen Fehlern wiedergeben können. Dabei kann gezeigt werden, dass durch die im normalen betrieblichen Ablauf zu unterschiedlichsten Wetterbedingungen erfassten mobilen Messdaten eine deutlich bessere Bild der
Streckeneigenschaften erreichen lässt, als dies beispielsweise durch eine einfache Thermalkartierungen möglich ist.
Anhand der mobilen Streckenmessungen wurden durch Klassifizierung nach Wetterlagen Standardprofile der Temperatur erstellt, die es erlauben, den Prognose-Fehler für Temperatur von ±2.1 °C auf ±1.9 °C, und mithilfe von Nowcasting auf ±0.6 °C zu senken.
Eine Prognose für die nächsten 12 Stunden dürfte mithilfe dieser Methoden einen Fehler (MAE) von ±1.2 °C erreichen können.
Bei den Wasserfilmdicken werden mit mobilen Streckenmessungen und Klassifizierung nach Niederschlagsmenge Standardprofile der Wasserfilmdicke erstellt, die es erlauben, den Prognose-Fehler für Wasserfilmdicke von ±190 μm auf ±90 μm und mithilfe von Nowcasting auf unter ±50 μm zu senken. Eine Prognose für die nächsten 12 Stunden dürfte mithilfe dieser Methoden einen Fehler von unter ±100 μm erreichen können.
Die Methoden wurden mithilfe der Daten von 2015/16 entwickelt und anhand der Fahrten von 2016/17 geprüft, sodass eine Anwendung auf unabhängige Fahrten und andere Strecken gesichert ist. Sie erfordert die Erstellung von regelmäßigen mobilen Messprofilen, die zu Standard-Profilen klassifiziert werden. Anhand der Erfahrungen von zwei Wintern dürfte ein Training des Modells innerhalb von einer Wintersaison machbar sein, während der es schon zu Verbesserungen der Streckenvorhersagen kommen könnte.
Die neuen Methoden stellen eine signifikante Verbesserung des Stands der Technik dar und können mit geeigneten Maßnahmen binnen weniger Monate in die Praxis eingeführt werden.
Bei Landstraßen der Entwurfsklasse 1 sind gemäß den Richtlinien zur Anlage von Landstraßen (RAL) die Fahrtrichtungen durchgängig durch einen verkehrstechnischen Mittelstreifen zu trennen. Die Einfärbung der Fläche innerhalb der Doppellinie in der Farbe „Verkehrsgrün“ (RAL 6024) trägt wesentlich zur Wiedererkennbarkeit der Entwurfsklasse 1 bei. Im Unterschied zu weißen und gelben Markierungen ist im nationalen Regelwerk bisher für diese grünen Einfärbungen kein Farbbereich zur Berücksichtigung unvermeidbarer Streuungen bei der Herstellung und Messung enthalten. Eine messtechnische Überprüfung der Konformität des Farbtons mit den Anforderungen der RAL ist daher derzeit nicht möglich.Im Rahmen des Projekts wurden exemplarisch an grünen Einfärbungen aus Markierungsmaterial die Normfarbwertanteile x, y gemäß DIN EN 1436 im Neuzustand und nach natürlicher Bewitterung über 24 Monate bestimmt. Hierzu wurden Proben aus einem reaktiven Material und einer High Solid-Farbe, die zur Herstellung von grünen Einfärbungen im Farbton RAL 6024 eingesetzt werden, untersucht. Dabei wurden neben der Variation des Markierungsmaterials unterschiedliche Nachstreumittel zur Herstellung der Proben eingesetzt und die Proben auf Prüfbleche sowie auf eine Asphaltdecke aufgebracht. Ergänzend wurden Messungen an RAL-Farbkarten in verschiedenen Grüntönen durchgeführt und die ermittelten Normfarbwerte bestehenden Farbbereiche aus dem Verkehrswesen gegenübergestellt (s. Abbildung im PDF). Dabei wurden Farbbereiche identifiziert, die potenziell für die grüne Markierung im Neuzustand geeignet erscheinen. Insbesondere der Farbbereich gemäß DIN 6171 für grüne, nicht retroreflektierende Aufsichtfarben könnte als Grundlage für eine Festlegung in Betracht gezogen wer-den.Die Ergebnisse der Messungen geben Aufschluss über das mögliche Ausmaß der Verschiebung des Farbortes bei nicht witterungsbeständigen Materialien. So wurde festgestellt, dass die natürliche Bewitterung bei den untersuchten Materialien bereits nach vergleichsweise kurzer Zeit zu einem maßgeblichen Verblassen des ursprünglichen Farbtons geführt hat. Weiterhin wurde ein Einfluss der Stoffart auf das Verhalten des Farborts unter Bewitterung festgestellt. Die Ergebnisse lassen zudem darauf schließen, dass der Einfluss der untersuchten Nachstreumittel auf den Farbort des Markierungssystems insgesamt als gering eingestuft werden kann. Dennoch sollte generell der Einsatz von transpa-renten Griffigkeitsmitteln angestrebt werden und die Bewertung des Farbtons am System aus Markierungsstoff und Nachstreumitteln erfolgen. Aus dem im Rahmen des Projektes untersuchten vergleichsweise geringen Probenumfang können erste Anforderungen abgeleitet werden, die einer Überprüfung in der Praxis zu unterziehen sind.
Verfahren und Modelle zur Quantifizierung der Zuverlässigkeit von dauerüberwachten Bestandsbrücken
(2020)
Die Dauerüberwachung wurde schon in der Vergangenheit als eine mögliche Kompensationsmaßnahme zur Sicherstellung von Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit erkannt. Dabei soll die Überwachungsanlage eine Warnmeldung auslösen, wenn der Brückenzustand kritisch wird. Durch die rechtzeitige Umsetzung von Maßnahmen soll das Brückenversagen dann verhindert werden. Die Versagenswahrscheinlichkeit des Bauwerks ist folglich geringer, da zusätzliche Information aus Dauerüberwachung vorliegen. Die Quantifizierung dieser Versagenswahrscheinlichkeit war bislang nicht möglich. Das Ziel dieser Arbeit war, eine Methode zur Quantifizierung der Zuverlässigkeit von dauerüberwachten Brücken vorzuschlagen. Im Zuge dieser Arbeit wurden u. a. die bestehenden Überwachungsmaßnahmen analysiert und Bewertungsmethoden verglichen. Dazu wurde eine Population aus 100 Brücken eines Typs künstlich erstellt und analysiert. Die vorgeschlagene Methode zur Quantifizierung der Zuverlässigkeit von dauerüberwachten Brücken geht von zwei Arten des möglichen Versagens der Überwachungsmaßnahme aus. Erstens, dass trotz Analyse der Überwachungsdaten ein gravierender Schaden nicht erkannt wird und es zum Versagen kommt; und zweitens, dass nicht genug Zeit bleibt, eine risikoreduzierende Maßnahme umzusetzen. Es wurde eine Methode vorgeschlagen, die die Versagenswahrscheinlichkeit in beiden Fällen quantifiziert. Dabei werden gewisse Annahmen, z. B. bezüglich des Versagensmechanismus und der Extremwertverteilung der Verkehrslast und der Indikatoren, getroffen. Die Auswirkungen von lastbedingten Schädigungen auf die gemessenen Indikatoren werden hierbei durch FE-Simulationen bestimmt. Mögliche Ausfälle der Anlage werden durch Verlängerung der nötigen Erfassungsdauer berücksichtigt.
Die Datengrundlage dazu wurde durch Erfahrungswerte der Ausfallraten, die im Rahmen des Projektes durch eine Umfrage erhoben wurden, gebildet. Unsicherheiten der Messwerterfassung werden bei der Festlegung der Schwellwerte berücksichtigt. Die Methode wurde am Fallbeispiel der Hochstraße Gifhorn angewandt und der Zugewinn der operativen Zuverlässigkeit durch die Überwachungsmaßnahme wurde ermittelt.
Im Rahmen von durchgeführten Bauwerksprüfungen an Brücken mit vollverschlossenen Seilen wurden auch an diesen Bauteilen Schäden identifiziert. Bei diesen Schäden handelt es sich im wesentlichem um Korrosionsschäden und ganz vereinzelt aber auch um Drahtbrüche. Teilweise werden diese Schäden erst dann sichtbar, wenn der Korrosionsschutz entfernt oder aber bei Kabeln, wenn die einzelnen Seile gespreizt werden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird die Bewertung solcher Schäden hinsichtlich der Ermüdungssicherheit und Restlebensdauer durchgeführt. Im Anschluss an eine Erläuterung der Bauweise der vollverschlossenen Seile werden aktuelle Schäden dieser Seilart bei Schrägseilbrücken und Hängebrücken vorgestellt. Es wurden insgesamt fünf Bauteilversuche mit vollverschlossenen Seilen durchgeführt, wobei die Probestücke aus den ausgebauten Seilen der Rheinbrücke Flehe entnommen wurden. Die Rheinbrücke Flehe wurde 1979 unter Verkehr genommen, Korrosionsschäden und hier insbesondere Drahtbrüche führten 2006 dazu, dass Seile ausgetauscht werden mussten. Die Versuche wurden an 5m-Seilabschnitten durchgeführt, die hierfür mit neu vergossenen Seilköpfen an den Enden versehen wurden. Diese Bauteilversuche bestehen aus zwei Komponenten, d. h. es wurde zunächst ein Ermüdungsversuch zur Prüfung der Betriebsfestigkeit durchgeführt. Anschließend wurde die verbleibende Bruchlast in einem Zerreißversuch ermittelt. Die sehr unterschiedlichen Versuchsergebnisse werden dargestellt und bewertet. Weitergehende Untersuchungen zum Korrosionsverhalten von verzinkten Seilen, chemischer Zusammensetzung und Alterungsverhalten einzelner Drähte werden durchgeführt. Zusätzlich wurden Seilabschnitte lagenweise entfernt und der Zustand der inneren Drahtlagen untersucht. Eine Bewertung der Korrosionsschäden zur möglichen Verringerung der Restlebensdauer wird vorgenommen. Es werden Vorschläge für die Bewertung von festgestellten Schäden für SIB-BW (Straßeninformationsbank Bauwerke) gegeben. Die Hintergründe der deutschen Festlegung einer Kerbfalleinstufung für vollverschlossenen Spiralseile werden in einem Anhang erläutert. Hiernach liegt die Kerbfalleinstufung 112 auf der sicheren Seite. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Korrosionsschäden durch die Querschnittsminderung zu einer Erhöhung der Beanspruchung im Restquerschnitt führen, jedoch nicht zwangsläufig Drahtbrüche verursachen. Dies konnte sowohl in den Versuchen als auch bei der Auswertung der gefundenen Schäden an den Bauwerken bestätigt werden. In Anbetracht der bisher durchgeführten Bemessung und den tatsächlich auftretenden Ermüdungsbeanspruchungen eines einzelnen Seiles kann, selbst bei erheblichen Korrosionsschäden, von einer schadenstoleranten Konstruktion ausgegangen werden.
Bei der Bewertung von Infrastrukturprojekten werden in Deutschland bspw. im Rahmen des Bundesverkehrswegeplans Kosten-Nutzen-Analysen eingesetzt. Eine wesentliche Nutzenkomponente innerhalb solcher Analysen stellt die Reduzierung der Personenunfallopfer dar, der zur Bestimmung des Kosten-Nutzen-Verhältnisses ein monetärer Wert beigemessen werden muss. Der aktuellen wissenschaftlichen Literatur folgend kann der Wert eines statistischen Menschenlebens (Value of a Statistical Life – VSL) bzw. der Wert der Risikoreduktion (Value of Risk Reduction – VRR) mithilfe von Zahlungsbereitschaftsanalysen unter Einsatz der Diskreten Wahltheorie bestimmt werden. In dieser für Deutschland erstmalig durchgeführten Konzeptstudie werden die VRR-Werte für vier verschiedene Verletzungskategorien bestimmt. Der Fokus der Studie liegt jedoch auf der Entwicklung und Überprüfung des Erhebungskonzeptes und hat nicht den Anspruch repräsentative Werte zu ermitteln. Routenwahlexperimente mit 214 Teilnehmern liefern die Datengrundlage. Die Routenalternativen sind durch die Attribute Reisezeit, Reisekosten und Unfallrisiko charakterisiert. Zur Steigerung der Realitätstreue wird die Befragung für eine Teilgruppe mit einer Fahrsimulation verknüpft. Hierbei soll der potentielle Einfluss einer visuellen Unterstützung auf die Zahlungsbereitschaft untersucht werden. Neben der Darstellung der Ergebnisse der Piloterhebung und den darauf aufbauenden Schlussfolgerungen mit Blick auf eine deutschlandweite Hauptstudie werden außerdem Möglichkeiten zur Eingliederung der ermittelten VRR in die deutsche Unfallkostenrechnung sowie der Fortschreibung der Werte aufgezeigt. Die verwendeten Diskreten Wahlmodelle erwiesen sich als geeignetes Instrument zur Ermittlung der Zahlungsbereitschaften für Verkehrssicherheit. Ebenso hat sich das Grundkonzept des verwendeten Fragebogens als zweckmäßig herausgestellt. Ein Einfluss der Fahrsimulation auf die Ergebnisse konnte jedoch nicht identifiziert werden.
Die ersten Anprallprüfungen an den Standardschutzeinrichtungen in Deutschland wurden Anfang der 1990er Jahre aufgrund von Normentwürfen der [DIN EN 1317] durchgeführt. Einige Systeme nach den damaligen Regelwerken für Schutzeinrichtungen [RPS 1989] wurden jedoch keiner Anprallprüfung unterzogen und dennoch gemäß [RPS 1989] oder nach Einführung der [RPS 2009] als Sonderlösungen auf den deutschen Bundesfernstraßen eingesetzt. Neben diesen Systemen aus „Standardteilen“ wurden im Rahmen dieses Projektes auch Nachrüstlösungen für bestehende Systeme, die in der Praxis Schwächen gezeigt hatten, entwickelt und untersucht.
Für das aufgetretene Praxis-Problem sich lösender Pfosten vor allem für Schutzeinrichtungen in Mittelstreifenüberfahrten und auf Bauwerken, wurden verschiedene Nachrüstlösungen entwickelt. Die bislang vorhandenen zwei Sollbruchstellen der Pfosten (am Holm und an der Einspannung) wurden mit einer Zusatzschraube entschärft. An dieser Lösung wurden Anprallversuche durchgeführt und als Ergebnis stehen für einige der Systeme (EDSP 2.0 mit Rohrhülsen und gesicherten Steckpfosten, DDSP 4.0+ mit Rohrhülsen und gesicherten Steckpfosten und EDSP 1.33 BW+ mit Geländer und Zusatzschraube) Nachrüstlösungen zur Verfügung.
Für Betonschutzwände in Ortbetonbauweise mit geschädigter (korrodierter) Bewehrung und für die Übergangskonstruktion nach [ARS 17/1996] zur Verbindung von Betonschutzwänden mit Standard-Stahlschutzeinrichtungen wurde jeweils eine Sanierungslösung entwickelt, mit der u. a. die erwarteten Aufhaltestufen der Systeme wieder hergestellt werden können.
Für ausgewählte Fälle, für die in der Praxis bisher keine geprüften Schutzeinrichtungen zur Verfügung standen, wurden ebenfalls Lösungen aus den Standard-Schutzeinrichtungen der [TL-SP 99] erarbeitet und deren Leistungsfähigkeit in positiven Anprallversuchen überprüft. Dadurch stehen nun verschiedene kurze Schutzeinrichtungen für Strecke und Bauwerk (20m-kurzESP 2.0, 32m-kurzEDSP 2.0, 12m-kurzESP 2.0 BW) insbesondere für den Einsatz auf Landstraßen zur Verfügung.
Weitere Anprallversuche wurden an einer auf 16 m verlängerten Standard-Absenkung (ursprüngliche Länge 12 m) und einer Übergangskonstruktion zur Verbindung von zwei Standard-Stahlschutzeinrichtungen durchgeführt.
Die Prüfberichte der Anprallprüfungen sowie die Anprallvideos sind auf der Homepage der BASt veröffentlicht.
Die nach dem derzeit für Ingenieurbauwerke der Verkehrsinfrastruktur in Deutschland gültigen Regelwerk DIN EN 1992-2 und DIN EN 1992-2/NA bemessenen erforderlichen Übergreifungslängen für Betonstahl sind im internationalen Vergleich, vor allem bei kleinen lichten Abständen zwischen den gestoßenen Stäben und großen Stabdurchmessern (Ø ≥ 16 mm), mit Abstand am größten. Dies gilt für die unmittelbar benachbarten Länder wie Dänemark, die Niederlande, die Schweiz aber auch beispielsweise die USA. Schäden, die auf die teilweise deutlich geringeren Übergreifungslängen in diesen Ländern zurückzuführen sind, sind nicht bekannt. Die deutschen Regelungen in DIN EN 1992-2/NA sollen nicht nur die Tragfähigkeit sondern auch die Gebrauchstauglichkeit abdecken. Dabei gehen die deutschen Festlegungen bezüglich der Betondeckung auf der sicheren Seite liegend konservativ von c = 1,0 Ø aus. Der günstige Einfluss einer größeren Betondeckung darf nach Eurocode 2 mit dem Faktor α2 berücksichtigt werden. Dieser Faktor ist nach dem deutschen Nationalen Anhang allerdings generell mit α2 = 1,0 anzusetzen, während er nach Eurocode 2 Werte bis 0,7 annehmen kann. Ein weiterer wesentlicher Unterschied ergibt sich in Abhängigkeit von Stoßanteil und Stabdurchmesser aus dem Stoßfaktor α6 bei kleinen lichten Abständen (a < 8 Ø) zwischen den gestoßenen Stäben. Daher stellt sich die Frage nach einer Überprüfung der im internationalen Vergleich sehr konservativen deutschen Regelungen bei Ingenieurbauwerken mit üblicherweise deutlich größeren Betondeckungen als c = 1,0 Ø, da sich alleine bei Anwendung des Faktors α2 um bis zu 30 % kürzere Übergreifungslängen ergeben können. Daraus können unter Umständen ausführungstechnisch und konstruktiv günstigere Bewehrungsanordnungen und teilweise deutliche Kostenreduzierungen infolge des geringeren Materialbedarfs resultieren was sich nicht zuletzt auch hinsichtlich der Schonung von Ressourcen vorteilhaft auswirkt. Am Lehrstuhl Betonbau der TU Dortmund wurden Klein- und Großkörperversuche durchgeführt um insbesondere die Faktoren α2 und α6 systematisch zu überprüfen. Das Gesamtziel des FE-Vorhabens besteht darin, die maßgeblichen Einflussparameter auf das Verhalten der Stöße unter Gebrauchslast und im Bruchzustand zu identifizieren und die Quantifizierung der erforderlichen Übergreifungslängen durch die derzeit gültigen nationalen und ausgewählte internationale Regelwerke zu analysieren.
Der räumliche Verlauf einer Straße hat einen wesentlichen Einfluss auf das Fahrverhalten und auf die Verkehrssicherheit. Vor allem für Landstraßen wurden die räumliche Linienführung und Defizite in der räumlichen Linienführung bereits mehrfach untersucht. Die aus den Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse ließen sich allerdings nicht ohne weiteres auf Autobahnen übertragen, da diese Straßen größere Entwurfselemente und Querschnitte aufweisen. Daher konnte bei der Erarbeitung des Kapitels 5.4 “Räumliche Linienführung” der Richtlinien für die Anlage von Autobahnen (RAA 2008) vorrangig nur auf Erfahrungswerte und Festlegungen zurückgegriffen werden. Weiterhin war ein Verfahren zum Entwurf, zur Bewertung und zur Kontrolle der räumlichen Linienführung von Autobahnen auf der Grundlage qualitativer und quantitativer Parameter noch nicht bekannt. Für Landstraßen wurde ein derartiges Verfahren bereits entwickelt. Es ist in den “Hinweisen zur Visualisierung von Entwürfen für außerörtliche Straßen (H ViSt)” enthalten, eine direkte Übertragung auf den Entwurf von Autobahnen war jedoch nicht möglich.
Ziel des vorliegenden Projektes war es, auf der Grundlage von Kenntnissen über die räumliche Linienführung von Autobahnen Empfehlungen für die Inhalte der RAA und der H ViSt zur räumlichen Linienführung zu erarbeiten.
Es wurde geprüft, in welchem Umfang und unter welchen Randbedingungen Defizite in der räumlichen Linienführung auf Autobahnen auftreten und ob diese sicherheitsrelevant sind. Dazu wurden Bestandsstrecken auf Defizite in ihrer räumlichen Linienführung untersucht und deren Unfallgeschehen analysiert.
Weiterhin wurden virtuelle Untersuchungsstrecken erstellt. Durch diese wurden iterativ Grenzwerte ermittelt, ab wann gestalterische Defizite in der räumlichen Linienführung von Autobahnen auftreten.
Aus den Ergebnissen wurde deutlich, dass gestalterische Defizite in der räumlichen Linienführung von Autobahnen trotz richtliniengerechter Trassierung nach RAA auftreten können. Diese haben jedoch keine Sicherheitsrelevanz.
Weiterhin hat sich ein Änderungs- und Ergänzungspotential für die Ziffer 5.4 „Räumliche Linienführung“ der RAA ergeben. In der Ziffer 5.4 kann die Methodik zur Prüfung der räumlichen Linienführung von Autobahnen ausreichend beschrieben werden, sodass in der Ziffer 5 „Methodik zur Prüfung der räumlichen Linienführung“ der H ViSt keine Änderungen erforderlich sind. Für das H ViSt (Ziffer 5) wären ausschließlich ergänzende Kommentare notwendig, ob die jeweiligen Hinweise für Autobahnen maßgebend sind oder nicht. Daher wurde ausschließlich ein Textvorschlag für Ziffer 5.4 der RAA erarbeitet. Ein Verweis auf die H ViSt ist nur insofern nötig, dass die dort enthaltenen Hinweise zur Visualisierung (Ziffer 2, Ziffer 3, Ziffer 4) und zur Nutzung des Sichtschattenbandes (Ziffer 5.3.2) uneingeschränkt auch für Autobahnen gelten.
Der Textvorschlag soll als Diskussionsgrundlage für die Fortschreibung der RAA im zuständigen Arbeitsausschuss 2.1 „Autobahnen“ dienen.
Die Bundesregierung hat vom 01.01.2012 bis zum 31.12.2016 einen deutschlandweiten Feldversuch mit Lang-Lkw durchgeführt. Ziel war es, die Chancen und Risiken, die sich durch den Einsatz dieser Fahrzeuge und Fahrzeugkombinationen mit Überlänge ergeben, zu evaluieren. Die dafür erforderliche verkehrsrechtliche Grundlage wurde durch die Verordnung über Ausnahmen von straßenverkehrsrechtlichen Vorschriften für Fahrzeuge und Fahrzeugkombinationen mit Überlänge (LKWÜberlStVAusnV) gegeben.
Der Feldversuch hat gezeigt, dass Lang-Lkw auf dem geprüften Straßennetz (Positivnetz) überwiegend gut zurechtkommen. Herausforderungen stellen die im Vergleich zur freien Strecke kürzeren Nothaltebuchten in Tunneln und Schrägparkstände auf Rastanlagen. Mit der 8. Änderungsverordnung vom 28.12.2017 haben bisher 15 Bundesländer Strecken für Lang-Lkw freigegeben.
Die Prüfung und Freigabe von Strecken für das Positivnetz obliegt den Verkehrsbehörden der Länder. Sie haben die Befahrbarkeit von Verkehrsanlagen zu beurteilen.
Deshalb wurden die Bundesländer in diesem Teilprojekt zu ihren Erfahrungen bei der Streckenprüfung für Lang-Lkw befragt. Die Befragung umfasste Sachverhalte der fahrgeometrischen Überprüfung, Verkehrssicherheitsfragen im Zusammenhang mit Lang-Lkw und maßgebende Verkehrsanlagen für eine Streckenprüfung.
Maßgebend für die Untersuchungen ist die Festlegung von repräsentativen Bemessungsfahrzeugen für die Typen 1, 2, 3, 4 und 5. Typ 1 nimmt in dieser Untersuchung eine Sonderstellung ein. Typ 1 ist L = 17,80 m lang und damit kürzer als ein konventioneller Gliederzug. Durch die großen Überhänge hat er größere Schleppkurven als konventionelle Lkw. Typ 2 deckt mit seiner Vorkommenshäufigkeit und seinen Schleppkurven die übrigen Lang-Lkw ab. Das heißt, dass Typ 3, 4 und 5 entweder unbedeutend gering vertreten sind (Typ 4) oder viel kleinere Schleppkurven als Typ 2 haben.
Mit den beiden Bemessungsfahrzeugen wurden ausgewählte Verkehrsanlagen fahrgeometrisch überprüft. Die Ergebnisse zeigen, welche Mindestmaße an Verkehrsanlagen durch einen Lang-Lkw befahrbar sind und bei welchen eine Einzelfallprüfung notwendig ist.
Alle Erkenntnisse sind in einem eigenständigen Handlungsleitfaden integriert, der eine Entscheidungshilfe bei der Überprüfung beantragter Lang-Lkw-Routen bildet.
Um genaue Abschätzungen für die lärmtechnische Bewertung von Straßenbauwerken zu erhalten und unnötige Kosten beim Bau zu vermeiden, sind möglichst genaue Modelle für die Schallemission und Schallausbreitung nötig. Zur lärmtechnischen Beurteilung von Lärmschutzwänden (Lsw) existieren verschiedene analytische Beschreibungen. Die akustische Wirkung von Aufsätzen, sogenannten Schirmkronen, lässt sich dabei bisher nicht allgemein berücksichtigen. Der messtechnische Nachweis der akustischen Wirksamkeit von Aufsätzen im Fernbereich einer Lärmschutzwand an einer realen Verkehrsschallquelle ist ein wichtiger Schritt für die zukünftige Vorhersage des maßgeblichen Immissionsschalldruckpegels unter Einsatz von Schirmkronen.
Ziel des vorliegenden Vorhabens war daher die messtechnische Bestimmung der akustischen Wirksamkeit einer Schirmkrone der Fa. CALMA-TEC, die auf bestehende Lärmschutzwände der Talbrücke Uttrichshausen installiert wurde. Dazu wurden Emissions- und Immissionsmessungen vor und nach der Baumaßnahme unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt und die gemessene Pegeldifferenz ausgewiesen. Zeitgleich erfolgte die Erfassung der Verkehrsdaten sowie der meteorologischen Bedingungen, um anschließend mithilfe eines geeigneten Schallausbreitungsmodells eine Korrektur der Immissionspegel bezüglich der zum Zeitpunkt der beiden Messungen vorliegenden Verkehrssituation (Schallleistung) sowie der meteorologischen Bedingungen durchzuführen.
Die daraus resultierende Einfügungsdämpfung der Schirmkrone nimmt an den untersuchten Immissionsorten Werte zwischen 0,4 dB und 1,7 dB an, bei einer Standardabweichung des gemessenen Immissionsschalldruckpegels von ca. 1 dB. Unter Berücksichtigung der Wanderhöhung, die durch die Schirmkrone erfolgt und des damit verbundenen Anstiegs des Abschirmmaßes kann angenommen werden, dass der angestrebte Einfluss der untersuchten Schirmkrone auf die Schallbeugung um die Oberkante der Lärmschutzwand vernachlässigbar ist.
Bemessung von Kopfbolzendübeln in Randlage unter Vermeidung eines Versagens infolge Herausziehens
(2020)
Horizontal liegende Kopfbolzen ermöglichen den Anschluss von dünnen Betonplatten an Stahlkonstruktionen wie bei Stabbogenbrücken mit außen liegenden Versteifungsträgern. Die Schubtragfähigkeit randnaher liegender Kopfbolzen wird durch Spaltkräfte im Beton beeinflusst. Aufgrund des geringen Randabstandes der Kopfbolzen zur Betonkante ist die Tragfähigkeit der Schubverbindung nach DIN EN 1994-2 Anhang C zu berechnen. Zusätzliche geometrische Randbedingungen für die erforderliche Länge der Kopfbolzen in Randlage verhindern ein Herausziehen der Kopfbolzen, das bei früheren Push-Out Versuchen beobachtet wurde. Diese Anforderungen an die Mindestlänge der Kopfbolzen können zu vergleichsweise langen Dübeln führen, die in der Praxis unwirtschaftlich oder nicht ausführbar sind. Der Einfluss von Parametern wie der Bewehrungsgrad oder die Betongüte, die das Tragverhalten randnaher Dübel positiv beeinflussen, darf aktuell noch nicht bei Ermittlung der Tragfähigkeit angesetzt werden. Aufgrund der jüngsten Entwicklungen in der Befestigungstechnik besteht die Möglichkeit, die geometrischen Randbedingungen zu vernachlässigen und die Abtragung der Zugkräfte in der Achse der Kopfbolzen explizit nachzuweisen. Basierend auf neuen experimentellen und numerischen Untersuchungen wird anstelle dieser geometrischen Einschränkungen ein neues Nachweiskonzept auf Basis der Komponentenmethode entwickelt und für die Praxisanwendung aufbereitet.
Untersuchungen zum Einfluss von Modellparametern auf die Lebensdauerprognose für Brückenbauwerke
(2020)
Die Dauerhaftigkeitsbemessung von neu zu errichteten Infrastrukturbauwerken erfolgt nach aktuellen Regelwerken rein deskriptiv über die Zuordnung von Expositionsklassen. In Abhängigkeit der zugeordneten Expositionsklasse werden Mindestanforderungen an die Betonzusammensetzung und die Betondeckung gestellt. Diese Mindestanforderungen der Normung sollen eine geplante Nutzungsdauer für chloridbeanspruchte bzw. einer Karbonatisierung ausgesetzten Bauwerke von mindestens 50 Jahren unter üblichen Instandhaltungsbedingungen sicherstellen. Die Bemessung auf Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken mit Blick auf karbonatisierungs- und chloridinduzierte Bewehrungskorrosion kann heutzutage aber auch auf Basis voll-probabilistischer Prognosemodelle durchgeführt werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens sind Untersuchungen zum Einfluss von Modellparametern eines voll-probabilistischen Modells auf die Lebensdauerprognose von Brückenbauwerke im Zuge von Bundesfernstraßen mit dem Fokus auf Depassivierung der Bewehrung aufgrund von Chlorideindringen und Karbonatisierung. Für die Überprüfung wurden Bemessungssituationen für XD- und XC-exponierte Brückenbauwerke bei deskriptiver Dauerhaftigkeitsbemessung aufgestellt. Jede Bemessungssituation wurde mithilfe der voll-probabilistischen Modelle zur Einleitungsphase der Bewehrungskorrosion gegengerechnet. Die Auswahl der Modellparameter hatte zum Ziel, sowohl günstige (schwache Einwirkung – hohe Materialwiderstände) als auch ungünstige (starke Einwirkung – niedrige Materialwiderstände) Last-Einwirkszenarien abzubilden. Innerhalb der Expositionsklassen XC und XD werden bei der Dauerhaftigkeitsbemessung breite berechnete Zuverlässigkeitsspektren erreicht, die von Unterschreiten von üblicherweise angestrebter Zielzuverlässigkeit bis hin zu einer deutlichen Überschreitung führen kann. Die resultierenden Zuverlässigkeitsspektren lassen ohne Inspektionsdaten für das Bauwerk keine bauwerkspezifischen Zuverlässigkeitswerte ableiten. Eine sinnvolle Anwendung von voll-probabilistischen Modellen auf bestehenden Bauwerken stellt hohe Anforderungen an die Quantität und Qualität der Inspektionsergebnisse.
Ziel des Forschungsprojektes war es, einen Bridge-WIM-Pilotversuch in Deutschland zu begleiten und detailliert auszuwerten. Hierzu wurden im Auftrag der BASt zwei Systeme an einem Brückenbauwerk eingebaut. Die erhobenen Daten, in Kombinationen mit genau verwogenen Fahrzeugen, wurden ausgewertet und erlauben so Aussagen zu erreichbaren Genauigkeiten. Darüber hinaus wurde sowohl der Einbau als auch der Rückbau durch den Forschungsnehmer intensiv begleitet, um hier mögliche Probleme zu identifizieren und Randbedingungen zu definieren. Daraus konnten Zeitbedarfswerte für die unterschiedlichen Arbeitsschritte ermittelt werden, die im Rahmen von Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen genutzt werden können.
Der Pilotversuch hat gezeigt, dass eine Erhebung des Schwerverkehrs durch Bridge-WIM-Systeme eine mögliche Ergänzung zu dem bestehenden Achslastmessstellennetz in Deutschland ist. Die Systeme sind mobil und lassen sich an geeigneten Brücken im Netz installieren. Die Qualität der Messungen wurde im Pilotversuch insbesondere für die Gesamtgewichte als gut befunden, bei den weiteren Messgrößen gab es bei den beiden getesteten Systemen unterschiedliche Einschränkungen. Die Systeme liefen während des Testzeitraums stabil und die Daten wurden in den vorgegebenen einheitlichen Formaten übersendet, sodass ein Vergleich bei der Auswertung problemlos möglich war. Auch die Temperaturempfindlichkeit der Systeme wurde betrachtet. Die getesteten Bridge-WIM-Systeme eignen sich insbesondere für Anwendungen, die schwerpunktmäßig Gesamtgewichte benötigen.
Seit Inkrafttreten der 24. BImSchV wird immer wieder diskutiert, ob mit dem Korrektursummand E der erforderliche bauliche Schallschutz gegenüber Verkehrslärm sichergestellt ist.
Dazu wurden Emissionsspektren von diversen Kraftfahrzeugen, Deckschichten und Geschwindigkeiten ausgewertet. Daraus ließen sich für typisierte Verkehrssituationen 4 Emissionsspektren subsumieren. Darauf basierend erfolgte die Ausbreitungsberechnung unter Verwendung einer Linienquelle nach einem für terzweise Berechnung modifizierten Teilstückverfahren nach DIN ISO 9613-2 sowie nach den Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen - RLS-90.
Aus der Untersuchung von 41 Ausbreitungssituationen mit unterschiedlichen Bodenbeschaffenheiten, Abständen und Hindernissen ergaben sich durch Zusammenfassung 83 unterschiedlichen Spektren außen an der Fassade und aus Kombination dieser Spektren mit 1.043 Fenstern 86.569 Spektren im Innenraum.
Diese Innenpegel hinter einem geschlossenen Fenster weisen eine andere spektrale Zusammensetzung auf, als die Außenpegel vor dem Fenster. Dies führt zu einer Differenz zwischen dem A-bewerteten Innenpegel, der sich bei einzahliger Berechnung aus A-bewertetem Außenpegel und Schalldämm-Maß Rw des Fensters gegenüber einer spektralen Berechnung in Terzen ergibt. Der spektral berechnete Innenraumpegel ist genauer. Der Korrektursummand E der 24. BImSchV gleicht den Fehler der A-bewerteten Berechnung aus.
Die sich daraus ergebenden Korrektursummanden E liegen über alle Situationen pauschalisiert um3 dB über den Werten in Tabelle 2 der 24. BImSchV. Die Definition „Straßen im Außerortsbereich“ ist in„Straßen mit einer Höchstgeschwindigkeit ab 70 km/h ohne offenporigen Asphalt“ umzubenennen und von „allen übrigen Straßen“ (statt „innerstädtischen Straßen“) zu unterscheiden.
Alternativ lässt sich ein hinreichender Schallschutz erreichen, wenn bei der Berechnung der Spektrum- Anpassungswert Ctr,50-3150 mit einbezogen wird. In diesem Falle können die Werte der Tabelle 2 der 24. BImSchV unverändert übernommen werden. Dafür wird anstelle des Schalldämm-Maßes Rw des Fensters der Term Rw + Ctr,50-3150 + 3 verwendet.
Die Anforderungen an die Brückenbauwerke im Bestand haben sich in den vergangenen Jahren infolge steigender Verkehrszahlen vor allem im Bereich des schweren Güterverkehrs deutlich erhöht und werden laut aktuellen Studien in den nächsten Jahren weiter ansteigen. Weist man die betroffenen Brücken nach DIN-Fachbericht 102 nach, ergibt sich eine deutlich höhere erforderliche Querkraftbewehrung als die tatsächlich in den Stegen vorhandene. Dies alles geht einher mit der Tatsache, dass viele der Bestandsbauwerke in einem schlechten Zustand sind. Die Nachrechnungsrichtlinie lässt einige Modifikationen der Querkraft- und Torsionsnachweise zu, die teilweise in den alten Normengenerationen üblich waren. Andere Modifikationen, die im Rahmen von Gutachten angewendet werden, wurden in der Nachrechnungsrichtlinie nicht berücksichtigt, da sie noch nicht hinreichend verifiziert schienen. Außerdem gibt es in einigen Fällen keine einheitlichen Regelungen, sondern deren Auslegung liegt weitgehend im Ermessen des Anwenders, wie z. B. bei der Abminderung der Torsionssteifigkeit des Längssystems. Daher wurden in einem vorherigen Forschungsvorhaben kurzfristige Lösungen zur Modifikation bestehender Bemessungsansätze auf Grundlage bisher durchgeführter Forschungsvorhaben und gesammelter Erfahrungen bzw. Gutachten zur Nachrechnung von Bestandsbrücken erarbeitet. Zu anderen erweiterten Bemessungsmodellen für Querkraft- und Torsion von Spannbetonbrücken sowie speziellen Problemen des Brückenbaus konnten im Vorläuferprojekt dagegen keine abschließenden Festlegungen getroffen werden, da entsprechende theoretische und experimentelle Untersuchungen - vor allem an Durchlaufträgern - noch nicht im nötigen Umfang vorlagen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Herleitung und Verifikation verfeinerter Bemessungsansätze für Querkraft und Torsion, die auf ingenieurmäßigen Modellen mit mechanischer Grundlage beruhen. Dabei sollen die wesentlichen Fragestellungen zur Nachrechnung von Betonbrücken im Hinblick auf die Querkraft- und Torsionstragfähigkeit des Längssystems im Rahmen dieses Projektes abschließend geklärt werden. Auf der Basis von experimentellen und theoretischen Untersuchungen werden praxisgerechte Bemessungsansätze für Querkraft und Torsion hergeleitet werden, die eine genauere Vorhersage der Tragfähigkeit von Bestandsbauwerken ermöglichen.
Aufgabe der Studie war es, die Ausstattung der Pkw in Deutschland mit Fahrzeugsicherheitssystemen umfassend zu erheben. Nach 2013 und 2015 hat infas die Studie in Zusammenarbeit mit dem Institut für Kraftfahrzeuge (ika) 2017/2018 erneut durchgeführt, um Veränderungen bei der Marktdurchdringung der Systeme festzustellen. Dazu wurden 5.207 Haushalte zur Ausstattung eines ihnen zur Verfügung stehenden Fahrzeugs befragt. Für die Befragung wurden insgesamt 59 Fahrzeugsicherheitssysteme ausgewählt. Die weiteste Verbreitung haben passive Sicherheitssysteme wie Airbags. Sowohl Front- als auch Seitenairbags gehören inzwischen zur Standardausstattung in allen Fahrzeugsegmenten. Neuere passive Systeme, insbesondere zum Fußgängerschutz, sind dagegen überwiegend in neueren Modellen der oberen Mittel- und Oberklasse vorhanden. Zur Fahrzeugausstattung gehören gleichzeitig aktive Systeme, die Risiken vermeiden oder einzelne Fahraufgaben übernehmen. Die häufigsten Vertreter aus dieser Gruppe sind Bremsassistent, ESP und Tempomat. Bereits über 80 Prozent der Fahrzeuge sind mit ESP ausgestattet, das seit 2011 gesetzlich vorgeschrieben ist. Auch die Tagfahrleuchte ist aufgrund einer EU-Richtlinie bereits in knapp der Hälfte aller Fahrzeuge verbaut und wird in Zukunft eine volle Marktdurchdringung erreichen. Zu den neuesten Entwicklungen gehören Systeme, die bereits den Automatisierungslevel 1 der Norm SAE J3016 aufweisen, wie der erweiterte ACC oder der Lenkassistent. Diese sind aufgrund der teuren und aufwendigen Technik jedoch bislang nur bei einem kleinen Teil der oberen Mittel- und Oberklasse sowie in Geländewagen/SUV zu finden. In den letzten Jahren nimmt besonders die Ausstattung im Segment SUV stark zu, so dass Fahrzeuge dieses Segments inzwischen bei vielen Systemen ähnlich hoch ausgestattet sind wie Fahrzeuge der oberen Mittel- und Oberklasse. Dies hängt auch mit der hohen Anzahl der Neuzulassungen in diesem Bereich zusammen. Die Anzahl der Sicherheitssysteme nimmt mit der jährlichen Fahrleistung und der Nutzungshäufigkeit ebenso zu wie bei jüngeren Fahrzeugen und Dienstwagen. Betrachtet man die Ausstattungsraten nach Fahrzeugsegmenten zeigt sich ein Muster: Sind Systeme insgesamt selten, unterscheiden sich die Anteile zwischen den verschiedenen Fahrzeugsegmenten teilweise erheblich.