Der Artikel zeigt Möglichkeiten zur nachhaltigen Verminderung des Energieverbrauchs von Straßentunneln auf, ohne dass die Anforderungen an Sicherheit und Verfügbarkeit der Tunnel vermindert werden. Ausgehend von einer Analyse zur technischen Tunnelausstattung und den Auswirkungen auf den Energieverbrauch wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts Energieverbrauchsdaten von über 120 Tunneln ausgewertet und die Verbrauchsanteile der Funktionsgruppen bestimmt. Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz von Tunneln mittels Energieeinsparung bzw. Nutzung erneuerbarer Energie wurden zusammengestellt und die Lösungsansätze anschließend bewertet. Diese umfassen technische, organisatorische und betriebliche Optionen zur Energieeffizienzsteigerung von Tunneln. Ergebnis ist ein praxisnaher Energiemanagementansatz sowie Planungs-/Entscheidungshilfen für Betreiber und Planer von Straßentunneln.

Die Nutzung des Fahrrads als Verkehrsmittel hängt vom qualitativ hochwertigen und sicheren infrastrukturellen Angebot ab. Insbesondere für den Alltags- und Berufsverkehr ist es ein Ziel, künftig mehr und mehr Radvorrangrouten (RVR) und Radschnellverbindungen (RSV) bereit zu stellen, die sich vom Basisnetz im Radverkehr durch höhere Qualitäten und verkürzte Reisezeiten und damit auch durch stärkere Frequentierung abheben sollen. Neben der Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigen Streckenabschnitten kommt vor allem der Sicherheit für den potentiell und gewünscht schnell fahrenden Radverkehr und der Vermeidung zu hoher Verlustzeiten mit Hilfe der Bereitstellung von adäquaten Knotenpunktsituationen eine besondere Bedeutung zu. Im Bestand und im Zuge des Ausbaus von RVR und RSV existieren in diesem Zusammenhang unterschiedliche realisierte und geplante Ausgestaltungen von Knotenpunkten zwischen derartigen Radverkehrsverbindungen und dem übrigen Netz von Rad- und motorisiertem Verkehr. Eine umfassende Evaluation von umgesetzten Knotenpunktlösungen im Zuge von RVR/RSV und der im Arbeitspapier Hinweise zu Radschnellverbindungen und Radvorrangrouten (H RSV) vorgeschlagenen Knotenpunktsituationen im Hinblick auf ihre Sicherheit und Akzeptanz ist bislang noch nicht erfolgt. Daher war es Ziel dieser Arbeit, Wirkungen und Rahmenbedingungen für verschiedene Knotenpunktarten im Zuge von RVR/RSV zu analysieren. Dabei wurden durch Sicherheitsanalysen, Verhaltensbeobachtungen, Konfliktanalysen und Befragungen Qualitätsmerkmale aus Sicht der Radfahrenden herausgearbeitet und Kriterien festgelegt, die eine sichere und regelkonforme Benutzung von Knotenpunktsituationen möglich machen. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden 31 Knotenpunkte an qualitativ hochwertigen Radverbindungen und vier Netzmaschen untersucht. Die Untersuchungen im Rahmen des Forschungsprojekts haben gezeigt, dass eine Standardisierung von Knotenpunkten an RSV/RVR bislang nicht umgesetzt ist. Dabei ist zu beachten, dass die Bauzeitpunkte der untersuchten Knotenpunkte sehr unterschiedlich sind. Zusätzlich ist zu beachten, dass die Gestaltungsempfehlungen der H RSV aufgrund des Erscheinungsjahrs 2021 noch nicht in voller Breite umgesetzt werden konnten. Die Ergebnisse haben aber auch gezeigt, dass eine Bevorrechtigung von RSV/RVR an innerörtlichen Knotenpunkten des Untersuchungskollektives weder zu überdurchschnittlich vielen Unfällen, noch zu überdurchschnittlich vielen Konflikten führt. Zudem werden die, für die durchgeführten Befragungen exemplarisch ausgewählten Knotenpunkte mit Bevorrechtigung der Radverbindung im Vergleich zu Knotenpunkten mit Wartepflicht subjektiv als sicherer empfunden. Eine Bevorrechtigung der Radverbindung ist daher zumindest bei Einhaltung bestimmter Einsatzgrenzen möglich. Es hat sich herausgestellt, dass sowohl die Gesamtverkehrsstärke als auch die Verteilung der Verkehrsstärken auf die Verkehrsmodi am Knotenpunkt, einen Einfluss auf die Verkehrssicherheit am Knotenpunkt haben. Der Knotenpunkt sollte daher immer im Netzzusammenhang betrachtet werden. Es wird zudem angenommen, dass eine einheitliche Knotenpunktgestaltung das Verständnis und die Verkehrssicherheit der Verkehrsteilnehmenden erhöhen könnte. Wenn der Radverkehr auf der qualitativ hochwertigen Radverbindung bevorrechtigt wird, dann sollte dies nach Maßgabe der Gestaltungsempfehlungen der H RSV erfolgen: • Eine gute Sichtbeziehung zwischen den Verkehrsteilnehmenden. • Eine eindeutige und gut sichtbare Beschilderung der Vorfahrtregelung. • Eine (fahrdynamisch wirksame) Fahrbahnanhebung im Bereich der Radverkehrsfurt. (vgl. FGSV 2021a) Einige Indikatoren sprechen für eine standardisierte und auffällige Markierung in Form einer roteingefärbten Furt im Verlauf einer RVR/RSV, Haifischzahnmarkierungen und Sinnbildern. Eine schnelle Begreifbarkeit der Knotenpunktregelung sollte durch Einheit von Bau und Betrieb sichergestellt werden. Die Gestaltungsempfehlungen wurden auf Grundlage eines relativ geringen Untersuchungsgegenstandes getroffen und sollten zukünftig im Zuge des Ausbaus bevorrechtigter Knotenpunkte für den Radverkehr weiter untersucht werden. Unter Berücksichtigung der verschiedenen Netzfunktionen und Sicherheitsmerkmale kann eine Bevorrechtigung des Radverkehrs schwierig sein. Dann gilt es zunächst die Umstände zu verändern, die eine Bevorrechtigung verhindern. Mögliche Maßnahmen können dann Änderungen der Verkehrsfunktionen wie z.B. Verlagerungen des Kfz-Verkehrs hin zu Routenveränderungen im ÖPNV sein. Im Fall von Sicherheitsdefiziten sind diese zu beheben. Erst, wenn eine Vereinfachung der Verkehrsfunktionen oder die Beseitigung von Sicherheitsdefiziten am Knotenpunkt nicht möglich ist, sollte mit dem Ziel einer zügig zu befahrenden Radschnellverbindung möglichst eine planfreie Lösung eingesetzt werden. LSA-Knotenpunkte oder Knotenpunkte mit Wartepflicht für die Radverbindung sollten auf hochwertigen Radverbindungen nur Ausnahmen darstellen.

Die Auswirkungen der Fahrlehrerrechtsreform wurden in zwei aufeinanderfolgenden Forschungsprojekten mit einem umfassenden methodischen Konzept über einen Zeitraum von sechs Jahren und drei Erhebungszeitpunkten summativ evaluiert. Bestandteile der Forschungsarbeiten bilden die Sekundäranalyse amtlicher Statistiken, die Vergleichsdatenerhebungen unter Fahrlehrerausbildungsstätten, Fahrschulen, Fahrlehrerprüfungsausschüssen und zuständigen Behörden zur Überwachung von Fahrschulen und Fahrlehrerausbildungsstätten sowie die Interviews mit Expertinnen und Experten aus den Teilgruppen. Die Erhebungen in der summativen Evaluation konzentrierten sich inhaltlich auf die vier Reformschwerpunkte (1) Verbesserung der Qualität der Fahrlehrerausbildung, (2) Minderung des Nachwuchsmangels, (3) Verbesserung der Qualität der Fahrschulüberwachung und (4) Abbau bürokratischen Aufwands. Verbesserung der Qualität der Fahrlehrerausbildung Die mit der Fahrlehrerrechtsreform eingeführten und zwischenzeitlich novellierten Kompetenzrahmen für die Fahrlehrerlaubnisklassen (FLE-Klassen) BE, A, CE und DE werden in den befragten Fahrlehrerausbildungsstätten vollständig oder ggf. mit Anpassungen umgesetzt. Sie werden darüber hinaus in den Erhebungen zumeist positiv und als zielführende Weiterentwicklung wahrgenommen. Rückmeldungen der Fahrlehrerausbildungsstätten weisen auf unterschiedliche Einschätzungen zum Umfang der Unterrichtseinheiten im Kompetenzrahmen für die FLE-Klasse BE hin. In den Einschätzungen zur Gewichtung der Ausbildungsinhalte zeigt sich außerdem, dass Fahrlehrerausbildungsstätten und Ausbildungsfahrschulen im BE-Kompetenzrahmen vor allem zu wenige praktische Inhalte berücksichtigt sehen. Der reformierte Ausbildungsplan für die FLE-Klasse BE wird gleichfalls grundlegend positiv bewertet. In den Einschätzungen von Fahrlehrerausbildungsstätten und Ausbildungsfahrschulen fällt insbesondere die Einführungsphase samt erster Hospitationsphase auf, die hinsichtlich der Dauer und der Zweckerfüllung unterschiedlich bewertet wird. Außerdem betrachten die beiden Teilgruppen die Dauer der Ausbildung in Fahrlehrerausbildungsstätten, im Lehrpraktikum sowie die Gesamtdauer der BE-Ausbildung häufig als eher bzw. zu kurz. Minderung des Nachwuchsmangels Im Zuge der Reform wurden die Zulassungsvoraussetzungen für den Fahrlehrerberuf abgesenkt, um den Nachwuchs an Fahrlehrern zu fördern. In den verschiedenen Datenquellen wird im Beobachtungszeitraum eine Zunahme an Fahrlehreranwärtern und Fahrlehrern seit Inkrafttreten der Reform ersichtlich. Zudem zeigt sich unter den angehenden und neu ausgebildeten Fahrlehrern eine größere Heterogenität, gemessen an den Merkmalen Geschlecht, Alter oder den Bildungsabschlüssen. Dennoch werden das abgesenkte Mindestalter und der Verzicht auf den Vorbesitz weiterer Fahrerlaubnisse auch kritisch betrachtet. Verbesserung der Qualität der Fahrschulüberwachung In den befragten zuständigen Behörden hat sich das Vorgehen zur Durchführung der Formalüberwachung und der mit der Fahrlehrerrechtsreform bundesweit eingeführten Überwachung der fachlichen und pädagogischen Qualität (ÜFPQ) weiter standardisiert und etabliert. Zum Ende des Beobachtungszeitraumes – verzögert durch die Corona-Pandemie – ist ein Anstieg bei der Anzahl durchgeführter ÜFPQ im theoretischen und praktischen Unterricht der Fahrschulen sowie im theoretischen Unterricht der Fahrlehrerausbildungsstätten zu beobachten. Von den befragten Fahrschulen wird die bundesweit eingeführte ÜFPQ, anders als von Experten der zuständigen Behörden, nur in Teilen als ein sinnhaftes Instrument zur Überwachung angesehen, bei dem sich Vor- und Nachteile gegenüberstehen. Abbau bürokratischen Aufwands Für den Abbau bürokratischen Aufwands wurden mit der Reform Einzelmaßnahmen ergriffen, um den Verwaltungsaufwand in den Fahrschulen zu reduzieren. Hierbei haben sich einzelne Maßnahmen herauskristallisiert, die in den befragten Fahrschulen zu einer merklichen Reduktion des bürokratischen Aufwands beigetragen haben. Zudem wird eine leicht gestiegene Nutzung einzelner Maßnahmen im Beobachtungszeitraum sichtbar. Weite Teile der befragten Fahrschulen bemerken jedoch keine wesentlichen Auswirkungen der getroffenen Maßnahmen auf den Arbeitsalltag. Neben den dargestellten zentralen Befunden werden im Forschungsbericht weitere Befunde zur Zielerreichung, Praktikabilität, Zufriedenheit und zu etwaigen Nebenfolgen für die einzelnen Reformschwerpunkte dargelegt. Anhand der im Bericht vorgelegten Befunde wird ersichtlich, dass mit der Reform die Fahrlehrerausbildung und die Überwachung der Fahrschulen in Deutschland in eine Richtung weiterentwickelt wurde, die die beabsichtigte Zielrichtung in den Reformschwerpunkten grundsätzlich erreicht und von den einbezogenen Teilgruppen im Wesentlichen positiv aufgenommen wird. Aus den dargelegten Befunden werden im Bericht zudem Ansatzpunkte für die Weiterentwicklung der bisherigen Maßnahmen der Fahrlehrerrechtsreform abgeleitet.

Im Zuge eines Ringversuchs wurden Präzisionswerte für die Ergebnisse von Prüfverfahren zur Untersuchung der Kälteflexibilität mittels einaxialer Zug- und Abkühlversuche gemäß den TP Asphalt-StB, Teil 46 A sowie des Verformungswiderstandes mittels dynamischer Stempeleindringversuche gemäß TP Asphalt-StB, Teil 25 A 1 für Gussasphalt und einaxialer Druck-Schwellversuche gemäß TP Asphalt-StB, Teil 5 B 1 für Walzsaphalt bestimmt. Dazu wurden je Versuchsart jeweils fünf Asphaltmischgutvarianten beprobt. Für die Durchführung der Abkühl- und Zugversuche sowie der einaxialen Druck-Schwellversuche wurden zentral Asphalt-Probeplatten verdichtet. Diese sowie die Gussasphaltproben zur Durchführung der Dynamischen Stempeleindringversuche wurden gleichmäßig auf die 12 am Ringversuch beteiligten Prüfstellen verteilt. Vor Durchführung der Prüfungen wurden an den eingesetzten Prüfgeräten Geräteaudits durchgeführt. Neben der Überprüfung der Messaufnehmer und deren Kalibrierung wurden auch Systemprüfungen durchgeführt, in denen die regelkonforme Ansteuerung der Prüfverfahren untersucht wurden. Im Rahmen des Projektes konnten für die genannten Prüfverfahren die Kennwerte der Verfahrenspräzision kritische Spannweite, Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit bestimmt werden. Diese können als Grundlage für die entsprechenden Abschnitte der Teile der TP Asphalt-StB dienen. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass diese an einer kleinen Auswahl von Asphaltvarianten ermittelt wurden. Zudem kann die Herstellung der hohen Zahl der Asphalt-Probeplatten zu Inhomogenitäten der Asphalt-Probekörper geführt haben, welche die ermittelten Präzisionswerte ungünstig beeinflussen. Daher wurden zumindest die Kennwerte der kritischen Spannweite anhand des Erfahrungshintergrundes von drei Prüfstellen eingeordnet. Weiterhin wurden kleinere Anpassungen für die Weiterentwicklung der Prüfverfahren vorgeschlagen. Diese betreffen insbesondere die Präzisierung der Auswertung der Versuchsergebnisse.

Thematisiert werden Untersuchungen an einer instrumentierten Versuchsstraße (Modellstraße) der BASt in Asphaltbauweise im Maßstab 1:1 und die damit zusammenhängenden strukturmechanischen Berechnungen. Zum Modellstraßenaufbau werden relevante Materialeigenschaften und -prüfungen dargelegt. Ziel war, die mechanischen Beanspruchungen im Straßenaufbau der Modellstraße infolge verschiedener Lkw-Kombinationen mit variierenden Geschwindigkeiten und Beladungen messtechnisch zu untersuchen. Für die Modellierung des dreidimensionalen Asphaltstraßenaufbaus kam ein semi-analytisches hybrides Rechenmodell zum Einsatz, basierend auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) und der Semi-Analytischen Finite-Elemente-Methode (SAFEM). Die Ergebnisse der Berechnungen und die Resultate aus dem Vergleich aus Messung und Berechnung werden vorgestellt.

Besonders an älteren Stahlbrücken mit orthotroper Fahrbahnplatte, die nicht nach aktuellen konstruktiven Vorgaben geplant und errichtet wurden, werden im Zuge der ersten Hauptprüfung nach der Asphalterneuerung gehäuft Schäden im Bereich der orthotropen Fahrbahnplatte vorgefunden. Zum aktuellen Zeitpunkt stehen keine wissenschaftlichen Publikationen, Regelwerke oder Handreichungen zum schonenden Asphaltausbau auf Stahlbrücken zur Verfügung. Ebenso existiert keine Datenbasis zu den hervorgerufenen Beanspruchungen infolge von Fräsvorgängen. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, Grundlagen für die gezielte Anpassung von Regelwerken und Normen zu schaffen, um zukünftig direkte und indirekte Schäden infolge der Asphalterneuerung an Stahlbrücken zu vermeiden beziehungsweise zu minimieren. Unter direkten Schäden versteht man die Riefenbildung durch das Fräsen auf der Oberseite des Fahrbahnblechs, die bei unplanmäßigem Kontakt mit der Fräswalze entstehen. Mit indirekten Schäden sind die detektierten Risse in der Nähe von Schweißnähten zu verstehen. Der Thematik wurde sich im Forschungsvorhaben sowohl experimentell im Feldversuch als auch rechnerisch genähert. Als Testfeld für die messtechnisch begleiteten Fräsarbeiten wurde eine Stahlbrücke mit orthotroper Fahrbahnplatte im Zuge der B1 in Neubrandenburg gewählt. Es wurden mehrere Versuchsreihen durchgeführt, die unterschiedliche Fräsparameter und Fräsentypen miteinander vergleichen. Grundsätzlich lässt sich festhalten, dass das Fräsen ein hochdynamischer Vorgang mit einer Vielzahl an hochfrequenten Schlägen ist. Das führt jedoch nicht zwangsläufig zu den vermuteten ebenso hohen Spannungsamplituden. Maßgeblichen Anteil an der maximalen Beanspruchung hat infolge der lokaler Flächenpressung bei unmittelbarer Überfahrt das Maschineneigengewicht. Dieses Spannungsniveau wird von kleineren Amplituden infolge des Fräsens überlagert. Auf Grundlage der linearen Schadensakkumulation sowie der LEBM konnte für ausgewählte Details des Längsrippenanschlusses gezeigt werden, dass das Fräsen nicht maßgeblich zur Rissinitiierung und zum Rissfortschritt beiträgt. Lediglich bei großen Vorschädigungen – beispielsweise tiefe und lange Risse am Nahtfuß – kann das Fräsen zum stabilen Risswachstum führen. Eine weitere wesentliche Beobachtung ist, dass der Wirkbereich einer Fräse sehr begrenzt ist. Überbaubereiche in wenigen Metern Entfernung werden nicht nennenswert beansprucht.

Im Rahmen des Lebenszyklusmanagements von Infrastrukturbauwerken stellt die Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Brücken eine zentrale Aufgabe dar. Da die aktuell gültigen Regelwerke für Neubauten nur eingeschränkt auf Bestandsbauwerke übertragbar sind, wurde in Deutschland die Nachrechnungsrichtlinie eingeführt. Mit dieser werden u. a. Ausnutzungsgrade für Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit ermittelt und eine realitätsnahe Bewertung der tatsächlichen Tragreserven eines Bauwerks ermöglicht. Die Erstellung von Nachrechnungen erfordert jedoch einige Kapazitäten (v. a. Personal). Daher wurde für einen ersten Vergleich der erforderlichen Brückentragfähigkeit (Ziellastniveau) mit der vermuteten bzw. nachgewiesenen Brückenklasse eines Bauwerks der Traglastindex als Kennwert zur strukturellen Bewertung der Brücken eingeführt. Er bietet eine empirische Einschätzung der strukturellen Leistungsfähigkeit, basierend auf allgemeinen Bauwerksmerkmalen wie Baujahr, Konstruktionsart und Verkehrsbelastung. Ziel dieses Berichts ist es, einen Zusammenhang zwischen dem Traglastindex und den Ergebnissen aus Stufe-2-Nachrechnungen von Betonbrücken herzustellen. Hierzu wurden systematisch Ausnutzungsgrade aus vorhandenen Nachrechnungen analysiert und den Traglastindizes aus der Bauwerksdatenbank SIB-Bauwerke gegenübergestellt. Neben dem Mittelwert wurden auch Extremwerte und die Anzahl verfügbarer Nachweise berücksichtigt, um die Aussagekraft der Daten zu bewerten. Die Analyse zeigt, dass mit steigendem Traglastindex im Regelfall auch die Ausnutzungsgrade steigen, was die Grundannahme des Traglastindexes bestätigt. Auch die Sonderregelung für Bauwerke mit Koppelfugen konnte validiert werden. Die Auswertung verdeutlicht, dass der Traglastindex trotz seiner empirischen Grundlage ein geeignetes Instrument zur Identifikation und Priorisierung von Bauwerken mit Tragfähigkeitsdefiziten darstellt. Die Ergebnisse unterstützen damit die Vorgehensweise der Infrastrukturbetreiber und stärken die Aussagekraft des Traglastindexes als Werkzeug zur strukturellen Bewertung im Brückenmanagement.

The Annual Report 2025 is dedicated to the 75th anniversary of BASt. More than 30 articles are featured under the motto “75 Years of BASt”. They offer a look back at outstanding projects and developments, as well as a glimpse into the future. A historical overview from the 1950s to the present day provides insight into the development of BASt and road traffic in Germany. Long-time partners enrich the report with personal words in the form of brief statements. As usual, a selection of research activities from the year 2025 is also presented in short articles. In total, over 80 articles by more than 150 authors cover the broad range of topics addressed by BASt. These topics focus on infrastructure, construction, energy, the environment, mobility, safety, driving, digital, and skilled labour. Highlights, as well as facts and figures in concise form, complement the report.

Die Klimaerwärmung durch Klimaschutzmaßnahmen auf das geringste Maß zu begrenzen ist eine herausfordernde Aufgabe der Gegenwart. Dazu gehören auch Maßnahmen zur Senkung der klima- und umweltschädlichen Auswirkungen des Verkehrs. Mit Blick auf den zunehmenden Güterverkehr hat die Europäische Kommission neue Emissionsziele für schwere Nutzfahrzeuge vorgeschlagen, die ab 2030 gelten sollen. Das führt zu alternativen Antrieben und zu sogenannten emissionsfreien Fahrzeugen (ZEV). Alternative Antriebe wie zum Beispiel Elektroantriebe oder Wasserstoffantriebe führen zu Mehrgewicht im Vergleich zu den aktuellen Diesel LKW‘s und damit bei gleicher Gewichts- und Achslastbeschränkung zu Wettbewerbsnachteilen in der Transportindustrie. Zur Minderung des Problems werden im vorliegenden Bericht Auswirkungen von möglichen Steigerungen der zulässigen Gesamtgewichte Fahrzeuge des Schwerverkehrs auf die Beanspruchung der Brücken untersucht. Auf Grundlage von Verkehrsmessungen werden hierzu Simulationen des aktuellen Schwerverkehrsaufkommens durchgeführt und die Auswirkungen dieser simulierten Verkehrsbänder für verschiedene Tragsysteme und Schnittgrößen berechnet. Aus statistischen Auswertungen der Berechnungsergebnisse werden charakteristische Werte, die über eine Wiederkehrperiode von 1000 Jahren definiert sind, bestimmt. Diese Werte für verschiedene Tragsysteme und Schnittgrößen werden mit den Werten, die sich aus dem Ansatz des Lastmodells 1 des DIN-Fachberichtes 101 (2003) sowie aus historischen Lastmodellen, die im Wesentlichen für die Bestandsbrücken angewandt wurden, verglichen. Diese so entwickelten Referenzwerte werden dann Werten, die auf gleichen Weg durch Steigerungen der zulässigen Gesamtgewichte in 2 t Schritten ermittelt werden, gegenübergestellt. Zur Abrundung der Vergleiche werden Fahrzeugkonstellationen variiert und Berechnungen mit synthetisch erzeugen massekonstanten Verkehren ohne Überladung der Fahrzeuge bereitgestellt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass das aktuelle Schwerverkehrsaufkommen mit dem Lastmodell 1 des DIN-Fachberichtes 101 (2003) gut erfasst ist, das heißt das Lastmodell 1 des DIN-Fachberichtes 101 ist die aktuell erforderliche Tragfähigkeit der Bestandsbrücken im Zuge des Autobahnnetzes. Im Bestand der Brücken im Autobahnnetz sind infolge der Errichtungsjahre von 1960 bis heute 20,4% der Brücken mit dieser Tragfähigkeit vorhanden. Für Bundesstraßen ist die aktuelle Tragfähigkeit durch das Lastmodell BK 60/30 beschrieben. 48% der Bundesstraßen weisen diese Tragfähigkeit aus. Der Brückenbestand der Bundesstraßen und Autobahnen wird teilweise über seine Tragfähigkeit beansprucht und bedarf Kompensationsmaßnahmen, um die Sicherheit zu gewährleisten. Moderate Variationen der Fahrzeugkonstellation können keinen Beitrag zur Minderung der Brückenbeanspruchungen leisten. Beanspruchungsmindernde Auswirkungen ergeben sich durch den Einsatz von 6-Achs Fahrzeugen anstatt von 5-Achs Fahrzeugen. Deutliche Minderungen der Auslastung können durch regelkonformen Verkehr nachgewiesen werden. Steigerungen der zulässigen Gesamtgewichte können erst nach Modernisierungen und Instandsetzungen der Brücken diskutiert werden. Bei Einhaltung der StVZO hinsichtlich der zulässigen Gewichte entsprechen fast alle Brücken im Autobahnnetz der aktuell erforderlichen Tragfähigkeit und es sind Steigerungen der zulässigen Gesamtgewichte um 2t zusätzlich möglich. Die Untersuchungen wurden für Brücken der Bundesstraßen erweitert, die Ergebnisse entsprechen dem voraus Zitierten. Die Einhaltung der zulässigen Gesamtgewichte muss vor Umsetzung von Steigerungen durch Messungen z.B. über WIM-Stationen belegt sein.

Der Nachweis ausreichender Ermüdungssicherheit wird bei der Bemessung von Stahl- und Stahlverbundbrücken nach Eurocode auf Grundlage des Ermüdungslastmodells ELM 3 nach DIN EN 1991-2 geführt, in Kombination mit Schadensäquivalenzfaktoren nach DIN EN 1993-2 und DIN EN 1994-2. Die bisherige Definition der Schadensäquivalenzfaktoren nach DIN EN 1993-2 erfolgt auf der Grundlage der Untersuchungen von Merzenich und Sedlacek (1995), deren Referenz die Verkehrsdaten des Auxerre-Verkehrs von 1984 sind. Im Gegensatz zur Anpassung des LM1 sind die λ-Faktoren unumgänglich macht, um die Zukunftssicherheit neuer Brücken nicht zu gefährden. Der vorliegende Forschungsbericht behandelt daher die Neu-Kalibrierung der Schadensäquivalenzfaktoren des ELM 3 für die Bemessung von Stahl- und Stahlverbundbrücken. Dazu werden Verkehrslastsimulationen in einer systematischen Analyse für verschiedene Tragsysteme durchgeführt, entsprechend einem weiten Spektrum an Brücken. Weiterhin werden unterschiedliche Prognose-Szenarien eines möglichen zukünftigen Verkehrs untersucht, basierend auf einer Analyse der bisherigen Verkehrsentwicklung und verfügbaren Verkehrsprognosen. Die Prognose-Szenarien sind aus heutiger Sicht als konservativ einzustufen und stellen weiterhin nur eine Auswahl von vielen Möglichkeiten dar, da die zukünftige Entwicklung des Verkehrs nur bedingt realistisch abbildbar ist. Angesichts dieser Vielzahl an Möglichkeiten und der langen Nutzungsdauer von Brücken garantiert jedoch der Ansatz etwas konservativer Verkehrsszenarien langfristig die Wirtschaftlichkeit der Brückeninfrastruktur. Zu betonen ist, dass die zugrundeliegenden Prognose-Szenarien eines möglichen zukünfti-gen Verkehrs mit der Annahme verknüpft sind, dass diese frühestens in 50 Jahren eintre-ten. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang, dass ein entsprechender Anstieg des Ver-kehrs, bspw. durch Erhöhung zulässiger Gesamtgewichte oder Achslasten, in naher Zukunft auszuschließen ist. Im Ergebnis zeigen die betrachteten Beispielbrücken infolge der abgeleiteten λ-Faktorenein im Regelfall erhöhtes Auslastungsniveau der unterschiedlichen Ermüdungs-nachweise. Es ist jedoch festzuhalten, dass der Ermüdungsnachweis für diese nach heutiger Normengeneration dimensionierten Stahl- und Stahlverbundbrücken dennoch im Großteil der untersuchten Fälle erfüllt werden kann. Für das untergeordnete Straßennetz ermög-licht der hier entwickelte Vorschlag auch eine Reduzierung der rechnerisch anzusetzen-den Ermüdungsbeanspruchung. Dies wird erreicht durch eine abgestufte Betrachtung der Verkehrsart in analoger Form, wie dies bisher auch für Stahlbeton- und Spannbetonbrücken möglich ist. Dies führt zu einer Harmonisierung des Nachweiskonzeptes für beide Bauarten. Der Nutzen des Projekts liegt in der Erarbeitung sowohl zukunftssicherer als auch entsprechend abgestufter Ermüdungslastmodelle für den Neubau von Stahl- und Stahlverbund-brücken als Grundlage für die nächste Normengeneration DIN EN 1993-2 inkl. DIN EN 1993-2/NA bzw. DIN EN 1994-2 inkl. DIN EN 1994-2/NA.

Die Verkehrsinfrastruktur der Bundesrepublik hat eine essenzielle Bedeutung für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Im Besonderen gilt dies für die Straßeninfrastruktur. Der Erhalt sowie der Ausbau des Straßennetzes, vor allem der Bundesfernstraßen, wird in den kommenden Jahren die Bundesrepublik Deutschland vor enorme Herausforderungen stellen, insbesondere vor dem Hintergrund zunehmender wetterbedingter Naturkatastrophen infolge von Starkregen und Sturzfluten, Überschwemmungen, Dürren und Hitze sowie Stürmen. Die Schadensanfälligkeit der Verkehrsinfrastruktur infolge von Starkregen- und Hochwasserereignissen ist von zahlreichen baulichen Parametern der Straße wie auch der Straßenausstattung und den damit verbundenen Inhomogenitäten der verwendeten Materialien und Bauweisen sowie der Art der Hochwassereinwirkung und der Gestaltung des umliegenden Geländes abhängig. Aus dem Zusammenwirken der unterschiedlichen Einflussgrößen resultieren unterschiedliche Ursache-Wirkungs-Mechanismen und somit auch unterschiedliche Gefährdungspotentiale. Um besonders risikobasierte Straßen, Gebiete und Regionen zu identifizieren, müssen somit vorab Ursache-Wirkungs-Mechanismen grundsätzlich verstanden werden. Dies ist außerdem essentielle Voraussetzung, um bestehende und künftige Verkehrsinfrastruktur an bestehende und künftige Herausforderungen hinsichtlich Klimawandel und Extremwetterereignisse anzupassen und geeignete Maßnahmen und Handlungsempfehlungen für eine klimaresiliente Verkehrsinfrastruktur bereitzustellen. Um der Notwendigkeit gerecht zu werden, eine klimaresiliente Verkehrsinfrastruktur zu gewährleisten, hat sich das Forschungsvorhaben zunächst zum Ziel gesetzt, Schäden, die infolge der Hochwasserkatastrophe im Juli 2021 an Bundesfernstraßen in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz entstanden sind, zu analysieren und erste Handlungsempfehlungen für klimaadaptierte Bauweisen bereitzustellen. Hierfür erfolgte zunächst eine Sammlung und Sichtung verfügbarer Unterlagen zu festgestellten Schäden, wie Berichte, Bilder oder Ähnliches. Im Weiteren wurden die einzelnen Schäden dokumentiert und klassifiziert, bevor im Anschluss fünf unterschiedlich klassifizierte Schadensfälle für eine differenzierte Analyse und Bewertung in Absprache mit dem Auftragnehmer ausgewählt wurden. Die Datengrundlage für die fünf Schadensfälle wurde anschließend durch Umfeld- und Ereignisdaten ergänzt. Unter Einbeziehung aller verfügbaren Informationen wurden nachfolgend Finite-Volumen- und Finite-Elemente-Modelle erstellt, um hydronumerische und strukturmechanische Berechnungen für verschiedene Belastungsszenarien durchzuführen. Auf Grundlage der verfügbaren Daten und der Ergebnisse der numerischen Berechnungen konnten für die fünf differenziert betrachteten Schadensfälle Ursache-Wirkungs-Mechanismen abgeleitet werden. Abschließend wurden Handlungsempfehlungen und Maßnahmen zur Gewährleistung einer klimaresilienten Verkehrsinfrastruktur bereitgestellt und diskutiert.

Als Konsequenz der Festlegung eines neuen Grenzwerts für Asphaltdämpfe und Aerosole beim Einbau von Asphaltmischgut muss neben technischen Lösungen am Asphaltfertiger (Absaugreinrichtung) auch der Asphaltmischguteinbau temperaturabgesenkt erfolgen. Dabei muss sichergestellt werden, dass eine Temperaturabsenkung die mechanische und funktionale Qualität sowie das Gebrauchsverhalten und die Dauerhaftigkeit des hergestellten Asphaltmischguts nicht gefährdet. Mit diesem Forschungsprojekt wurde das Ziel verfolgt, für Zusätze und Technologien zur Herstellung von Temperaturabgesenkten Asphalten (TA-Asphalte) jeglicher Art, einen einheitlichen Nachweis der Temperaturabsenkung im Labor zu entwickeln. Dazu wurden Probekörper bei unterschiedlichen Temperaturen mit erhöhter Verdichtungsenergie hergestellt. Die dabei berechneten Raumdichten wurden funktional beschrieben (Verdichtungsfunktion), so dass für eine übliche Verdichtungsenergie die mögliche, abgesenkte Verdichtungstemperatur und/oder für eine gewünschte Temperatur die benötigte Verdichtungsenergie ermittelt werden konnte. Zum Nachweis dieses Vorgehens wurden die relevanten Technologien zur Herstellung von TA Asphalten bezogen auf ihre Wirkungsweise untersucht: Grenzflächenaktive Zusätze, Rheologie bzw. Reaktivmodifizierende Zusätze, Mineralische Zusätze (Zeolith), die Schaumbitumen-Technologie und teilweise die bereits bewährten Viskositätsverändernden Zusätze (VVZ). Zunächst wurde das Vorgehen an einem Asphaltmischgut für Asphaltdeckschichten der Sorte AC 11 D S mit 5 temperaturabsenkenden Zusätzen / Verfahren sowohl mit dem Marshall-Verdichtungsgerät, als auch mit dem Walzsektor-Verdichtungsgerät und dem Gyrator überprüft. Zusätzlich wurde der Verformungswiderstand mittels Druck-Schwellversuchen an den hergestellten Probekörpern bewertet. Während des Mischprozesses konnte anhand des Drehmoments im Labormischer nachgewiesen werden, dass TA-Asphalte geringere Mischarbeiten benötigen. Das Marshall-Verdichtungsgerät erwies sich als geeignetes Verdichtungsverfahren mit einer guten Spreizung bzgl. der Verdichtungstemperaturen, den geringsten Streumaßen und als technisch günstig und einfach in der Handhabung. Die damit temperaturabgesenkt hergestellten Probekörper waren bzgl. des Verformungswiderstandes unauffällig. Ein Ausschlusskriterium konnte für kein Verdichtungsgerät gefunden werden. Die Validierung des Vorgehens erfolgte an weiteren vier Asphaltmischgutsorten, welche in Fachkreisen teilweise als kritisch für die Temperaturabsenkung angesehen werden: SMA 8 S, AC 11 D S (mit 20 % Asphaltgranulat (AG)), SMA 16 B S (mit 30 % AG) und AC 32 T S (mit 60 % AG). Für jede Asphaltmischgutsorte wurden 3 Varianten hergestellt: Neben der Referenzvariante zwei temperaturabgesenkte Varianten, wobei als oberflächenaktive Zusätze jeweils Produkte unterschiedlicher Hersteller eingesetzt wurden. Die temperaturabsenkende Wirkung wurde mit allen Zusätzen / Verfahren und an allen Asphaltmischgutsorten nachgewiesen und funktional beschrieben. Es wurde festgestellt, dass die Kombination von Asphaltmischgutart/-sorte und TA-Technologie im Labor optimiert werden muss, so ist zum Beispiel eine Zugabe der Zusätze ohne Optimierung der Zugabemenge nur bedingt zielführend. Diese Optimierung war nicht Gegenstand dieses Projekts. Der Einsatz von Zeolith in Kombination mit Splittmastixasphalten war im Projekt problemlos möglich, zeigte jedoch keine Vorteile bzgl. der Temperaturabsenkung. Weiterhin wurde für das Asphaltmischgut für Asphalttragschichten der Sorte AC 32 T S die Wirkung der Temperaturabsenkung sowohl mit Zeolith, als auch mit dem grenzflächenaktiven Zusatz nachgewiesen. Aufgrund der hier eingesetzten Materialien trat der Effekt jedoch erst bei einer Temperaturreduzierung von >10 °C auf. Die Überprüfung der Streumaße für die Raumdichten der Marshall-Probekörper zeigte, dass keine übermäßigen Streuungen aufgrund der Zusätze / Verfahren auftraten. Auch erwiesen sich die temperaturabsenkenden Zusätze / Verfahren als unproblematisch bzgl. des Verformungswiderstands. Insgesamt kann mit dem hier vorgestellten und überprüften einheitlichen Vorgehen zur Herstellung von Probekörpern im Labor für unterschiedlichste TA-Technologien ihr Potential beschrieben werden, ohne signifikante negative Auswirkungen bzgl. der Performance oder der Reproduzierbarkeit erwarten zu müssen.

Das vorliegende Projekt untersucht den Ansatz, dass die NOx-Emissionen im laufenden Betrieb von in den Fahrzeugen verbauten Sensoren erfasst werden und zu dem innerhalb des ebenfalls im Betrieb erfassten Kraftstoffverbrauch in Relation gesetzt werden können. Innerhalb dieses Projekts wurden acht Dieselfahrzeuge (1 Diesel mild Hybrid), drei Ottofahrzeuge (1 Otto mild Hybrid, 1 Otto Hybrid) untersucht, um die als QNOx bezeichnete Methode weiterzuentwickeln. Alle Fahrzeuge entsprachen mindestens der Emissionsklasse Euro 6d-Temp. Die Messungen fanden je Fahrzeug über insgesamt 1000 km Laufleistung statt, wobei rund 700 km im Serienzustand unter normalen Betriebsbedingungen und rund 100 km unter extremen Fahrbedingungen absolviert wurden, bei denen man hohe NOx-Emissionen je kg Kraftstoff erwartete. Jeweils 200 km wurden mit einem verbauten Fehler an der Abgasnachbehandlung, welcher zu erhöhten NOx-Emissionen führen sollte, durchgeführt. Die für die QNOx-Ermittlung erforderlichen Messdaten wurden über die OBD-Schnittstelle ausgelesen und mit Datenlogger-Systemen aufgezeichnet und gespeichert. Im Laufe des Projekts und auch bei vorangegangenen Messungen zeigte sich, dass das erforderliche NOx-Signal des Sensors am Auspuffende teilweise über die OBD-Schnittstelle nicht oder erst nach einer gewissen Fahrzeit verfügbar war. In solchen Fällen wurde ein externer NOx-Sensor nach der Abgasnachbehandlung in das Abgassystem eingebaut und das Signal in den Datenlogger eingebunden. Parallel zu den Messungen wurde ein Datenfilter- und Auswertemodell entwickelt, welches die Messdaten aufbereitet und das gNOx/kg Kraftstoffverbrauch Verhältnis berechnet. Der Datenfilter stellt dabei sicher, dass Fahrsituationen, die nicht für die Beurteilung geeignet sind, erkannt und aus der Bewertungsmethodik ausgeschlossen werden. Aus den mit dem Datenfiltermodell bearbeiteten Datensätzen wurde dann aus den jeweils über 100 km aufsummierten NOx-Emissionen und dem Kraftstoffverbrauch das gNOx/kg Kraftstoffverbrauch Verhältnis (QNOx) gebildet. Nach jeweils 50 km wurde ein neues Bewertungsfenster begonnen. Bei den Messungen an den Dieselfahrzeugen konnten mit der QNOx-Methode defekte Fahrzeuge eindeutig erkannt werden. Dies war sowohl bei den Testfahrten mit manipulierten Abgasnachbehandlungssystemen, als auch bei den Testfahrten mit jenen zwei Fahrzeugen, welche von sich aus mit einem Fehler behaftet waren, der Fall. Die Analyse der Methodenergebnisse zeigte auch, dass das Datenfiltermodell all jene Betriebszustände, welche unter Umständen bei der Bewertung zu Fehlinterpretationen führen, entfernen konnte. Bei den Ottofahrzeugen wurde ein Fehler im Abgassystem mittels Abstecken der Lambdasonde simuliert. Das bewirkte bei den untersuchten Fahrzeugen, dass diese im Betrieb auf Lambda-Kennfeldwerte zurückgriffen. Das führte zu keinen wesentlich erhöhten Emissionswerten bei den Testfahrten, sodass von der QNOx-Methode auch kein Wert, der auf einen Fehler schließen lässt, angezeigt werden konnte. Nach Abschluss der Messungen an acht Testfahrzeugen mit Dieselantrieb und drei Ottofahrzeugen wurden mit den generierten Daten Vorschläge zur QNOx-Schwellwertdefinition erarbeitet. Aus den vorliegenden Messergebnissen ergab sich, dass ein Schwellwert zur Unterscheidung von intakten und fehlerhaften Abgassystemen für Dieselfahrzeuge im Bereich von 2 bis 3 gNOx/kg Kraftstoff und für Ottofahrzeuge unterhalb von 2 gNOx/kg Kraftstoff liegen sollte. Da bei Fahrzeugen der Abgasstufe EURO 7 das OBM-System einen Fahrzeugfehler anzuzeigen hat, wenn die NOx-Emissionen den Grenzwert um mehr als das 2.5-fache überschreiten, liegt es nahe, diesen Faktor auch für die Ableitung des QNOx-Schwellwertes anzusetzen. Für den Schwellwert muss also der EURO 7 NOx-Grenzwert, erweitert um Messunsicherheiten und den High-Emitter-Faktor, durch einen repräsentativen Verbrauchswert dividiert werden, um eine Schwelle für gNOx/kg Kraftstoff zu berechnen. Da bei unterschiedlichen PKW-Segmenten der NOx-Grenzwert gleich ist, die Verbrauchswerte jedoch sehr unterschiedlich sein können, werden die gemessenen Verbrauchswerte um das Verhältnis von durchschnittlichem Verbrauch pro km zu fahrzeugspezifischem Verbrauch pro km korrigiert. Dies kann zukünftig automatisiert ablaufen, da der Typprüf-CO2-Wert im Environmental Vehicle Pass abgelegt ist. Die Auswertung zeigte, dass ein Schwellwert von 3 gNOx/kg Kraftstoff für Dieselfahrzeuge und 1,83 gNOx/kg Kraftstoff für Ottofahrzeuge als Kriterium für ein funktionierendes Abgasnachbehandlungssystem herangezogen werden könnte. Die Schwellwerte müssten noch an einer Vielzahl von Fahrzeugen der Emissionsstufe EURO 7 validiert werden. Abschließend wurde eine Bewertung hinsichtlich der Tauglichkeit der Methode als PTI Instrument durchgeführt. Die Untersuchungen zeigten, dass mit der QNOx-Methode zwischen Fahrten mit defektem und gut funktionierendem Abgasnachbehandlungssystem unterschieden werden konnte. Da in den aktuellen Entwürfen zur EURO 7 Gesetzgebung eine fahrzeuginterne Berechnung von QNOx-Werten vorgesehen ist, wäre eine Zustandsbewertung der NOx-Nachbehandlungssysteme im Rahmen der AU mit einem Auslesen der QNOx-Daten über die OBD Schnittstelle einfach realisierbar.