Abteilung Straßenverkehrstechnik
Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Buch (Monographie) (60)
- Wissenschaftlicher Artikel (30)
- Konferenzveröffentlichung (8)
- Bericht (2)
- Sonstiges (1)
- Arbeitspapier (1)
Schlagworte
- Deutschland (20)
- Germany (19)
- Autobahn (15)
- Motorway (11)
- Richtlinien (10)
- Specifications (10)
- Forschungsbericht (9)
- Bewertung (8)
- Measurement (8)
- Messung (8)
Institut
Lärm gehört zu den führenden umweltbezogenen Gesundheitsrisiken (WHO, 2018). Viele Menschen sind gesundheitsgefährdendem Verkehrslärm ausgesetzt und fühlen sich dadurch gestört und belästigt. Daher gilt es, Maßnahmen zur Reduzierung von Geräuschbelastungen auf allen Interventionsebenen zu planen und umzusetzen (van Kamp et al., 2019). Neben Maßnahmen an der Quelle und Ausbreitungsweg sowie passiver Maßnahmen am Immissionsort sind weitere Strategien für angemessenen Gesundheitsschutz erforderlich. Zur Ausschöpfung der Möglichkeiten zur Minderung von Straßenverkehrslärm rückt daher zunehmend verhaltensbedingter Lärm in den Blickpunkt. Menschen tragen durch lärmprovozierendes Verhalten zur Verschärfung des Lärmproblems bei. Studien belegen, dass unterschiedliche Fahrweisen einen erheblichen Einfluss auf die Geräuschentwicklung haben (siehe z.B. Hammer et al., 2016). Jedoch bleiben die Faktoren, die lärmbewusstes Verhalten hemmen bzw. fördern, aufgrund fehlender Studien unklar. Lärmbewusstes Verhalten wird im Folgenden verstanden als Einsicht in die Gefährdung des Menschen durch anthropogenen Lärm, verbunden mit der aktiven Bereitschaft die negativen Auswirkungen des eigenen lärmrelevanten Handelns zu minimieren.
Zur Untersuchung des Potentials zur Minderung von Straßenverkehrslärm durch lärmbewusstes Verhalten wurden eine explorative Befragung sowie experimentelle Untersuchungen im Realverkehr und ein Hörexperiment realisiert. Die Befragung, bei der über 400 Personen aus dem DACH-Raum teilnahmen, zeigte, dass das Konstrukt „lärmbewusstes Verhalten“ auf Basis von Fragen zum Verhalten im Alltag mit Geräuschbezug operationalisierbar ist. Dabei zeigte das entwickelte Konstrukt Zusammenhänge mit diversen Variablen, wie mit dem Alter oder Bildungsgrad aber auch mit der Verantwortungsübernahme, der Werteorientierung, dem Kaufverhalten oder der Fahrweise. Dabei deutete sich an, dass lärmbewusstes Verhalten oft nur dauerhaft etabliert wird, wenn dies mit persönlichen Vorteilen einher geht. So wird als wichtigstes Motiv zur Anwendung von Eco-Drive die Einsparung von Kraftstoff genannt, was unmittelbare finanzielle Vorteile bietet, wohingegen die Lärmvermeidung nur ein untergeordnetes Motiv darstellte.
Auf Basis von experimentellen Untersuchungen wurden weitere Erkenntnisse zu den Auswirkungen von Interventionen auf das Lärmverhalten im Straßenverkehr generiert. Hierbei wurden in einem Realversuch im Fließverkehr die Einflüsse von Hinweisgebern auf die aktive Selbstregulierung von Kraftfahrzeugfahrenden untersucht. Die Hinweisgeber wurden in Form eines ortsfesten Hinweisgebers sowie eines visuellen Feedback-Systems im Fahrzeug realisiert. Die Ergebnisse zeigten keine statistisch signifikanten Effekte der Hinweisgeberarten. Der statische externe Hinweisgeber zeigte jedoch einen Trend zur Lärmminderung im örtlichen Umfeld des Schildes, was bei Nutzung von interaktiven statischen Lärm-Displays in der Größenordnung von 0,5 bis 1,0 dB bereits belegt wurde (Heusser & Heutschi, 2022). Externe Hinweisgeber können somit lärmbewusstes Fahrverhalten fördern. Dagegen wurde kein lärmbewussteres Fahrverhalten durch einen internen digitalen Informationsgeber zur Anzeige der momentanen Lärmemission beobachtet. Ohne explizite Erklärung der Bedeutung des Hinweisgebers für die Probanden und weitere Informationen zur Relevanz der Vermeidung von Verkehrslärm war eine Verhaltensänderung nicht zu beobachten.
Als weitere akustische Maßnahmenbewertung wurden Vorbeifahrtsmessungen durchgeführt, die das Minderungspotential bei ausgewählten Fahrweisen bestätigten. Der Vorbeifahrtspegel ließ sich beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor durch frühes Hochschalten um einige dB reduzieren. Bei einem Elektrofahrzeug zeigte sich dagegen ein geringeres fahrmanöverabhängiges Lärmminderungspotential.
Basierend auf einen Hörversuch wurde die perzeptive Wirkung der in den Messungen implizit enthaltenen lärmprovozierenden Verhaltens- und Fahrweisen untersucht. Es zeigte sich, dass auffällige Einzelereignisse, die lärmprovozierende Verhaltensweisen widerspiegelten (z.B. Hupen, Kavaliersstart, laute Motorräder), eine erhöhte Störwirkung verursachen, die nicht ausreichend durch den Mittelungspegel abgebildet wird. Die markanten Ereignisse wirkten sich bei Einzelvorbeifahrten wie auch in komplexen Straßenverkehrsszenen nicht nur auf die Lärmbelästigung, sondern auch auf andere Wahrnehmungsqualitäten (wie die empfundene Nähe, Dynamik oder Schärfe der Geräusche) aus. Bei auffälligen Einzelereignissen stellte sich eine pegeläquivalente erhöhte Störwirkung in einer Größenordnung von ca. 3 bis 4 dB ein.
Auf Basis der empirischen und messtechnischen Ergebnisse in Verbindung mit Erkenntnissen aus der Literatur wurde ein Maßnahmenkatalog erstellt, der Möglichkeiten der Förderung von lärmbewusstem Verhalten im motorisierten Individualverkehr beinhaltet. Die Maßnahmen lassen sich dabei neben der personalen Ebene auf der physisch-materiellen, sozio-ökonomischen, soziokulturellen sowie rechtlich-politisch-administrativen Ebene ansetzen. Die im Katalog aufgeführten Maßnahmen müssen hinsichtlich deren Wirksamkeit zur nachhaltigen Lärmminderung in weiteren Studien evaluiert werden.
Das Ziel der vorliegenden Studie war eine Bestandsaufnahme von Biotoptypen, Vegetation und ausgewählten Tiergruppen an den drei Verkehrsträgern Straße, Schiene und Wasserstraße. Es sollte eine Grundlage geschaffen werden für i) die Optimierung von Maßnahmen zur Förderung der Biodiversität, ii) eine verkehrsträgerübergreifende Verbesserung der ökologischen Vernetzung an bzw. von Verkehrswegen und iii) die gezielte und kosteneffektive Kontrolle von Neobiota.
Das Untersuchungsgebiet befand sich im Westen von Berlin. Es war von der Nähe zum Verdichtungsraum Berlin und den vorherrschenden Sandböden geprägt, weshalb forstwirtschaftliche und Siedlungsnutzungen dominierten.
Die Biotopkartierung bestätigte, dass nahezu die Hälfte des Untersuchungsraums von befestigten Flächen und Siedlungsraum eingenommen wird. Ein weiteres Drittel bildeten Wälder. Aufgrund des Flusses Havel und in Verbindung stehender Seen nahmen Gewässer einen vergleichsweise hohen Anteil von 8,2 % ein. Dies spiegelt sich auch in der hohen Verbreitung von Feuchtlebensräumen und deren hoher Konnektivität wider. Die Verkehrsnebenflächen von Schienenwegen - und zu geringerem Umfang auch Straßen – trugen zu einer Verbesserung der räumlichen Kontinuität von offenen Trockenlebensräumen bei, aber nicht von Gehölzlebensräumen. Gefährdete Biotoptypen nahmen auf Verkehrsnebenflächen hohe Anteile ein (65 % an Schienenwegen, 31 % Wasserstraßen), waren allerding schwerpunktmäßig außerhalb von Verkehrsnebenflächen zu finden. Es handelte sich an Schienenwegen und Straßen v.a. um Ruderalstandorte und Sandtrockenrasen, an Wasserstraßen um Ufersäume. Im Hinblick auf die ökologische Wertigkeit und das Auftreten von Störungen unterschieden sich die Verkehrsnebenflächen nicht von Referenzflächen, auch wenn Müllvorkommen stellenweise vor allem in räumlicher Nähe zu Straßen zu finden waren. Eine besondere Bedeutung von Verkehrswegen für das Vorkommen und die Ausbreitung von Neophyten wurde auf Ebene der Biotoptypen nicht bestätigt.
Die Vegetationsaufnahmen zeigten entsprechend der naturräumlichen Ausstattung ein weites Spektrum an Vegetationseinheiten sowohl trockener, frischer als auch feuchter Ausprägungen. Aufgrund der Beimischung ruderaler Arten waren die Artenzahlen auf Verkehrsnebenflächen tendenziell höher als auf Flächen außerhalb davon. Regional seltene Arten wurden im Berliner Projektgebiet v.a. auf Magerrasen außerhalb von Verkehrsnebenflächen beobachtet. Auf Verkehrsnebenflächen kamen diese Arten v.a. in intensiv gepflegten Bereichen vor, was auf den Nährstoffentzug oder auf besondere Standorteigenschaften zurückgeführt werden kann. Extensiv gepflegte Bereiche zeigten eine größere Vielfalt an Vegetationstypen als intensiv gepflegte.
Neophyten fanden sich vor allem auf frischen Standorten, wo schnellwüchsige Arten gute Bedingungen vorfinden. Während neophytische Gehölze, wie Eschen-Ahorn und Robinie, häufiger auf Verkehrsnebenflächen vorkamen, zeigten andere Arten, wie die Goldrute, höhere Deckungen auf Flächen außerhalb. Diese Beobachtungen unterstreichen, dass lokale Standortbedingungen und Pflege artspezifisch das Vorkommen von Neophyten beeinflussen. Entsprechend besaßen Magerwiesen höhere Anteile Neophyten im intensiv gepflegten Bereich, Goldruten zeigten im extensiv gepflegten Bereich höhere Deckungen.
Bei den faunistischen Untersuchungen stachen die Wasserstraßen mit anderen Artengemeinschaften und höheren Artenzahlen v.a. bei Vögeln und Laufkäfern hervor. Ursächlich ist vermutlich die besondere Lebensraumqualität durch die Lage der Untersuchungsflächen an der Havel mit begleitenden Feuchtlebensräumen. Die Artengemeinschaften der Vögel, Spinnen- und Laufkäfer an Schienen und Straßen ähnelten sich dagegen. Es überwogen Arten mit generalistischen Lebensraumansprüchen. Die Verkehrswege hoben sich im Vergleich zu entsprechenden Referenzflächen nicht durch reduzierte Artenzahlen oder Abundanzen ab. Nur bei einzelnen Vogelarten zeichneten sich an stark befahrenen Straßen reduzierte Revierdichten ab. Die Zauneidechse profitierte dagegen von den Nebenflächen an Schiene und Straße.
Zusammenfassend geben die Ergebnisse der vorliegenden Studie keine Hinweise darauf, dass Verkehrsnebenflächen nicht ökologisch entwickelt werden sollten. Es konnten keine Belege für eine generell höhere oder reduzierte Diversität der untersuchten Artgruppen erbracht werden. Einzelarten können aber von verkehrlichen Wirkungen sowohl positiv als auch negativ beeinflusst werden. Dies gilt auch für einzelne Neophytenarten, aber nicht für Neophyten im Allgemeinen. In der Zusammenschau mit anderen Studien wurde deutlich, dass das Potenzial von Verkehrsnebenflächen für die Biodiversität stark davon beeinflusst ist, wie deutlich ihre standörtlichen Eigenschaften und Biotopausstattung von denen der Umgebung abweichen. V.a. wenn die an Verkehrswegen vorkommenden Lebensräume in der umgebenden Landschaft rar sind, können Verkehrsnebenflächen einen hohen Beitrag leisten.
Erfassung der Lang-Lkw im Grenzbereich zu den Niederlanden und der Bundesrepublik Deutschland
(2025)
Lang-Lkw stellen mit einer Länge von bis zu 25,25 m besonders lange Fahrzeuge im Straßenverkehr dar. Aufgrund ihrer Größe unterliegt deren Nutzung höheren Auflagen als die Verwendung üblicher Lkw. Dies hat zur Folge, dass Lang-Lkw in der EU für gewöhnlich nicht über Landesgrenzen fahren dürfen. Durch ein Abkommen zwischen den Niederlanden und der Bundesrepublik Deutschland konnte dies für diese beiden Länder ermöglicht werden. Im vorliegenden Forschungsprojekt ist erstmalig der grenzüberschreitende Verkehr der Lang-Lkw zwischen den beiden Ländern untersucht worden. Hierfür fiel die Wahl auf neun Standorte an deutschen Bundesautobahnen und –fernstraßen. Die Ermittlung der Fahrzeuge fand mangels automatischer Erfassungsgeräte für Lang-Lkw anhand der Auswertung von angefertigtem Bildmaterial statt. Anhand der Kennzeichenfarbe konnten für die Lang-Lkw Fahrten am Tag Rückschlüsse auf die Nationalität der Fahrzeuge getroffen werden. Hier hat sich gezeigt, dass mehr niederländische Fahrzeuge beobachtet werden konnten, als deutsche. Ebenso konnte durch eine Typenzuordnung gezeigt werden, dass der Typ 3 Lang-Lkw der dominierende Fahrzeugtyp ist. Zur Unterstützung kamen Seitenradargeräte zum Einsatz, die eine Längenmessung der Fahrzeuge ermöglicht haben. Gleichzeitig konnte die aktuelle Entwicklung der Seitenradarerfassung genutzt werden, um die automatische Erfassung der Lang-Lkw anhand des Projekts voran zu treiben. Für alle neun Standorte fand eine Erfassung der Lang-Lkw, getrennt in beide Fahrtrichtungen, statt. Der Erhebungszeitraum hat jeweils eine Woche über die vollständigen 24 Stunden eines Tages betragen. Zur Überprüfung der Ergebnisse ist diese stichprobenartige Erhebung an allen Standorten in einer zweiten, von der ersten Erhebungswoche unabhängigen, Woche erneut durchgeführt worden.
Es konnte gezeigt werden, dass das Angebot der grenzüberschreitenden Lang-Lkw Nutzung genutzt wird. Die Verkehrsmengen sind jedoch sehr gering und variieren stark an den unterschiedlichen Grenzbereichen. Die wiederholende Erhebung der Standorte konnten die geringen Verkehrsmengen der einzelnen Standorte bestätigen. Die zusätzliche Längenmessung hat gezeigt, dass Lang-Lkw vermehrt ab einer Länge von 24 m genutzt werden. Ebenso konnte gezeigt werden, dass die Abstimmung des zugelassenen Straßennetzes noch weiterer Feinheiten bedarf, da ein Grenzbereich nur von der deutschen Seite befahren werden darf und somit die Fahrt theoretisch an der Grenze beendet werden müsste.
Wesentliche Aufgabe des Winterdienstes ist die Gewährleistung von Sicherheit und Verkehrsfluss für Personen- und Güterverkehr in Perioden mit winterlichen Witterungsbedingungen. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurde eine einfache Methode für die Ökobilanzierung des Straßenwinterdienstes entwickelt und in Form eines intuitiv bedienbaren Excel-Tools für interessierte Kreise anwendbar gemacht. Der im Projekt betrachtete Straßenwinterdienst umfasste dabei den Winterdienst auf Außerortsstraßen, insbesondere Autobahnen und Bundesstraßen.
Im ersten Schritt des Projekts wurden Ökobilanzstudien zum Winterdienst ausgewertet und daraus die methodischen Grundlagen des ÖkoWin-Tools abgeleitet. Ergänzend zur Literaturauswertung wurden Interviews mit Praxisakteuren geführt. Eine Auswertung aktueller Literatur zu ökotoxischen Wirkungen aus der Ausbringung von Streumitteln vervollständigt das Bild der Umweltauswirkungen. Die Entwicklung des ÖkoWin-Tools erfolgte im zweiten Schritt. Zentrale Zielgruppe des Tools sind Akteure, die für den Winterdienst verantwortlich sind, wie z. B. Autobahn- und Straßenmeistereien sowie Bauhöfe und Akteure, die Entscheidungen zur Beschaffung von Streumitteln und Winterdiensttechnik treffen. Sie können mit dem ÖkoWin-Tool die potenziellen Umweltauswirkungen ihrer Winterdienstaktivitäten bestimmen, sie können ermitteln, welche Prozesse die höchsten Beiträge zu den Umweltauswirkungen verursachen und welche Potenziale in Optimierungsmaßnahmen stecken. Das ÖkoWin-Tool ermöglicht die Erstellung individueller Ökobilanzen in sechs Schritten. Die Ökobilanzierung erfolgt in Bezug auf eine entsprechend der Fragestellung festzulegende funktionelle Einheit, das ist eine Bezugsgröße mit räumlicher und zeitlicher Komponente, beispielsweise die Winterdienstaktivitäten für die gesamte betreute Streufläche über eine bestimmte Winterperiode. Anwender und Anwenderinnen müssen die Primärdaten zu den Kernprozessen ihrer Winterdienstaktivitäten in das Tool eingeben (z. B. Verbrauch an Streumitteln und Kraftstoffen). Im ÖkoWin-Tool sind die Emissionsfaktoren zu den Vor- und Nachketten (z. B. die Herstellung von Streumitteln und Kraftstoffen, Emissionen der Ausbringung) für die Berechnung der potenziellen Umweltauswirkungen hinterlegt.
Insgesamt eignet sich die Methode der Ökobilanz sehr gut, um Optimierungspotenziale für die Durchführung des Winterdienstes innerhalb einer Meisterei oder eines Bauhofes zu identifizieren. Dagegen ist ein direkter Vergleich des Winterdienstes unterschiedlicher Meistereien bzw. generell von unterschiedlichen Organisationen, die den Winterdienst durchführen, auf Basis einer Ökobilanz nur sehr eingeschränkt oder gar nicht möglich. Ebenso gibt es verschiedene Auswirkungen des Winterdienstes, die mit der Methode der Ökobilanz aufgrund offener methodischer Fragen und fehlender Daten zumindest derzeit nicht abgebildet werden können. Darunter fallen potenzielle ökotoxische Wirkungen insbesondere aus der Ausbringung der Streumittel. Ebenso können potenzielle negative Wirkungen auf Bauwerke und Fahrzeuge, die Reparaturen und Ersatzmaßnahmen notwendig machen und darüber Umweltauswirkungen verursachen, nicht berücksichtigt werden. Auch die Effekte des Winterdienstes auf den Verkehrsfluss können mit der Methode Ökobilanz derzeit nicht abgebildet werden.
Das Verfahren in Kapitel S7 des Handbuchs für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen (HBS) von 2015 zur Bewertung der geschwindigkeitsbezogenen Angebotsqualität im Öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) weist Unzulänglichkeiten auf, die zu einer geringen Akzeptanz in der Praxis führen. Gründe sind beispielsweise:
• Streckencharakteristika wie Kurven und Steigungen werden nicht berücksichtigt.
• Ausschluss der Anwendung bei verkehrsabhängig gesteuerten Lichtsignalanlagen.
• Mangelnde Eignung für die in der Praxis häufig gewünschte Qualitätssicherung im Bestand.
Das Forschungsprojekt zielte auf eine Verbesserung des Regelwerks ab, die den Unzulänglichkeiten abhilft und zu einer breiteren Akzeptanz führen soll. Für eine Mängelanalyse des bisherigen Verfahrens wurden Erfahrungen und Anforderungen aus der Praxis der Verkehrsunternehmen und Kommunen in einem Expertenworkshop erhoben. Parallel wurden beispielhaft räumlich und zeitlich detaillierte Messungen von Fahrzeiten und Verlustzeiten verschiedener Art im ÖPNV durchgeführt und ausgewertet. Daraus wurden Ansätze für Verbesserungen des Kapitels S7 abgeleitet, mit Fachleuten aus der Praxis diskutiert und multikriteriell bewertet. Als Ergebnis des Projekts wurde ein konkreter Formulierungsvorschlag für die Überarbeitung des Kapitels S7 vorgelegt. Die Verbesserungsvorschläge beinhalten i. W. folgende Punkte:
• Differenzierung der Anwendungsfälle „Planung neuer/umzubauender Anlagen“, „Planung neuer Linien auf bestehenden Anlagen“, „Qualitätssicherung im Bestand“.
• Definition der Abschnitte anhand der Haltestellen.
• Detailliertere Berücksichtigung der Streckencharakteristika, die sich auf die erreichbare Geschwindigkeit auswirken.
• Anpassung der Richtwerte für die Beschleunigung und die Haltestellenaufenthaltszeit aufgrund der Messergebnisse.
• Beseitigung des Anwendungsausschlusses für verkehrsabhängige Steuerungen von Lichtsignalanlagen.
• Spezifikation von Anforderungen an die Detaillierung und Qualität von Messdaten.
Die ursprünglich geplante Thematik des Forschungsvorhabens, die im Titel zum Ausdruck kommt, wurde bereits bei der Erarbeitung der Aufgabenstellung modifiziert.
In der Untersuchung wurden der Verkehrsablauf und die Verkehrssicherheit von Verflechtungsstrecken zwischen Knotenpunkten an Autobahnen empirisch analysiert. Grundlage der Analysen bildeten Daten von Dauerzählstellen, Floating Car Data und Fahrzeugtrajektorien aus drohnenbasierten Videoerhebungen sowie Unfalldaten von Verflechtungsstrecken mit unterschiedlichen baulichen und verkehrstechnischen Randbedingungen.
Im Ergebnis der Analyse des Verkehrsablaufs zeigte sich, dass Verflechtungsstrecken eine hohe Kapazität aufweisen. Dabei konnte ein Einfluss der Verflechtungslänge auf die Kapazität für dreistreifige Verflechtungsstrecken vom Typ V 1 ermittelt werden. Anhand der Ergebnisse der Verkehrserhebungen wurde festgestellt, dass ein- und ausfahrende Fahrzeuge die zur Verfügung stehende Verflechtungslänge für den notwendigen Fahrstreifenwechsel grundsätzlich ausnutzen. Jedoch wird der notwendige Fahrstreifenwechsel – unabhängig von der Verflechtungslänge – größtenteils bereits bis 200 m vor dem Ende der Blockmarkierung durchgeführt.
Im Rahmen der Verkehrssicherheitsanalyse wurden Unfallkenngrößen und Verteilungen von Unfallmerkmalen ermittelt. Im Vergleich zu den Unfallkenngrößen des gesamten Bundesautobahnnetzes weisen Verflechtungsstrecken zwischen Knotenpunkten eine durchschnittliche Unfallhäufigkeit auf und sind somit hinsichtlich der Verkehrssicherheit unauffällig. Ähnliche Ergebnisse lieferten Gegenüberstellungen zu Literaturwerten für freie Strecken von Autobahnen sowie zu Einfahrten und Ausfahrten mit Fahrstreifenaddition bzw. -subtraktion. Die Untersuchung von entwurfstechnischen und verkehrlichen Einflussgrößen auf die Verkehrssicherheit der Verflechtungsstrecken zeigte, dass symmetrische Verflechtungsstrecken signifikant sicherer als asymmetrische Verflechtungsstrecken sind. Für Verflechtungsstrecken des Typs V 1 wurden Unterschiede der Unfallmerkmale zwischen zweistreifigen und dreistreifigen Hauptfahrbahnen festgestellt. Während auf Verflechtungsstrecken an dreistreifigen Hauptfahrbahnen deutlich mehr Auffahrunfälle durch Fahrstreifenwechsel auftraten, ereigneten sich an zweistreifigen Hauptfahrbahnen mehr Auffahrunfälle auf einen Stau.
Aus den Erkenntnissen zum Verkehrsablauf und zum Unfallgeschehen wurden ein Kapazitätsmodell für Verflechtungsstrecken des Typs V 1 entwickelt sowie Empfehlungen für die Entwurfsgestaltung und die verkehrstechnische Bemessung von Verflechtungsstrecken abgeleitet.
Ziel des Forschungsvorhaben „Wirkung von Behandlungsanlagen der Straßenentwässerung im Hinblick auf AFS63“ (FE 05.0193/2016/GRB) ist die Ermittlung der AFS63 Jahresfrachten und die AFS63 Rückhalteleistung von Regenwasserbehandlungsanlagen an Bundesfernstraßen.
Die Untersuchung erfolgte mit der Sedimentdepot- Methode, bei der die zurückgehaltenen Sedimentmengen in den einzelnen Anlagenteilen erfasst wurde. Die Bestimmung der AFS63 Fracht in den Sedimentationsanlagen erfolgte über die Sedimentmessung und Beprobung der zurückgehaltene Sedimentmenge in den Absetzanlagen. Die Erfassung der ausgetragenen Sedimente wird durch die Sedimentbeprobung der nachgeschalteten Anlagenstufe (RBF oder Versickerungsanlage) gewährleistet.
Um Abschätzungen von potenziellen Fehlerquellen bei der Sedimentdepot-Methode treffen zu können, wurden Plausibilitätsuntersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse der Plausibilitätsuntersuchungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:
• Durch die hohe Betriebszeit (2 – 39 Jahre, Median 10a) erlaubt die Depotmethode eine ausreichend sichere Erfassung der AFS63-Fracht.
• Die sehr starke horizontale AFS63-Zonierung auf den Filterflächen kann durch eine Teilflächenbeprobung repräsentativ erfasst werden. Die Teilflächen selbst sind homogen, wie Vergleichsmessungen gezeigt haben.
Von den 115 ausgewerteten Anlagendaten wurden im Zeitraum Mai 2020 und April 2021 insgesamt 37 Anlagen bereist und 20 Anlagen vollständig über die Sedimentdepot-Methode untersucht. Durch die große Zahl an Anlagen konnte eine Spannweite der AFS63-Jahresfrachten ermittelt werden. Der Median der AFS63 Zulauffracht der untersuchten Anlagen liegt bei 437 kg/ha/a, das obere Quartil bei 536 kg/ha/a. Unter Berücksichtigung der auf dem Fließweg zur Behandlungsanlage zurückgehaltene AFS63 Fracht (Bankett-Mulden-Entwässerung) ergeben sich spezifische AFS63 Frachten von 558 kg/ha/a (Median) bzw. 821 kg/ha/a (oberes Quartil).
Die Art der Entwässerung (Bordrinnen-Abläufe-Rohre bzw. Bankett-Böschung-Mulde) übt einen deutlichen Einfluss auf die an einer zentralen Regenwasserbehandlungsanlage ankommenden AFS63 Frachten aus. Werden größere Teile der Straßenflächen über Bankett-Böschung und Mulden entwässert, sinkt die an der zentralen Behandlungsanlage ankommende AFS63 Fracht deutlich. Betonschutzwände führen tendenziell zu einer Erhöhung der AFS63 Frachten, da weniger in den Straßenseitenraum verdriftet wird. Bei allen anderen potenziellen Einflussgrößen konnte kein deutlicher Zusammenhang hergestellt werden. Dies gilt auch für den durchschnittlichen täglichen Verkehrsstärke (DTV). Hier überlagern sich die einzelnen Faktoren, oder es sind zufällige nicht näher quantifizierbare Einflüsse, aufgrund derer keine eindeutige Beziehung hergestellt werden kann.
Bei der Muldenentwässerung steht eine sehr hohe potenzielle Behandlungsfläche zur Verfügung über die eine hohe und weitgehend vollständige Behandlung des Straßenabflusses möglich ist. Eine nochmalige Behandlung des Muldenabflusses in einer zentralen Filteranlage ist deshalb nicht notwendig. Zukünftig sollte bei der Dimensionierung von RBF die EZG Flächen der Bankett-Mulden-Entwässerung unberücksichtigt bleiben.
Im Median sind in den Absetzanlagen 142 kg/ha/a AFS63 zurückgehalten worden. Die prozentuale Rückhalteleistung bezogen auf die gesamte gemessene AFS63 Fracht im Anlagenzulauf beträgt im Median 65 %. Wie erwartet zeigt sich eine Abhängigkeit zum spezifischen Volumen. Absetzanlagen mit einem spezifischen Volumen von > 200 m³/ha können AFS63-Rückhaltegrade von bis zu > 90 % erzielen. Bei spezifischen Volumen ≤ 40 m³/ha liegt der AFS63-Wirkungsgrad hingegen größtenteils bei ≤ 40 %.
Durch die C2X-Technologie, die aus dem Forschungsumfeld in die Städte einzuziehen beginnt, steht auch die Steuerung der Lichtsignalanlagen vor einem richtungsweisenden Evolutionsschritt. Die grundsätzliche Frage bei der Kommunikation der Fahrzeuge mit der Infrastruktur ist nicht mehr das Ob, sondern das Wann und das Wie. Es sind mehrere technische Wege denkbar, die wiederum unterschiedliche Auswirkungen auf die Städte und Kommunen haben. Zum einen kann die Durchsetzung der C2X-Kommunikation über den zukünftigen 5G-Mobilfunkstandard und die Ausrüstung der Lichtsignalanlagen mit entsprechenden Kommunikationsunits erfolgen, zum anderen ist es auch denkbar, die Lichtsignalanlagen mit Road Side Units (RSU) auszustatten, die eine Kommunikation der Fahrzeuge mittels ETSI ITS-G5 oder C-V2X mit den LSA-Steuergeräten ermöglichen. Beides hat Auswirkungen auf die Betreiber, Hersteller und Planer der Lichtsignalanlagen.
Durch die fortschreitende Digitalisierung eröffnen sich neue Datenquellen zur Detektion des Verkehrsgeschehens im Bereich von lichtsignalgesteuerten Kontenpunkten. Diese technologische Entwicklung kann daher einen maßgeblichen Einfluss auf die Steuerungsverfahren haben. Das Nutzen dieser Möglichkeiten und die entsprechende Anpassung der Steuerungsverfahren ermöglicht es das Potential einer weitblickenden Anlage zu schöpfen und somit früher als bisher auf die Bedürfnisse des Verkehrsgeschehens zu reagieren. Es wäre ein Versäumnis die Verfahren nicht an die Möglichkeiten der neuen Datenquellen, welche C2X bietet, anzupassen und auf diesem Weg, zur Verbesserung des Verkehrsflusses in unseren Städten beizutragen. Daher ist es entscheidend die Steuerungsverfahren den neuen Begebenheiten anzupassen und mit der technologischen Evolution schrittzuhalten.
Eine Herausforderung ist es, diese neuen Möglichkeiten mit bestehenden Steuerungen in Einklang zu bringen, da nicht von hundertprozentiger Ausstattung des Fahrzeugbestands mit C2X-Technologie auszugehen ist. Aufgrund dieses Umstands wurden drei wichtige Voraussetzungen für die Erstellung einer C2X-LSA-Steuerung vorausgesetzt:
• Einfache Implementierung der C2X-Funktionen in bestehende Logiken
• Gleichbehandlung von C2X-Fahrzeugen und konventionellen Fahrzeugen
• Anwendungsfälle/Komponenten sollen komplett in einer Logik umgesetzt werden können
Das Vorgehen des von der BASt finanzierten Projektes „Optimierte Steuerungsstrategien für Lichtsignalanlagen durch die Berücksichtigung der Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (C2X)“ war wie folgt. Zunächst erfolgte die Einführung in den Stand der Wissenschaft und Technik. Es wurden mögliche LSA-Steuerungsverfahren erläutert und auf bereits existierende C2X-Steuerungstrategien für Lichtsignalanlagen näher eingegangen.
Basierend auf dieser Bestandsanalyse wurden bestehende Verbesserungspotenziale aufgezeigt und C2X Anwendungsfälle daraus abgeleitet. Die Anwendungsfälle flossen in ein neu entwickeltes Steuerungsverfahren ein. Dieses Verfahren stellt eine Evolution der Verkehrstechnik dar, weil die konventionelle Logik um eine C2X-Logik erweitert wurde. Die Auswirkungen der Einbeziehung von aktiv versendeten Fahrzeugdaten in die LSA-Steuerung auf den Verkehrsablaufs wurde mittels mikroskopischen Verkehrsflusssimulation untersucht.
Für die Simulation wurden im Projekt drei Laborknotenpunkte ausgewählt außerorts (3-armig), innerorts (3-armig) und innerorts (4-armig). Nach der Erstellung einer als Vergleichspunkt geltenden Festzeit und einer verkehrsabhängigen Steuerung wurden neue C2X-Steuerungsfunktionen entwickelt. Diese Funktionen wurden im Anschluss in die Steuerungslogik eines jedes Laborknotens integriert und somit ein C2X-Steuerungsablauf umgesetzt. Die umgesetzten C2X-Steuerungen wurden im Anschluss unter unterschiedlichen Penetrationsraten und Verkehrsbelastungen in einer mikroskopischen Verkehrsflusssimulation getestet, die Ergebnisse ausgewertet und miteinander vergleichen. Es erfolgte eine Deutung der Ergebnisse und ein Ausblick/Empfehlung.
Grundsätzlich ist hervorzuheben, dass durch die Einbeziehung von C2X-Fahrzeuginformationen die beiden Auswertungskenngrößen, Halte und Verlustzeiten, für alle Knotenpunkte reduziert wurden. Die wichtigsten Ergebnisse können nach Penetrationsrate, Knotenpunktform und Verkehrsbelastung differenziert werden.
Es wurde gezeigt, dass bereits bei geringen C2X-Penetrationsraten signifikante Verbesserungen, im Hinblick auf Umweltbelastungen, durch eine Reduzierung von Halten, und Reisezeitverlusten, erreicht werden können. Hohe Penetrationsraten führten aufgrund der Vielzahl an Fahrzeuginformationen zu Verbesserungen mit einer Reduktion der Verlustzeit von bis zu 18 % und zu einer Reduktion der Halte von bis zu 26 %. Darüber hinaus kann gesagt werden, dass die Ergebnisse von der Knotenpunktform relativ unabhängig sind. Als entscheidender Punkt kristallisierte sich die Phasenanzahl heraus. Bei einer zweiphasigen Steuerung sind die Verbesserungen etwas geringer als im Vergleich zu einer dreiphasigen bzw. 7-phasigen Steuerung. Die Verkehrsbelastungen hatten einen großen Einfluss auf die Ergebnisse. Während sich bei einer hohen Verkehrsbelastung ähnliche Werte wie die einer Festzeitsteuerung bzw. geringe Verbesserungen gegenüber einer konventionellen verkehrsabhängigen Steuerung ergaben, kommt es mit stetiger Verringerung des Verkehrs zu einer immer größer werdenden Diskrepanz zwischen konventioneller verkehrsabhängiger Steuerung und C2X-Steuerung. Bei einer geringen Verkehrsbelastung konnte teilweise über ein Viertel der Halte im Vergleich zu einer konventionellen verkehrsabhängigen Steuerung vermieden werden.
Die Ergebnisse geben eine Richtung vor, welche Potenziale einer C2X-Steuerung unter Einbeziehung von C2X-Daten möglich wären. Da es sich um einen Steuerungszusatz handelt, der an- und abgeschaltet werden kann, ist dieses flexibel einsetzbar. Des Weiteren ist das erstellte Verfahren bereits jetzt in bestehende Steuerungen implementierbar und somit auf der Straße testbar. Die Ergebnisse des Projektes schließen somit die Lücke zwischen der Theorie über mögliche Einsatzzwecke der C2X-Daten und einem Praxistest auf der Straße.
Das vorrangige Ziel dieser Studie war es, zu klären, ob und inwieweit die an Straßen in Deutschland installierten Überflughilfen für Fledermäuse ihre Funktion erfüllen. Der Fokus lag dabei auf schmalen, hohen Konstruktionen entlang des Straßenrandes, insbesondere Zäunen beidseitig der Straße. In einer Standortrecherche wurden neun Überflughilfen ähnlichen Bautyps in unterschiedlichen Naturräumen Deutschlands für die Untersuchung ausgewählt und beprobt. Das Verhalten von Fledermäusen an den Überflughilfen wurde sowohl visuell als auch akustisch erfasst. Hierzu wurden je Überflughilfe an drei Beobachtungspunkten auf einer Straßenseite Aufnahmesysteme positioniert. Die Rufsequenzen in den Audioaufnahmen wurden mit den entsprechenden Videosequenzen synchronisiert, um die Flugbahnen von Fledermäusen zu rekonstruieren und mithilfe einer App zu analysieren. An einer Überflughilfe wurde das großräumige Verhalten der Fledermäuse zusätzlich mittels automatisierter Telemetrie untersucht. Dabei wurden Tiere mit Sendern versehen und ihre Bewegungen an fest installierten Stationen aufgezeichnet.
Die beobachteten Fledermäuse nutzten den Luftraum an den untersuchten Überflughilfen hauptsächlich zur Querung der Straßen, ohne dass eine relevante Sperr- oder Barrierewirkung festgestellt wurde. Eine mögliche Leitfunktion war dabei der Querungsfunktion untergeordnet. Die Wirksamkeit der Überflughilfe wurde als Reduktion des Anteils der Straßenquerungen in kollisionsgefährdeter Höhe definiert und betrug über die Standorte und Arten gemittelt 50 %. Ob eine Fledermaus die Straße in kollisionsgefährdeter Höhe überquerte, wurde dabei signifikant vom Ort der Querung an der Überflughilfe, der Flugrichtung (in Richtung Straße oder von der Straße kommend) und der Starthöhe beim Überflug beeinflusst. Die genannten Zusammenhänge konnten für Mücken- und Zwergfledermäuse gesichert nachgewiesen werden, wobei artspezifische Unterschiede deutlich wurden. Für Mückenfledermäuse wurde in den statistischen Modellen eine geringere Querungssicherheit ermittelt als für Zwergfledermäuse. Arten der Gattung Myotis (nicht auf Artniveau unterschieden) und die Mopsfledermaus wurden seltener aufgezeichnet, zeigten jedoch ähnliche Verhaltenstendenzen. Von den untersuchten standortspezifischen Parametern korrelierten das Verkehrsaufkommen signifikant positiv und die Straßenbreite tendenziell negativ (statistisch nicht signifikant) mit der Querungssicherheit.
Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass der untersuchte Typ von Überflughilfen dazu beitragen kann, die Kollisionsgefahr für Fledermäuse deutlich zu verringern und daher als sinnvolle Minderungsmaßnahme zu bewerten ist. Je nach Konfliktbewertung in einer konkreten Situation ist i. d. R. eine Kombination mit weiteren Maßnahmen, wie Unterführungen, Faunabrücken, Grünbrücken, Aufweitung von Durchlässen oder der Verlängerung von Brücken erforderlich, um das Tötungsrisiko ausreichend zu senken. Die Flugaktivität an den ungeschützten Straßenabschnitten, die an die untersuchten Überflughilfen angrenzten, lag annähernd genauso hoch wie an den Überflughilfen selbst, weshalb bei der Planung auf Positionierung und Gestaltung der Enden ein besonderes Augenmerk gelegt werden sollte. Anzustreben sind eine ausreichende Länge über die ermittelte Austauschbeziehung hinaus, eine Anbindung an andere Querungshilfen oder dichte Vegetation und die spiegelbildliche Positionierung der Zaunenden an beiden Straßenseiten. Im Hinblick auf die optimale Gestaltung einer Überflughilfe wird noch weiterer Forschungsbedarf gesehen. Ebenso zur Frage der Wirksamkeit für akustisch schwer zu erfassende Arten oder in sensiblen Phasen.
Die Wirkung von Lärm wird bislang nahezu ausschließlich anhand des Grades der Belästigung im Verhältnis zum Tag-Abend-Nacht-Lärmindex oder dem energieäquivalenten Dauerschallpegel betrachtet. Im Gegensatz zu Schall hat Lärm jedoch eine subjektive Komponente, deren Objektivierung komplex ist. Insbesondere für Straßenverkehrsgeräusche bestehen noch Forschungslücken für eine differenzierte Betrachtung dieser Wahrnehmungskomponente. Ziel des Vorhabens war es daher, die Anwendbarkeit psychoakustischer Parameter zur Bewertung von Straßenverkehrsgeräuschen zu prüfen und die wahrnehmungsbezogene Wirksamkeit des gängigen Maßnahmenspektrums gegen Straßenverkehrslärm jenseits der Reduzierung des Schalldruckpegels zu explorieren. Hierfür wurden in drei aufeinander aufbauenden Studien Straßenverkehrsszenen akustisch hochwertig und realistisch in einer virtuelle Testumgebung präsentiert, um a) Attribute für Straßenverkehrsgeräusche zu erheben, b) daraus ein Modell für Beschreibungsdimensionen zu erarbeiten sowie Prädiktionsmodelle auf Basis psychoakustischer Kenngrößen zu berechnen und c) durch audio-visuelle Modifikationen der ursprünglichen Straßenverkehrsszenen herkömmliche und neuartige Lärmschutzmaßnahmen zu untersuchen. Die Studienergebnisse zeigen deutlich, dass Menschen Lärm auf mehreren Dimensionen wahrnehmen, die interindividuell Bestand haben. Für die Erhebung dieser Dimensionen wurde ein Fragebogen entwickelt, der eine umfassende qualitative Beurteilung des Höreindrucks ermöglicht. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Wahrnehmungsdimensionen zu einem gewissen Anteil anhand messbarer psychoakustischer Parameter bestimmen lassen. Damit können Messungen qualitativ besser eingeordnet werden. Mit den entwickelten Modellen und Instrumenten konnten die Unterschiede in der Wirksamkeit verschiedener Lärmminderungsstrategien herausgestellt und die Wirkungsweise innovativer Ansätze untersucht werden.
Die gesetzliche Lärmvorsorge und auch die Lärmsanierung an Straßenverkehrswegen erfolgt in Deutschland auf Basis von berechneten Schallpegeln an schutzbedürftiger Bebauung und deren Vergleich mit Grenz- oder Auslösewerten. Die verbindlichen Rechenverfahren der Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS-90 bzw. seit 2021 RLS-19) legen für die Berechnung eine schallausbreitungsgünstige Wetterlage zugrunde. Jedoch hängen Immissionspegel und somit die Intensität der Lärmbelastung auch von den momentanen Wetterbedingungen im Ausbreitungsweg ab. Diese meteorologischen Ausbreitungsbedingungen sind somit situationsabhängig unterschiedlich und werden in diesen Rechenverfahren zugunsten einer oberen Abschätzung der Belastung der Betroffenen nicht berücksichtigt.
In einem Forschungsvorhaben der Bundesanstalt für Straßenwesen aus dem Jahr 2020 wurden die vorhandenen Methoden zur Berücksichtigung der Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung in Rechenverfahren zusammengetragen und dargestellt. Darauf aufbauend wurde ein praktikables und einfaches Verfahren zur Beachtung des Einflusses der Meteorologie auf Basis der Ergebnisse von Langzeitmessungen an einem Messstandort (Sulzemoos) vorgeschlagen. Der Vorschlag nutzt als Grundlage das Berechnungsverfahren nach RLS-90 bzw. RLS-19 und ermöglicht eine auf die Wetterbedingungen angepasste Korrektur der Lärmprognose. Anstatt die meteorologischen Einflüsse direkt, im Sinne ihrer physikalischen Prozesse, im Modell zu beschreiben macht es sich die vorgeschlagene Methode zu Nutzen, dass unterschiedliche meteorologische Bedingungen zu unterschiedlich starker Dämpfung führen. Der in diesem Vorgängervorhaben unterbreitete Vorschlag sieht daher eine Parametrisierung der Koeffizienten des Boden- und Meteorologiedämpfungsterms der RLS mit Einführung einer Zahl von Dämpfungsklassen vor. Als Ausblick des Vorgängervorhabens wurde eine Verifizierung der Methode durch Messungen und Rechnungen an unterschiedlichen Standorten mit unterschiedlichen meteorologischen Verhältnissen sowie eine Vertiefung der Methode durch Einbeziehung von Situationen mit Abschirmungen durch Hindernisse empfohlen.
In dem vorliegenden Nachfolgevorhaben wurde die Umsetzung der Methode in der Praxis erprobt und die Datenbasis für die Parameter der Korrektur sowohl durch weitere Daten an anderen Standorten als auch durch Erweiterung des Anwendungsbereichs gefestigt. Dafür wurden auch auf Anregungen und Empfehlungen eines Expertenkreises im Rahmen eines Fachgesprächs exemplarische Anwendungsfälle recherchiert, anhand derer die Erprobung erfolgen sollte.
In vier ausgewählten Untersuchungsgebieten wurden messtechnische Erhebungen der Straßenverkehrsgeräusche, der Verkehrszahlen und der meteorologischen Parameter durchgeführt. Dabei wurde ein Gebiet zur Verifizierung der Korrekturmethode, zwei Untersuchungsgebiete zur Erweiterung des Anwendungsbereichs auf Starkwindsituationen und ein Untersuchungsgebiet zur Einbeziehung der Abschirmwirkung unter verschiedenen meteorologischen Randbedingungen gewählt. In diesen vier Untersuchungsgebieten wurden zur Verifizierung der Korrekturmethode sowohl die Messungen klassiert nach meteorologischen Situationen ausgewertet als auch die rechnerische Korrekturmethode in einer praxisnahen Anwendung erprobt.
Bei den messtechnischen Auswertungen war der Umfang der im Sinne der Fragestellung auswertbaren Daten eingeschränkt. Zum einen konnten die Messungen im Abschirmgebiet aufgrund eines Gerätedefekts nicht im beabsichtigten Sinn ausgewertet werden, zum anderen ergaben sich bei den Windgebieten mit geringer Verkehrsmenge keine abgesicherte Möglichkeit der Klassierung der Messdaten in meteorologische Situationen, da die zur Normalisierung verwendeten Zählstellendaten der Verkehrsmenge in einem zu groben Zeitraster vorlagen.
Zur Klassifizierung der verwertbaren Messdaten wurden zwei Methoden zur Datenerhebung dargestellt. Für das vorliegende Vorhaben liegen Daten des ICON-D2-Modells des Deutschen Wetterdienstes (DWD) vor. Für den allgemeinen Anwendungsfall muss auf frei zugängliche Daten zurückgegriffen werden. Da diese keine Angaben zur Stabilität enthalten, wurde eine alternative Methode zur Klassifizierung der Stabilität anhand der frei zugänglichen Daten vorgeschlagen.
Die derart nach meteorologischen Situationen klassifizierten Messdaten wurden den Ergebnissen der rechnerischen Korrekturmethode basierend auf dem bisherigen Vorschlag gegenübergestellt. Die Messergebnisse bestätigen im Wesentlichen die Anwendung der Dämpfungsklassen. Auf Basis der Messergebnisse und weiterer theoretischer Überlegungen wurden jedoch Anpassungen der Zuordnungstabellen der meteorologischen Situationen in Dämpfungsklassen von p2 (ausbreitungsbegünstigend) bis m4 (ausbreitungsungünstig) vorgenommen.
Unter anderem zeigte sich, dass für die Erweiterung des Anwendungsbereichs auf Starkwindsituationen, die eine weitere Pegelerhöhung im Mitwindbereich erwarten ließ, zwar die entsprechenden Situationen messtechnisch erfasst werden konnten, die hohen Windgeschwindigkeiten jedoch generell eine Überdeckung der Straßenverkehrsgeräusche durch windinduzierte Geräusche verursacht. Dementsprechend konnte keine zusätzliche Dämpfungsklasse, die eine besonders günstige Schallausbreitung der Straßenverkehrsgeräusche bei hohen Windgeschwindigkeiten in Mitwindrichtung berücksichtigt, begründet werden. Vielmehr wird eine Begrenzung der Dämpfungsklassen für hohe Windgeschwindigkeiten auf die auch bisher schallausbreitungsgünstigste Klasse p2 empfohlen. Weiterhin wurden u.a. für Querwindsituationen die Dämpfungsklassen aufgrund von theoretischen Überlegungen erweitert und bereinigt. Beispielsweise ergibt sich die im Vorgängervorhaben bei den Messergebnissen festgestellte Abhängigkeit der Dämpfungsklasse von der Windgeschwindigkeitsklasse bei Querwind nur durch Abweichungen der Windrichtungsverteilung von einer Gleichverteilung.
Die rechnerische Anwendung der Korrekturmethode wurde dann mit den anhand der Untersuchungsergebnisse angepassten Klassenzuordnung wiederholt. Die anhand der angepassten Korrekturmethode ermittelten Rechenergebnisse führen dementsprechend zu einer verbesserten Übereinstimmung mit den Messungen.
Abschließend wurde ein Textvorschlag für eine allgemeinverständliche Handlungsempfehlung erstellt.
Die Verkehrsbeeinflussung auf Autobahnen erfolgt mittels proaktiver und reaktiver Maßnahmen, die z.B. über Streckenbeeinflussungsanlagen (SBA) umgesetzt werden können. Die Grundlage hierfür bilden die Messdaten der lokalen Verkehrsdatenerfassung (VDE), die derzeit an Messquerschnitten (MQ) erfolgt, in der Regel in Abständen von 1,5 bis 2,5 km. Allgemein profitiert die Erkennung von Verkehrssituationen davon, je besser die räumlich-zeitliche Datengrundlage ist, da z. B. Verkehrsdichtewellen hochgenau identifiziert und ihre Verläufe beobachtet werden können. Derzeit kommen hauptsächlich reaktive Maßnahmen zur Anwendung, da räumlich-zeitlich hochaufgelöste Daten, die für eine möglichst gute Verkehrs(zustands)prognose benötigt werden, noch nicht bzw. nicht flächendeckend und mit ausreichender Qualität vorliegen und somit auch wenige Erfahrungen mit einer solchen Datengrundlage bestehen. Für proaktive Maßnahmen werden häufig kurzfristige bis mittelfristige Verkehrszustandsprognosen bemüht. Diese Voraussagen könnten durch räumlich-zeitlich detailliertere Daten verbessert werden.
Um weitere Erkenntnisse zu einer solchen Datenerfassung mit hohem Detaillierungsgrad zu generieren, wurde in diesem Forschungsvorhaben ein Erhebungskonzept erarbeitet, mit dem Daten in entsprechenden Detaillierungsgrad erfasst werden können und welches für spezifische Einsatzmöglichkeiten robust, ausreichend genau und wirtschaftlich ist, um es vor allem für SBA-Optimierungen einzusetzen. Das Konzept wurde an ausgewählten Untersuchungsstrecken (je ein Streckenabschnitt mit und ohne SBA) getestet. Mit dieser Datengrundlage wurde eine Methodik entworfen, mittels der die Wirksamkeit von SBA bewertet werden kann. Als weiteres Ergebnis dieser Untersuchung werden Empfehlungen für den Einsatz der verschiedenen, untersuchten Erhebungsmethoden (für Offline-Analysen der SBA-Wirksamkeit und einen Online-Einsatz) gegeben sowie ein Ausblick, wie diese Daten zukünftig genutzt werden könnten.
Das entwickelte Erhebungskonzept wurde an einem Streckenabschnitt auf der A44 zwischen der AS Unna-Ost und dem AK Werl umgesetzt. Merkmale dieser Referenzstrecke sind eine Länge des Streckenabschnitts zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anschlussstellen von bis ca. 13 km, ein MQ-Abstand im Bestand von ca. 1,5 km, ein Querschnitt mit durchgehend zwei Fahrstreifen und Aggregationsintervalle der lokalen Messdaten in der Verkehrsrechnerzentrale von einer Minute. In der Untersuchung wurde die lokale Verkehrsdatenerfassung der SBA für 14 Tage durch Seitenradar-Detektoren (SRD) so ergänzt, dass je Fahrtrichtung auf 2,5 km eine Verdichtung der lokalen Verkehrsdatenerfassung auf MQ-Abstände von 250 m vorlag. Des Weiteren wurden an zwei Tagen im selben Zeitraum für jeweils ca. drei Stunden Kameras mit Automatic Number Plate Recognition- (ANPR-) Technik zur Reisezeitmessung über Kennzeichenanalyse an zwei Querschnitten mit ca. einem Kilometer Abstand installiert sowie für den gesamten Zeitraum und Streckenabschnitt hochaufgelöste Floating Car Data (FCD) zugekauft. Für einen Teilabschnitt von ca. 1,5 km Länge wurden im gleichen Zeitraum wie die ANPR-Systeme mit Drohnen an vier Standorten gleichzeitig und mit überlappenden Sichtbereichen Luftbildaufnahmen vom Verkehr gemacht.
Die so erhobenen Daten liegen je Erhebungsmethode in jeweils spezifischer Kombination räumlich-zeitlicher Diskretisierung vor. Für eine integrierte Analyse wurden die Daten in eine Datenbank überführt und in ein einheitliches räumlich-zeitliches Raster aufbereitet. Hierfür wurde der gesamte Streckenabschnitt in Segmente mit einer Länge von 250 m bei Zeitschritten von 10 s aufgeteilt, die wiederum in Subsegmente von 25 m Länge und 1 s unterteilt waren.
Die Datenauswertungen ergaben:
•Mit einer Verdichtung der lokalen VDE durch SRD können hochwertige lokale Geschwindigkeitsinformationen gesammelt werden. Auch die Verkehrsmengendetektion gelingt an zweistreifigen Richtungsfahrbahnen recht zuverlässig, bedarf aber gewisser Maßnahmen zur Qualitätssicherung. Der Einsatz von SRD ist sowohl für den Online-als auch für den Offline-Betrieb geeignet. Aus wirtschaftlichen Gründen ist die Anzahl der Geräte und somit auch der Erfassungsbereich bzw. der Verdichtungsgrad anwendungsbezogenen Begrenzungen unterworfen.
•Reisezeiten aus ANPR weisen eine sehr hohe Güte auf. Das gilt prinzipbedingt auch für größere Abstände zwischen zwei ANPR-Querschnitten, die jedoch Einbußen hinsichtlich räumlicher Auflösung und größere zeitliche Latenzen nach sich ziehen. Letztgenannter Punkt ist insbesondere bei Online-Anwendungen zu beachten. Reisezeiten aus ANPR als Ergänzung zur lokalen Verkehrsdatenerfassung sind daher sowohl für den Offline- als auch für den Online-Einsatz wertvoll.
•Hochaufgelöste (Basis Einzelfahrzeuge) FCD bilden Verkehrsabläufe und -zustände auf Basis von Geschwindigkeitsdaten im Streckenverlauf ab. Obwohl FCD nur für eine kleine Teilmenge des Verkehrs vorliegen, konnte in dieser Untersuchung beobachtet werden, dass diese Teilmenge bereits ausreicht, um räumlich-zeitlich sehr detaillierte Informationen zum Verkehrszustand zu gewinnen, insbesondere im räumlich-zeitlichen Umfeld um verkehrliche Störungsereignisse. Die Kopplung dieser Daten mit lokalen Verkehrsdaten ermöglicht die Schätzung von über das Fahrzeugkollektiv summierter Reisezeiten. FCD als Ergänzung zur lokalen Verkehrsdatenerfassung sind somit sowohl für den Offline- als auch für den Online-Einsatz wertvoll.
•Die Daten aus den mit Drohnen aufgenommenen Luftbildern zeigen eine besonders gute räumlich-zeitliche Auflösung der Verkehrskenngrößen für das gesamte Verkehrskollektiv. Durch den großen Organisations- und Personalaufwand ist der Einsatz von Drohnen jedoch nur auf einen sehr eingeschränkten Strecken- (max. 3 km) sowie Zeitbereich (max. 3 Stunden) und auch lediglich für Offline-Anwendungen zu empfehlen, wenn detaillierte Erkenntnisse zum beobachteten Engpass gewonnen werden sollen.
Das hier entwickelte Erhebungskonzept bzw. einzelne der vorgestellten Erhebungsmethoden eignen sich grundsätzlich auch für die Anwendung auf anderen Strecken. Für jede Erhebungsmethode sind die spezifischen Randbedingungen für den vorliegenden Einsatzzweck zu prüfen und die tatsächliche Wirtschaftlichkeit der Maßnahme zu prüfen.
Im hier dokumentierten Forschungsprojekt sollten Wirksamkeitsuntersuchungen von Streckenbeeinflussungsanlagen (SBAs) und Zuflussregelungsanlagen (ZRAs) zusammengetragen werden, die seit dem Jahr 2000 in Deutschland durchgeführt wurden, um sie nachfolgend einer Metaanalyse zu unterziehen und daraus unter Einbeziehung des Stands von Wissenschaft und Technik Empfehlungen für die Weiterentwicklung von SBA- und ZRA-Bewertungsverfahren abzuleiten.
Gemäß Literaturanalyse sind summierte Reisezeiten und Unfallzahlen als geeignete Kenngrößen zur monetarisierten SBA- und ZRA-Bewertung im Hinblick auf Verkehrsfluss und Verkehrssicherheit. Unfallzahlen können direkt erhoben, Reisezeiten können gemessen oder in ausreichender Qualität aus lokalen Verkehrsdaten oder FCD geschätzt werden. Damit wird der Einsatz komplexer Verkehrsmodelle vermieden, die eine detaillierte Kenntnis der VBA- und ZRA-Wirkungen voraussetzen würden. In Bezug auf Umweltwirkungen weist der Stand der Wissenschaft und Technik die Verwendung von Emissionsmodellen als vielversprechend aus, in die makroskopische Verkehrsdaten eingehen.
Es können für SBAs und ZRAs je elf Dokumente zusammengetragen, die die Wirksamkeit der Anlagen anhand von Vorher-Nachher-Vergleichen untersuchen. Dabei sind die vorliegenden Studien formal heterogen: Manche SBA-Studien betrachten Kenngrößen des Verkehrsflusses, andere alternativ das Störungsgeschehen, manche weder das eine noch das andere. Nicht alle ZRA-Studien untersuchen Sicherheitswirkungen.
Es wird ein Konzept zur Metaanalyse von SBA- und ZRA-Wirksamkeitsuntersuchungen erarbeitet, umfassend erläutert und angewandt. Aufgrund der Studienlage können aber keine aggregierten Erkenntnisse zur SBA- oder ZRA-Wirksamkeit abgeleitet werden, so dass keine Empfehlungen für Ex-ante-Wirksamkeitsschätzungen erarbeitet werden können.
Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse wird eine Weiterentwicklung der Verfahren zur Ex-post-Wirksamkeitsanalyse von SBAs und ZRAs vorgeschlagen:
> Bezüglich der Verkehrssicherheit wird das Vorgehen zur Ermittlung der Veränderung von Unfallkosten gemäß dem bestehenden FGSV-Regelwerk empfohlen – unter besonderer Beachtung von Veränderungen zwischen den Vergleichszeiträumen z. B. infolge allgemeiner Trends oder Veränderungen im relevanten Umfeld der Untersuchungsstrecke.
> Bezüglich des Verkehrsflusses wird die Verwendung eines Verfahrens aus der Literatur empfohlen, das aus lokalen Daten einer SBA Reisezeitsummen schätzt, monetarisiert und vergleicht. Das Verfahren wird für alternative Datenquellen geöffnet und ist somit auch für ZRAs anwendbar.
> Bezüglich der Umweltwirkungen wird der Einsatz des etablierten Modells HBEFA zur Ermittlung von Klimagas- und Luftschadstoffemissionen vorgeschlagen. Die erforderlichen Eingangsdaten stehen bereits aus der Verkehrsflussuntersuchung zur Verfügung
Bei der Anwendung der Verfahren ist der Kontext zu berücksichtigen, in dem die Datenerfassung erfolgte. Er umfasst z. B Informationen zur Trassierung, zu besonderen Witterungsbedingungen, zu Arbeitsstellen oder zu gültigen Verkehrsregeln in den Vergleichszeiträumen.
Wenn künftige Untersuchungen einheitlich nach den vorgeschlagenen Verfahren durchgeführt werden, können künftige Metaanalysen aussichtsreich durchgeführt werden und zur Verbesserung auch von Ex-ante-Wirksamkeitsschätzungen führen. Die statistische Belastbarkeit so gewonnener Erkenntnisse wird jedoch eine Herausforderung bleiben.
Analyse und Entwicklung leistungsfähiger Einfahrttypen ohne Fahrstreifenaddition für Autobahnen
(2024)
In der Untersuchung wurden der Verkehrsablauf und die Verkehrssicherheit an Doppeleinfahrten, Einfahrten mit überlangem Einfädelungsstreifen sowie Sonderlösungen für hoch belastete Einfahrten analysiert. Dazu wurden bereits realisierte Lösungen hinsichtlich des Verkehrsablaufs und der Verkehrssicherheit empirisch analysiert sowie eine weitere fiktive Lösung entwickelt und anhand mikroskopischer Verkehrsflusssimulationen bewertet. Die Analyse des Verkehrsablaufs an den untersuchten Einfahrten erfolgte sowohl anhand der Daten von Dauerzählstellen und Verkehrserhebungen als auch mithilfe mikroskopischer Verkehrsflusssimulationen mit dem Programm BABSIM.
Im Ergebnis der Analyse des Verkehrsablaufs zeigte sich, dass Doppeleinfahrten sowohl an der zweiten Einfahrt als auch in der gesamtheitlichen Betrachtung eine hohe Kapazität aufweisen. Mithilfe der mikroskopischen Verkehrsflusssimulation konnte ermittelt werden, dass sich eine Verlängerung des Einfädelungsstreifens positiv auf die Kapazität von Einfahrten vom Typ E 1 an zweistreifigen Richtungsfahrbahnen mit hohem Schwerverkehrsanteil auswirken kann. Die vollständige Länge der verlängerten Einfädelungsstreifen wird jedoch nur in geringem Umfang durch die einfahrenden Fahrzeuge genutzt.
Die Unfallanalyse ergab, dass die mittleren Unfallraten und Unfallkostenraten sowohl an den untersuchten Doppeleinfahrten als auch an den Einfahrten mit verlängertem Einfädelungsstreifen unauffällig sind. Als signifikante Einflussgrößen auf das Unfallgeschehen an Doppeleinfahrten stellten sich die Verkehrsbelastung der beiden Einfahrtrampen sowie das Verhältnis zwischen dem DTV der Einfahrtrampen und der Hauptfahrbahn unterhalb der Doppeleinfahrt heraus. Eine Abhängigkeit des Unfallgeschehens von der Länge des Einfädelungsstreifens konnte an Einfahrten mit verlängertem Einfädelungsstreifen nicht festgestellt werden. An allen untersuchten Einfahrttypen sind als Unfalltypen und Unfallarten Unfälle im Längsverkehr bzw. Zusammenstöße mit vorausfahrenden Fahrzeugen am häufigsten registriert worden.
Aus den Erkenntnissen zum Verkehrsablauf und zum Unfallgeschehen wurden Empfehlungen für die Entwurfsgestaltung und die verkehrstechnische Bemessung hochleistungsfähiger Einfahrten ohne Fahrstreifenaddition abgeleitet.
Im Rahmen der Untersuchung wurden Kapazitäten, q-v-Diagramme und Unfallkenngrößen für Arbeitsstellen längerer und kürzerer Dauer auf Autobahnen ermittelt. Die Ergebnisse können in die Parametrierung eines Verkehrsanalysesystems zur Bewertung der Auswirkungen von Arbeitsstellen auf den Verkehrsablauf und die Verkehrssicherheit im Rahmen der Baubetriebsplanung auf Bundesautobahnen einfließen.
Für die empirische Kapazitätsanalyse wurden Verkehrsdaten von Zählstellen im Zulauf von 40 Arbeitsstellen längerer Dauer und 111 Arbeitsstellen kürzerer Dauer mit unterschiedlichen Verkehrsführungen ausgewertet. Die Ermittlung der Kapazitäten und q-v-Diagramme an Arbeitsstellen längerer Dauer orientierte sich dabei an der Methodik zur Herleitung der Kapazitätswerte und q-v-Beziehungen im Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen (HBS). Die Kapazität von Arbeitsstellen kürzerer Dauer wurde durch die Auswertung der Verkehrsstärken im Stauabfluss ermittelt. Aus den Ergebnissen der empirischen Analysen wurden standardisierte Kapazitätswerte abgeleitet. Als maßgebende Einflussgrößen auf die Kapazität von Arbeitsstellen längerer Dauer wurden die Lage innerhalb oder außerhalb von Ballungsräumen, das Vorhandensein einer Fahrbahnteilung, die Fahrstreifenbreite sowie der Schwerverkehrsanteil und die Steigung identifiziert. In Arbeitsstellen kürzerer Dauer bestimmen die Lage innerhalb oder außerhalb von Ballungsräumen und die Seite des Fahrstreifeneinzugs maßgeblich die Kapazität.
Für die Ermittlung von Unfallkostenraten und Unfallraten wurde das Unfallgeschehen in 141 Arbeitsstellen längerer Dauer und rund 21.000 Arbeitsstellen kürzerer Dauer mit unterschiedlichen Verkehrsführungen analysiert. Dabei erfolgte eine Betrachtung einzelner Bereiche innerhalb der Arbeitsstellen (Zulauf, Überleitung/Verschwenkung, Innenbereich, Rückleitung/Rückverschwenkung), für die differenzierte Unfallkostenraten und Unfallraten bestimmt wurden.
Luftschadstoffmessungen im gesamten Bundesgebiet zeigen, dass die in der „Richtlinie 2008/50/EG über Luftqualität und saubere Luft für Europa“ festgelegten Grenzwerte für einige Luftschadstoffe insbesondere an verkehrsnahen Standorten zum Teil stark überschritten oder erreicht werden (Hot-Spots). An vielen dieser Hot-Spots liegen messtechnisch nachgewiesene Überschreitungen des NO2-Jahresmittelgrenzwertes von 40 µg/m³ vor und werden von Modellrechnungen auch für die nächsten Jahre prognostiziert.
In der vorliegenden Untersuchung wurden exemplarisch für die Ballungsräume Hamburg, Duisburg und Frankfurt am Main verkehrsträgersübergreifende Emissions- und Immissions-modellierungen für den Hintergrund in einer Auflösung von 500 m mal 500 m vorgenommen. Für diese Ballungsräume wurden detaillierte Emissionsberechnungen für die Verkehrsträger Straße, Schiene, Schiff und Flug für das Analysejahr 2016 erstellt.
Zusätzlich wurden spezifische Szenarien im Verkehrssektor für die Jahre 2025 und 2030 entwickelt. Dies beinhaltet die Trendprognose und im Vergleich mit dem Trend vier verschiedene Szenarien:
Szenario 0: Trendszenario
Szenario I: Verbesserung Motorentechnik, verstärkte Nutzung alternativer Kraftstoffe und Elektromobilität
Szenario II: Verkehrsverlagerung im Güterverkehr
Szenario III: Verkehrsvermeidung / Optimierte Verkehrsflüsse
Szenario IV: Maximales Kombi-Szenario
Um die Auswirkung der Emissionsänderungen auf die Luftqualität im städtischen Hintergrund zu bewerten, wurden für das Analysejahr 2016 und für die Szenarien Ausbreitungsrechnungen mit dem EURAD Modellsystem (Europäisches Ausbreitungs- und Depositionsmodell) in den Modellgebieten durchgeführt.
Die Modellrechnungen mit dem EURAD Modell wurden für einen kompletten Jahreszyklus 2016 und für die Prognose Szenarien durchgeführt.
Die wichtigsten Befunde für die Luftqualität im städtischen Hintergrund sind Folgende:
Analyse Jahr 2016:
Die Belastung der Luft durch Emissionen im Verkehrssektor ist besonders bei den Stickoxiden ausgeprägt.
Im Ballungsraum Hamburg ist der Schiffsverkehr und der Straßenverkehr dominant
Im Ballungsraum Duisburg ist der Straßenverkehr besonders ausgeprägt
Im Ballungsraum Frankfurt ist der Straßenverkehr und der Flugverkehr am stärksten ausgeprägt.
Der Belastung durch den Schienenverkehr spielt in allen drei Ballungsräumen nahezu keine Rolle
Szenarien:
Es sind deutliche Reduktionen in den Stickoxiden durch prognostizierte verminderte Emissionen besonders im Straßenverkehr für alle Ballungsräume zu sehen.
Im Ballungsraum Hamburg ist zusätzlich noch eine verminderte Belastung durch SO2 im Schiffsverkehr zu sehen.
Im Ballungsraum Frankfurt sind höhere SO2 Konzentrationen durch erhöhte Emissionen im Flugverkehr zu beobachten.
Die stärksten Veränderungen (Minderungen) sind für die Szenarien I und für die Kombination aller Szenarien (IV) zu sehen.
Eine Verbesserung der Luftqualität wird bereits deutlich durch die bereits heute beschlossenen Maßnahmen (Szenario 0) erzielt.
Die zusätzlichen Maßnahmen (Szenarien I bis IV) bewirken darüber hinaus nur geringe Minderungen der Schadstoffbelastung im mittleren Hintergrundniveau der Ballungsräume
Ziel des Forschungsvorhabens war es, eine mögliche Gleichwertigkeit der Gebrauchseigenschaften von Asphalten unter Verwendung gummimodifizierter Bindemittel und polymermodifizierter Bindemittel nachzuweisen.
Es wurden Asphalte mit gummimodifizierten Bindemitteln und mit einem polymermodifizierten Bindemittel vergleichend untersucht. Dafür wurden Untersuchungen zur Ansprache des Kälte-, des Steifigkeits-, des Ermüdungs-, und des Verformungsverhaltens bei Wärme sowie zur Ermittlung des Korn- und Substanzverlusts und zum Griffigkeitsverhalten durchgeführt.
Im Laboratorium wurden Asphalte der Sorten SMA 8 S, AC 16 B S und PA 8 jeweils mit vier gummimodifizierten Bindemitteln und einem polymermodifizierten Bindemittel hergestellt. Als gummimodifizierte Bindemittel wurden jeweils zwei im Nassverfahren (Großmaßstab) hergestellte Fertigprodukte (GmB) und zwei im Laboratorium „im Trockenverfahren“ gemischte gummimodifizierte Bindemittel (GmBT) verwendet. An den für die Labormischungen eingesetzten Bindemitteln wurden Bindemittelkenndaten ermittelt.
Weiterhin wurden durch den Auftraggeber überreichte Rückstellproben untersucht. Dabei handelte es sich um sieben Proben der Asphaltmischgutsorte SMA 8 S (sechs Varianten mit GmB(T) und eine Variante mit PmB) sowie zwei Rückstellproben der Sorte AC 11 D S (eine Variante mit GmB(T) und eine Variante mit PmB).
Im Hinblick auf eine Bewertung der einzelnen Asphalteigenschaften bzw. ermittelten Kenngrößen wurden mathematisch-statistische Verfahren angewandt.
Zusammenfassend können anhand der statistischen Auswertung der untersuchten Asphalteigenschaften abschließend nicht durchgängig signifikante Unterschiede (Vor- bzw. Nachteile) zwischen den Asphalten einer Sorte mit den hier eingesetzten gummimodifizierten Bindemitteln und mit dem eingesetzten polymermodifizierten Bindemittel über alle untersuchten Asphalteigenschaften erkannt werden.
Es kann daher von einer Gleichwertigkeit der Gebrauchseigenschaften von Asphalten unter Verwendung gummimodifizierter Bindemittel und polymermodifizierter Bindemittel ausgegangen werde. Das Ziel des Forschungsvorhabens konnte somit erreicht werden.
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.
Wissenschaftliche Begleitung des digitalen Testfelds auf der A9 zwischen München und Nürnberg
(2023)
Die Digitalisierung ist ein weltweiter Megatrend, der Wirtschaft und Gesellschaft beeinflusst und grundlegend verändert. Auch im Verkehrs- und Mobilitätsbereich geht damit in vielerlei Hinsicht ein Wandel einher.
Das Digitale Testfeld Autobahn (DTA) bietet die Möglichkeit in einem realen Umfeld neue technologische Entwicklungen im Bereich des automatisierten und vernetzten Fahrens sowie der intelligenten Straßeninfrastruktur zu erproben. Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) hat das DTA gemeinsam mit dem Freistaat Bayern, dem Verband der Automobilindustrie e.V. (VDA) und dem Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e.V. (Bitkom) im Jahr 2015 initiiert. Die Maßnahmen, die auf dem DTA durchgeführt werden, sind den zwei thematischen Bereichen „Automatisiertes und vernetztes Fahren“ und „Intelligente Infrastruktur“ zugeordnet.
Das Projekt „Wissenschaftliche Begleitung für das Digitale Testfeld auf der A9 zwischen München und Nürnberg“ untersucht, begleitet und unterstützt den Bereich „Intelligente Infrastruktur“. Der Abschlussbericht gibt einen Überblick über die Erkenntnisse und Ergebnisse, die im Rahmen des DTA erzielt worden sind. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Maßnahmen, die dem Teilbereich der „Intelligenten Infrastruktur“ zuzuordnen sind. Jede der Maßnahmen wird zunächst für sich betrachtet und bewertet bevor abschließend ein Gesamtresümee gezogen wird. Die Darstellungstiefe geht von der einfachen Beschreibung inklusive einer Bewertung, teilweise basierend auf den maßnahmeninternen Evaluierungsergebnissen, bis hin zur vertieften Darstellung mit eigens für die Maßnahmen aufgesetzten, wissenschaftlich fundierten Evaluierungs- und Bewertungsarbeiten. Durch die vorgenommenen Evaluierungsarbeiten an den einzelnen Maßnahmen konnten einerseits Effekte für verkehrliche Wirkungen aufgezeigt und andererseits weitere Erkenntnisse für die Weiterverfolgung bzw. Umsetzung der Maßnahmenideen gewonnen werden. Ergänzend erfolgt eine übergreifende Betrachtung über alle Maßnahmen hinweg, u.a. hinsichtlich Synergien und Wechselwirkungen. Ebenfalls sind neue Projektansätze, Ideen bzw. Technologien, die im Zusammenhang mit den Themen im Bereich Intelligente Infrastruktur stehen, im Rahmen des wissenschaftlichen Begleitungsprojekts betrachtet und bewertet worden.
Radverkehr ist ein wichtiger Teil eines städtischen Gesamtverkehrskonzepts und Lichtsignalanlagen sind unverzichtbare Einrichtungen in städtischen Straßennetzen zur Steuerung des Verkehrsablaufs. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, den Verkehrsablauf an signalisierten Knotenpunkten mit hohem Radverkehrsaufkommen zu analysieren und darauf aufbauend praxistaugliche Ergänzungen für das Berechnungsverfahren nach dem HBS 2015 zu entwickeln.
Zur Analyse des Verkehrsablaufs wurden empirische Untersuchungen des Fahrverhaltens an ausgewählten Knotenpunkten in Berlin, Freiburg und München durchgeführt. Dazu wurden das Verhalten und insbesondere Fahrprofile von Radfahrern aus Videobeobachtungen mit Verfahren der automatischen Bildverarbeitung erhoben und zu Kenngrößen, wie beispielsweise Beschleunigungsfunktionen und Zeitbedarfswerten, weiterverarbeitet. Diese Kenngrößen waren die Grundlage für die Kalibrierung und die Validierung von mikroskopischen Simulationsmodellen, die zur Erzeugung von weiteren Daten für die Entwicklung der Berechnungsverfahren genutzt wurden. Insgesamt wurden vier Simulationsszenarien untersucht, wobei Radverkehrsstärken, Kfz-Verkehrsstärken, Umlaufzeiten und Freigabezeitanteile systematisch variiert wurden. Auf Basis der Ergebnisse der Empirie und Simulationsuntersuchungen wurden Ergänzungen für das bestehende Berechnungsverfahren abgeleitet. Für den Radverkehr auf eigenen Radverkehrsanlagen wurden Zeitbedarfswerte (zur Ermittlung von Kapazitäten) in Abhängigkeit der Breite der Radverkehrsanlage ermittelt. Für den Kfz-Verkehr wurde der Einfluss des Radverkehrs für folgende Konstellationen formal beschrieben: Behinderung von geradeausfahrenden Kfz durch Radverkehr auf aufgeweiteten Radaufstellstreifen, Belegungszeit der Furt durch Radfahrer bei bedingt verträglich rechtsabbiegenden Kfz und das Durchsetzen von entgegenkommenden Radfahrern durch bedingt verträglich linksabbiegende Kfz.
Nicht an allen Straßen ist es vor allem aufgrund der zur Verfügung stehenden Querschnittsbreiten möglich eine Radverkehrsanlage einzurichten. Für Straßen mit Mischverkehr ohne Schutzstreifen stellen sich dabei die Fragen, welche objektive Sicherheit der Mischverkehr für den Radverkehr gewährleistet, wo verschiedene Mischverkehrsführungen umgesetzt und wie diese akzeptiert werden.
Die vorliegende Untersuchung thematisiert reine Mischverkehrsführungen ohne Schutzstreifen. Nicht Bestandteil der Analysen sind daher parallel für den Radverkehr freigegebene Gehwege, bauliche Radwege ohne Benutzungspflicht oder Piktogrammketten o. ä. auf der Fahrbahn. Untersucht werden Streckenabschnitte innerörtlicher Hauptverkehrsstraßen zwischen zwei Hauptverkehrsknotenpunkten. Die Untersuchungsabschnitte beinhalten Anschlussknotenpunkte. Die Annäherungsbereiche an Hauptverkehrsknotenpunkten werden in der Unfallanalyse separat berücksichtigt.
Die Untersuchung umfasste eine makroskopische Unfallanalyse der amtlichen Straßenverkehrsunfallstatistik, einen Workshop mit Kommunalbefragung, eine Analyse des Verkehrsaufkommens und der Einflussfaktoren auf die Akzeptanz in Zusammenhang mit dem Unfallgeschehen, Verhaltensanalysen mittels statischer und dynamischer Videobeobachtungen, lokale Befragungen Radfahrender sowie eine Pilotanalyse zur sicherheitsrelevanten Routenwahl.
Für eine Stichprobe von 139 Untersuchungsstellen (plus 14 Stellen aus externen Erhebungen) wurden Merkmale des Straßenraums sowie Expositionsgrößen des Rad-, Fuß- und motorisierten Verkehrs gegenübergestellt und ausgewertet.
Im Ergebnis wurde die Akzeptanz der Mischverkehrsführung, Auffälligkeiten im Unfallgeschehen und den Verhaltensweisen der Radfahrenden und Kfz-Führenden herausgearbeitet. Das beinhaltet auch eine Priorisierung von Konfliktsituationen und unfallbegünstigender Merkmale getrennt nach freier Strecke und Anschlusskontenpunkten.
Abschließend wurden Maßnahmen zur Verbesserung der Akzeptanz des Mischverkehrs und der Verkehrssicherheit diskutiert.
Der vorliegende Bericht stellt die Ergebnisse der Studie „Verkehrsträgerübergreifender Austausch von erneuerbaren Energien“ vor. Die Studie umfasst Lösungen für die verstärkte Erzeugung und Nutzung erneuerbarer Energien entlang von Straßen-, Schienen- und Wasserstraßeninfrastruktur mit Schwerpunkt auf der Straße und ist in fünf Arbeitspakete untergliedert. Ausgehend von der Bewertung bestehender und erfolgversprechender Technologiefelder und der Auswahl von Best-Practice-Beispielen werden spezifische Technologien in Kombination mit Verkehrsinfrastruktur aus technischer, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Perspektive weiter untersucht. Unter Berücksichtigung von Flächenpotenzial, Technologiereife und Wirtschaftlichkeit sind Photovoltaik auf Lärmschutzeinrichtungen, Überdachungen, Dach- und Freiflächen von diversen Verkehrseinrichtungen sowie Solarthermie besonders vielversprechend. Strenge Auflagen und unklare Zuständigkeiten hemmen zurzeit die Umsetzung am stärksten. Für die Umsetzung sind PV-Anlagen auf/an Lärmschutzwänden in Verbindung mit benachbarten großen Verbrauchern zur Direktbelieferung zu empfehlen, ebenso PV-Freiflächenanlagen auf Randflächen insbesondere in der Nähe von größeren Eigenverbrauchern (z. B. Lüftungsanlagen/Beleuchtung von Tunneln) oder energieintensiven externen Verbrauchern (z. B. Ladeeinrichtungen).
Geeignete Geschäftsmodelle umfassen die Eigenversorgung von Bundesimmobilien mit erneuerbaren Energien, Direktlieferverträge mit Verbrauchern in direkter räumlicher Nähe, regionale Direktvermarktung sowie die Verpachtung von Flächen. Darüber hinaus wird ein Managementkonzept vorgestellt, das diese verschiedenen Optionen unter einem Dach vereint: Die Führung eines Bilanzkreises für die bundeseigenen Erzeuger und Verbraucher. Abschließend werden die rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen für die Erzeugung, Nutzung und Vermarktung von Energie aus erneuerbaren Quellen entlang von Straßen betrachtet. Entsprechende vertragliche Regelungen für jedes Geschäftsmodell sowie vergaberechtliche Fragen werden behandelt.
Die Handlungsempfehlungen an die Politik sind: Es stehen sowohl die Technologien als auch die Geschäftsmodelle mit dem entsprechenden rechtlichen Rahmen zur Verfügung, um Erneuerbare Energien an Verkehrsträgern wirtschaftlich zu nutzen und den dringend notwendigen Beitrag zu den europäischen und deutschen Klimazielen zu leisten. Hindernisse können überwunden werden, indem Erfahrungen aus Pilotprojekten zügig auf den weiteren Zubau übertragen werden. Der Zubau sollte jetzt starten. Schnell umsetzbare Lösungen wie die Ausstattung von Eigenbetrieben mit PV-Dach- oder Freiflächenanlagen sollten unmittelbar begonnen werden. Für die mittel- und langfristige Dynamik beim Ausbau empfehlen wir eine Roadmap, die stufenweise zum Ziel eines emissionsfreien Betriebs der Verkehrsträger bis spätestens 2045, aber möglichst früher führt.
Eine bedeutsame Oberflächeneigenschaft von Straßen besteht darin, in welcher Intensität und Richtung auf sie auftreffendes Licht reflektiert wird. Beschreibungen erfolgen bislang für die Ansprüche der Straßen- und Tunnelbeleuchtung. Reflexionsmessungen werden nur in Laboren an Bohrkernen oder Laborproben durchgeführt. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurden geeignete Reflexionskennwerte unter Bezug zur kraftfahrzeugeigenen Beleuchtung, Barrierefreiheit, Lichtimmission, sowie zu Sicht- und Substanzaspekten bei Tageslicht begründet. Somit ist eine umfassende Beschreibung der Straßenreflexion möglich. Dazu erfolgten lichttechnische Labormessungen an insgesamt 57 Straßenproben aus Asphalt und Beton sowie an Beschichtungen. Für jede Oberfläche wurden mehrere Leuchtdichtefaktoren und über 450 Leuchtdichtekoeffizienten verschiedenster Konstellation aus Beleuchtung und Beobachtung bestimmt, sowie die Zusammenhänge zwischen diesen ermittelt. Verteilungen für drei der identifizierten Reflexionskennwerte wurden in situ an 14 verschiedenen Straßenoberflächen erhoben. Für zwei Kennwerte wurde dabei die praktische Äquivalenz je zweier möglicher Messverfahren demonstriert. Gemeinsam mit den Laborergebnissen erlauben die Feldmessungen erstmals belastbare Abschätzungen über die Größe der Messfläche, die für Reflexionsmessungen bestimmter Unsicherheit notwendig ist. Im Ergebnis zeigt sich, dass die Reflexion von Straßenoberflächen aus Sicht der Infrastruktur mit einer überschaubaren Anzahl von Kennwerten umfassend beschrieben werden kann. Fast alle Kennwerte können sowohl im Labor als auch bei Feldmessungen bestimmt werden, wobei damit auch eigene Möglichkeiten und Grenzen hinsichtlich Aussageumfang und Belastbarkeit verbunden sind. Weiterführende Forschung ist zu den Aspekten der Straßenreflexion notwendig, die nicht in situ gemessen werden können. Auch in Hinsicht kommerziell verfügbarer mobiler Messgeräte und der Qualitätssicherung von Messungen bedarf es weiterer Untersuchungen.
Aufgrund der Verschiebung der SVZ 2020 in das Jahr 2021 wurde eine alternative Methode zur Bereitstellung von Verkehrsdaten für die Bundesfernstraßen (Autobahnen und Bundesstraßen) erarbei¬tet, sodass diese Daten für die Lärmkartierung bis Juni 2022 genutzt werden können. Es wurde eine Fortschreibung und Hochrechnung der Ergebnisse der SVZ 2015 in Verbindung mit den automatischen Dauerzählstellendaten sowie den TM-Zählungen der Jahre 2016 – 2019 auf das Jahr 2019 durchgeführt. Im Ergebnis liegen die Verkehrskenngrößen gemäß der SVZ-Schnellübersicht für das Jahr 2019 vor, dies sind die durchschnittlichen täglichen Verkehrsstärken, die Bemessungsverkehrsstärken und die Lärmkennwerte. Die Lärmkennwerte werden sowohl nach RLS-90 als auch nach RLS-19 ausgewiesen.
Das Ziel dieses Projekts war die Konzeptionierung und der Bau abgeschlossener photokatalytischer Reaktoren (Tunnelkassetten), mit denen die Stickoxidbelastung im Tunnel „Rudower Höhe“ in Berlin in einem relevanten Maß von 15 % reduziert werden kann. Grundsätzlich teilte sich das Projekt in zwei Phasen auf, wobei in der Phase 1 ein geschlossenes System mit geeignetem Photokatalysator und Leuchtmittel entwickelt werden sollte. Im Rahmen des Projekts stellte sich heraus, dass sich für diese Fragestellung eine Tunnelkassette mit den Abmessungen 1,5 x 3 x 4 m³ sowie drei Lüftern mit einem Volumenstrom von je 1.500 m³/h geeignet zeigte. Zum photokatalytischen Abbau der Stickoxide dienen 13 mit einem Zement-Photoment-Gemisch beschichtete Schaumstoffmatten. Als Leuchtmittel eignen sich die Leuchtstoffröhren Philips Cleo Performance 80. Anhand von Simulationen zeigte sich, dass für eine Stickoxidreduktion von 15 % jeweils 50 Tunnelkassetten auf beiden Seiten am Ende des Tunnels installiert werden sollten.
Die Umsetzung dieser Ergebnisse war in Phase 2 des Projekts geplant. Aufgrund des Ausfalls eines Unterauftragnehmers, der für die Herstellung, den Einbau und den Betrieb der Tunnelkassetten verantwortlich war, konnte diese Phase jedoch lediglich in Ansätzen verwirklicht werden. So stellte die TU Berlin eigenständig eine Demonstrator-Tunnelkassette her, an der die Funktionalität durch einen längeren Testbetrieb nachgewiesen werden konnte. Bezüglich des Photokatalysators ergab sich jedoch die Problematik, dass diese infolge der Alterung geringere Abbauraten erreicht.
Als Grundlage für die Konzeption der Tunnelkassetten wurden zudem umfangreiche Messungen am Tunnel „Rudower Höhe“ vorgenommen. Labortechnische Bewertungen der photokatalytischen Materialien erfolgte an Messaufbauten nach DIN ISO 22197-1. Zudem wurde ein Reaktor speziell für die Abschätzung der Wirksamkeit der Tunnelmatten erarbeitet, der eine beidseitige Beleuchtung sowie eine Durchströmung erlaubt.