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Der vorliegende Bericht beschreibt Konzepte für eine intelligente Brücke auf der Grundlage einer zuverlässigkeitsbasierten Zustandsbewertung unter Berücksichtigung von Bauwerksinformationen, welche aus Prüfungen, Inspektionen und Überwachung gewonnen werden. Das Brückensystem wird durch ein Modell beschrieben, welches den zentralen Teil des Konzeptes darstellt. Das Modell wird in Schädigungsmodelle und ein Tragwerkssystem-Modell unterteilt. Dieses Modell wird a-priori durch die Eingangsdaten (welche etwa die Geometrie, die Materialien und die Verwendung der Brücke beschreiben) charakterisiert. Aus diesen ergeben sich dann auch die Ausgangsmodelle. Um die signifikanten Streuungen und Unsicherheiten adäquat abzubilden sind diese Modelle probabilistisch. Das Modell liefert eine sich kontinuierlich ändernde probabilistische Zustandsbewertung. Die Zustandsbewertung gibt eine Aussage über den Zustand und die Zuverlässigkeit des Brückensystems und seiner Bauteile und dient als Grundlage für die Planung und die Optimierung von Maßnahmen. Die Verwendung von Resultaten aus Inspektionen, Prüfungen und Überwachungen erfolgt durch eine Aktualisierung der Modellparameter. Die Aktualisierung beruht auf der Methode der Bayes'schen Aktualisierung und wird auf der Grundlage der entwickelten Klassifizierung der Bauwerksinformationen mit entsprechenden Methoden durchgeführt. Dieses Verfahren erlaubt es, alle Informationen in konsistenter Weise in ein einziges Modell einfließen zu lassen. Dabei wird die Genauigkeit und Aussagekraft der gewonnenen Daten und Beobachtungen explizit berücksichtigt. Durch die Aktualisierung der Modellparameter unter Berücksichtigung von Systemeffekten wird die Zustandsbewertung der Bauteile und des Brückensystems aktualisiert. Das ermöglicht die Planung und die Optimierung von Maßnahmen unter Berücksichtigung der Bauwerksinformationen. Auf diese Weise wird die intelligente Brücke mit Inspektionen und Überwachungen zu einem adaptiven System, welches sich Veränderungen anpassen kann.
Teil 1: Die vorliegende Untersuchung befasst sich mit der optimalen Kennzeichnung von Lkw und Anhängern. Der Bericht ist in vier Abschnitte unterteilt: Nach einer Einleitung mit Informationen über die Seh- und Wahrnehmungsbedingungen werden die internationalen Kennzeichnungsvorschriften dargestellt.Der zweite Teil beschäftigt sich mit Grundlagenuntersuchungen zur Gestaltung und Wirksamkeit von zusätzlichen Kennzeichnungen für Lkw. Die Vorgängeruntersuchungen mit homogenem Umfeld werden neuen Ergebnissen der Untersuchungen von Lkw und Anhängern in strukturierten Umfeldern gegenübergestellt. In Bezug auf die Wahrnehmbarkeit und die Erkennbarkeit zeigen sich sowohl in homogenen als auch in strukturierten Umfeldern, dass eine Linien- oder Konturkennzeichnung am besten geeignet ist. Darüber hinaus bieten diese Kennzeichnungen die Möglichkeit, den Lkw zu identifizieren. Hingegen werden die heute üblichen punktartigen Kennzeichungen oft mit anderen Verkehrsteilnehmern verwechselt, was zu gefährlichen Verkehrssituationen bei Nacht führen kann. Für optimale Wahrnehmbarkeit müssen diese Kennzeichnungen eine Leuchtdichte von etwa 10 cd/m2 aufweisen. Im dritten Teil werden neuere Messungen des Feldversuches dargestellt. Neben den Angaben über spezifische Rückstrahlwerte der Kennzeichnungen werden deren auftretende Leuchtdichten im Verkehr gezeigt. Ferner werden Hinweise gegeben, in welcher Form die Kennzeichnungen an den verschiedenen Lkw-Aufbauten angebracht werden können. Abschließend wird eine Unfallanalyse dargestellt.Zum einen wurden hier in Zusammenarbeit mit dem HUK-Verband sämtliche Lkw-Unfälle in Bayern aus dem Jahre 1984 ausgewertet. Es zeigte sich, dass mehr als ein Drittel aller nächtlichen Lkw-Seiten- und Heck-Unfälle auf die Unfallursache "nicht oder zu spät erkannter Lkw" zurückzuführen sind. Eine begleitende Unfallanalyse der Lkw im Feldversuch für das Jahr 1991 ergab, dass sich in der gekennzeichneten Gruppe ein Unfall mit dieser Unfallursache ereignete. In der etwa gleich großen Vergleichsgruppe ergaben sich 15 Unfälle mit dieser Ursache. Damit konnten die Ergebnisse des Vorjahres bestätigt werden, die den positiven Einfluss von Linien- und Konturkennzeichnungen für Lkw auf das Unfallgeschehen zeigten.rnTeil 2: Der vorliegende Bericht enthält die Entwürfe für eine Neuformulierung der ECE-Regelungen 69 und 70, die sich mit Mitteln zur besseren Wahrnehmbarkeit und Erkennbarkeit von LKW, Anhängern und langsam fahrenden Fahrzeugen beschäftigen. Die Originalversionen von ECE-Regelung 69 (Stand Oktober 1989) und Regelung 70 (Stand März 1990) sind teilweise neuformuliert oder erweitert. Der hauptsächliche Änderungsvorschlag im Entwurf der ECE-Regelung 69 besteht in einem Ersatz des rot-fluoreszierenden inneren Dreiecks durch ein rot retroreflektierendes Dreieck. Der Entwurf der ECE-Regelung 70 wurde um die seitliche und rückwärtige Linien- und Konturkennzeichnung erweitert. Die rückwärtigen Kennzeichnungstafeln (Kennzeichnungsschilder) sollen weiter verwendet werden dürfen, wobei auch hier die rot-fluroeszierenden Flächen durch rot-retroreflektierende Flächen ersetzt werden sollen. Es wird der Oberbegriff der Markierung eingeführt, der sich in einzelne Klassen aufteilt: Klasse 1: Hintere Kennzeichnungstafel (Hinteres Kennzeichnungsschild) für Kraftfahrzeuge (Motorfahrzeuge); Klasse 2: Hintere Kennzeichnungstafel (Hinteres Kennzeichnungsschild) für Anhänger; Klasse 5: Seitliche und rückwärtige Linienkennzeichnung; Klasse 6: Seitliche und rückwärtige rechteckige Konturkennzeichnung; Klasse 7: rückwärtige runde und ovale Konturkennzeichnung.
Ziel des Forschungsprojektes war der Vergleich verschiedener lichttechnischer Einrichtungen an Fahrrädern zur besseren Erkennbarkeit im nächtlichen Straßenverkehr. Dabei sollten neben der Wahrnehmbarkeit auch der Symbolcharakter der lichttechnischen Einrichtungen untersucht werden. Die Versuche teilten sich in Laboruntersuchungen und dynamische Fahrversuche. Dabei wurden die Wahrnehmbarkeit und die Erkennbarkeit der unterschiedlichen Muster bewertet. Für die Kenntlichmachung von Fahrrädern nach vorne und hinten erwiesen sich großflächige passive Markierungen als sinnvolle Ergänzungen zum Scheinwerfer und Rücklicht. Die beste Wahrnehmbarkeit eines Radfahrers von hinten wird erzielt, indem man ihn mit einem zusätzlichen Scheinwerfer beleuchtet. Als Kenntlichmachung zur Seite eignet sich am besten eine geschlossene oder segmentierte Konturmarkierung der Reifen. Neben einer nur geringen notwendigen Leuchtdichte zur Wahrnehmung erlauben diese Kenntlichmachungen auch sofort die Zuordnung zu einem Fahrrad.
Eine zuverlässig funktionierende Verkehrsinfrastruktur stellt eine essenzielle Voraussetzung der öffentlichen Sicherheit dar. Dabei ist es entscheidend, dass die Infrastruktur insbesondere dann zur Verfügung steht, wenn Ereignisse den Einsatz von Notfall- und Rettungsorganisationen erforderlich machen. Neben der Verfügbarkeit der Verkehrsinfrastruktur ist es wichtig, dass von dieser keine Gefährdungen für ihre Benutzer ausgehen und die Sicherheit auch bei Eintritt eines außergewöhnlichen Ereignisses gewährleistet bleibt.
Disruptive Ereignisse können die Sicherheit und Verfügbarkeit der Verkehrsinfrastruktur erheblich beeinträchtigen und der lokale Ausfall eines Objekts kann zu unerwünschten Kaskadeneffekten für eine ganze Region führen. Dieser Umstand erfordert eine Abschätzung möglicher Schwachpunkte, um an geeigneter Stelle eine Optimierung vorzunehmen, sodass ein betrachtetes System bestmöglich auf Störereignisse vorbereitet ist und Störungen hinreichend gut verkraftet werden.
Hierzu ist es insbesondere von Bedeutung, nicht nur Verwundbarkeiten der Strukturen zu identifizieren, sondern auch deren Regenerationszeiten zu betrachten. Das ermöglicht eine Bewertung der Signifikanz eines eingetretenen Schadens auch im Hinblick auf eine zeitliche Komponente. Als Betrachtungswerkzeug wird das auf dem allgemeinen Resilienzansatz aufbauende, neu etablierte »Resilience Engineering« in dieser Studie herangezogen.
Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wird die Machbarkeit der Resilienzbewertung von Verkehrsinfrastruktur untersucht. Nach eingehender Sichtung vorhandener Ansätze wird ein Konstrukt erarbeitet, das die Bewertung von Straßennetzen bis hin zu einzelnen Objekten ermöglicht. Neben der Charakterisierung zu erwartender Schäden werden auch Maßzahlen zur Bewertung Wiederherstellung abgleitet, so dass die Verkehrsinfrastruktur nachhaltig in Hinblick auf zukünftige disruptive Ereignisse, wie beispielsweise Extremwetter durch den Klimawandel, adaptiert werden kann.
Ziel des Projekts war eine umfassende, systematische Aufarbeitung des Kenntnisstandes zu Fragen des Mobilitätsverhaltens und -risikos von Personen mit einer Demenzerkrankung. Dabei sollten entsprechende diagnostische Verfahren empfohlen und im Rahmen eines Pre-Tests angewendet werden. Es wurde ein Testprotokoll bestehend aus computergestuetzten Verfahren und Papier- und Bleistifttests zur Messung geteilter, visuell-räumlicher und fokussierter Aufmerksamkeit, allgemeinem Aktivierungsniveau, der Verarbeitung komplexer visueller Reizsituationen, Sensomotorik und Labyrinthlernen erstellt. 46 MCI und 7 Alzheimer-Patienten sowie 11 gesunde Personen wurden untersucht und unterzogen sich einer Fahrverhaltensbeobachtung. Zwischen den drei Untersuchungsgruppen ergaben sich signifikante Leistungsunterschiede bei visueller Informationsverarbeitung, der Geteilten Aufmerksamkeit sowie schwächere Unterschiede bei visuell-räumlicher Aufmerksamkeit. Es wurde ein lineares Strukturgleichungsmodell entwickelt, das die wichtigsten Prädiktoren zur Vorhersage des Fahrverhaltens und ihre Kovarianzen darstellt und durch die erhobenen Daten sehr gut erklärt wird. Demnach tragen die visuell-räumliche Aufmerksamkeit sowie die Geteilte Aufmerksamkeit am meisten zur Vorhersage der Fahreignung bei. Veränderungen im Fahrverhalten, die Vermeidung von Verkehrssituationen und kompensatorisches Verhalten wiederum werden durch den Gesundheitsstatus (Krankheiten, erlebte körperliche und kognitive Beeinträchtigung), die visuelle Informationsverarbeitung (Aktives visuelles Feld) und die visuell-räumliche Aufmerksamkeitsleistung bedingt. Ein Extremgruppenvergleich von 16 Probanden mit sehr guter und 16 Probanden mit eher auffälliger Fahrleistung bestätigt im Wesentlichen das Modell und zeigt zusätzliche Unterschiede beim schnellen visuellen Verarbeiten von Verkehrssituationen und bei der Sensomotorik.
Zur Einbindung von Nachhaltigkeitskriterien bei der Realisierung von Elementen der Verkehrsinfrastruktur wurde in diesem BASt-Forschungsprojekt untersucht, wie diese Kriterien in praktikabler Weise als Eignungs- und Zuschlagskriterien in die Prozesse der Ausschreibung und Vergabe von Planungs- und Bauleistungen implementiert werden können. Grundlagen der Untersuchung sind die BASt-Forschungsprojekte "Entwicklung einheitlicher Bewertungskriterien für Infrastrukturbauwerke in Hinblick auf Nachhaltigkeit" (FE-Nr. 15.0494/2010/FRB) und "Einheitliche Bewertungskriterien für Elemente der Straßeninfrastrukturbauwerke im Hinblick auf Nachhaltigkeit " Straßen und Tunnel" (FE-Nr. 09.0164/2011/LRB). Neben einer Betrachtung der vergaberechtlichen Rahmenbedingungen wurden die Nachhaltigkeitskriterien hinsichtlich der zwingend einzuhaltenden gesetzlichen und normativen Anforderungen geprüft. Die Unterkriterien der Nachhaltigkeitskriterien wurden auf ihre konkrete Anwendbarkeit innerhalb der Ausschreibung und Vergabe von Planungs- sowie von Bauleistungen untersucht. Als Vergabekriterien verbleiben drei modifizierte Nachhaltigkeitskriterien (Bauzeit, Einsatz energie- bzw. abgas- und lärmreduzierter Baumaschinen sowie Projektspezifische Qualitätssicherung). Im Bericht wird darüber hinaus auf die Möglichkeiten von Kontrolle, Pönalisierung (das Unter-Strafe-Stellen) und den Nachweis von Kriterien der Nachhaltigkeit während der Realisierung eingegangen. Da innerhalb der vorgegebenen Bewertungssysteme eine Vielzahl von Nachhaltigkeitskriterien Berücksichtigung finden, die mit den Anforderungen an Eignungs- und Zuschlagskriterien in der Ausschreibung und Vergaben von Planungs- und Bauleistung nicht in Einklang zu bringen sind, wird hierzu die Entwicklung eines Nachhaltigkeitsnachweises NN vorgeschlagen. Die Bedingungen für den Nachhaltigkeitsnachweis NN könnten mit Vertragsabschluss als Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Nachhaltigkeit [ZTV-N] implementiert werden.
Auf Brücken, insbesondere auf Stahlbrücken, bildet sich im Winter gegenüber den anderen Streckenabschnitten oft vorzeitig Glätte. Dadurch kann der Straßenverkehr in erheblichem Maße gefährdet werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten das vorzeitige Auftreten von Glätte zu verhindern. Die derzeit gebräuchlichsten Methoden sind die Brücken vorzeitig zu streuen oder automatische Taumittelsprühanlagen zu installieren. In dem vorliegenden Projekt wurde eine weitere, innovative Methode untersucht, nämlich die Temperierung der Fahrbahn mit Hilfe von Geothermie. Dazu wurden Simulationsreihen und damit zusammenhängende praxisnahe Messungen durchgeführt. Die Messungen wurden auf einer eigens hierfür hergestellten Testbrücke aus Stahl-Brückenmodulen sowie in weiteren Testfeldern auf bestehenden Brücken vorgenommen. Der Bericht stellt wichtige Informationen und Ergebnisse zur Verfügung, die notwendig sind, um ein Brücken-Projekt mit Fahrbahn-Temperierung zu planen und umzusetzen. Dabei werden die Aspekte - konstruktive Gestaltung, - thermische Eigenschaften, - mechanische Festigkeit, - Regelstrategien und " Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems betrachtet. Weiterhin enthält der Bericht Beispiele, welche Varianten hinsichtlich des geothermischen Systems möglich sind, und gibt Eckdaten zu deren Dimensionierung an. Nach den hier vorliegenden Ergebnissen ist die Realisierung eines Fahrbahn-Temperierungs-Systems mittels Geothermie für Stahlbrücken möglich. Die thermische Leistung ist für den angestrebten Zweck ausreichend. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften konnten zumindest keine kurzfristig erkennbaren Beeinträchtigungen festgestellt werden, wobei hier weiterer Forschungsbedarf besteht. Damit bietet die geothermische Fahrbahntemperierung die Möglichkeit, umweltschonend zur Vermeidung von frühzeitiger Glättebildung auf Straßenbrücken beizutragen.
Die Schwerpunkte dieses Projekts lagen in der Untersuchung der Fahrerverfügbarkeit und Müdigkeit sowie in der Herstellung natürlichen Verhaltens bei längeren hochautomatisierten Fahrten. Es konnte im Rahmen von zwei Fahrsimulationsversuchen mit 15 und 42 Probanden gezeigt werden, dass bei hochautomatisierten Fahrten von 60 Minuten Müdigkeit auftreten kann, bei Ausprägung und Zeitpunkt des Auftretens jedoch große individuelle Unterschiede bestehen. Da eine zu kleine Stichprobe sich zum Zeitpunkt der Übernahme in einem entsprechend müden Zustand befand, kann die Auswirkung von Müdigkeit auf das Übernahmeverhalten nicht abschließend beurteilt werden. Hierfür empfehlen sich für die Zukunft Studien mit einem zustandsabhängigen Versuchsdesign. Der Einsatz von natürlichen fahrfremden Tätigkeiten, mit denen die Probanden sich frei beschäftigen durften, zeigte sowohl in der Probandstudie im Fahrsimulator als auch bei einem Expertenworkshop im Realfahrzeug eine hohe Involviertheit der Probanden in die Tätigkeiten während der gesamten 60 Minuten hochautomatisierten Fahrens. Es wird vermutet, dass dies auf die hohe intrinsische Motivation und den hohen Unterhaltungswert der selbstgewählten Aktivitäten zurückzuführen ist. Es zeigte sich außerdem, dass die Wahl der Tätigkeit vom Alter der Probanden abhängig ist. Eine Fahrtdauer von 60 Minuten wurde aufgrund der Ergebnisse aus allen drei Versuchen als realistisches Zukunftsszenario eingestuft und besitzt daher eine hohe Relevanz. Sowohl für die Bewertung von Müdigkeit als auch von Ablenkung war das Blickverhalten am meisten aufschlussreich. Für die Bewertung von Müdigkeit während der Beschäftigung mit fahrfremden Tätigkeiten wird jedoch ein kopfbasiertes Blickerfassungssystem, welches in der Lage ist, den Augenöffnungsgrad zu erfassen, oder videobasierte Verhaltensbeobachtung empfohlen.
Ergänzend zu den bereits veröffentlichten Teilartikeln in den den vorherigen Ausgaben der zeitschrift Straßenverkehrstechnik aus den Monaten März und April 2022 werden in diesem Artikel die technischen Lösungen zur Datenerfassung, generell der Datenkommunikation sowie den weiteren Systemkompontenten erläutert.
Ziel des Projektes war die Evaluierung einer technischen Ausleitmethode für Fahrzeuge an Kontrollplätzen im Rahmen von Standkontrollen des Bundesamts für Güterverkehr, um das händische Ausleiten durch das Kontrollpersonal in Zukunft zu ersetzen. An fünf deutschlandweit verteilten Standorten wurde die Technik, bestehend aus: Bedienstation, Kameratechnik und LED-Ausleittafel getestet, um ein gefahrloses Ausleiten von Fahrzeugen von Autobahnen zu ermöglichen.
Die verwendete Software übermittelt die Kennzeichen, welche zuvor von einem Kamerasystem erfasst wurden und leitet diese dann inklusive eines Fahrzeugbildes an die das Kontrollpersonal weiter. Grundsätzlich ist eine Pulk- oder Individualausleitung der Fahrzeuge möglich.
Am Pilotstandort Sophienberg, Bayern wurden empirische Untersuchungen zur Sicherheit und Funktionalität der Ausleittechnik durchgeführt, zusätzlich befragte man standortübergreifend fahrzeugführende Personen hinsichtlich der Ausführung und Darstellung der Ausleittafel. Durch eine Befragung des Kontrollpersonals wurde die höhere Sicherheit beim technischen Ausleiten bestätigt und Probleme herausgearbeitet, die dem Kontrollpersonal in der Testphase aufgefallen sind.
Die anschließende ergonomische Untersuchung ergab, dass Optimierungsbedarf bezüglich der der Bediensoftware für das BAG-Kontrollpersonal besteht. Verbesserungsmöglichkeiten werden zum Beispiel in der Bildqualität, dem Bildausschnitt und der Verringerung der Anzahl an Kamerabildern auf dem Bildschirm, sowie der Erfassung und Dokumentation gesehen.
Die parallel ablaufende technische Bewertung des Gesamtsystems legte Verbesserungspotenzial an den einzelnen Standorten offen und sprach Empfehlungen zum weiteren Ausbau der Pilotstandorte aus.
Für den flächendeckenden Ausbau der Ausleittechnik werden die Standorte für eine mögliche technische Aufrüstung nach bestimmten Eigenschaften ausgewählt, die in einem Gesamtkriterienkatalog zusammengefasst wurden.
Die Einschätzung zur zukünftigen Entwicklung der Ausleittechnik ergab, dass eine digitale Kommunikationsverbindung zwischen Bediensoftware und Lkw eine Verbesserung des Verkehrsflusses zur Folge hat. Die Informationen, welche die Ausleittafeln anzeigen würden, könnten direkt an den Bordcomputer des zu ausleitenden Fahrzeugs übermittelt werden, um eine gezieltere Ausleitung durchzuführen.