Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe V: Verkehrstechnik
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310
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem Titandioxid-Partikel im Abstreumaterial vermischt und auf die Fahrbahnoberfläche aufgebracht werden, um das durch die Abgase des Kraftfahrzeugs emittierte NOx möglichst schnell und effektiv abzubauen. Bei Voruntersuchungen wurden insgesamt acht TiO2-Produkte auf ihre photokatalytische Aktivität bezüglich des NO-Abbaus untersucht. Basierend auf den Ergebnissen der Voruntersuchungen wurde die TiO2-Variante, die die besten Ergebnisse hinsichtlich der NO-Eliminierung lieferte, für die Hauptuntersuchungen ausgewählt. Mit dieser TiO2-Variante wurden verschiedene TiO2-haltigen Gesteinskörnungen im Rahmen der Hauptuntersuchungen hergestellt und hinsichtlich der Festigkeit, des Polier- und Verschleißwiderstands sowie der Dauerhaftigkeit der photokatalytischen Eigenschaften durch systematische Untersuchungen optimiert. Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass mit dem erarbeiteten Verfahren und für die hier untersuchten Abstreumaterialien ein langfristiger NO-Abbau auf Asphaltstraßen durch den Einsatz des TiO2 mit photokatalytischen Eigenschaften erzielbar ist. Damit ist ein wichtiger Schritt hin zur Herstellung des umweltfreundlichen Straßenbelags mit photokatalytischem Stickstoffdioxidabbau genommen.
324
Die zur Bestimmung der Qualitätsstufe des Verkehrsablaufs an Knotenpunkten verwendete mittlere Wartezeit je Fahrzeug unterliegt verschiedenen Einflussfaktoren. Die im HBS (2015) enthaltenen Verfahren zur Berechnung der Wartezeit wurden im Rahmen dieses Forschungsprojektes überprüft. Für einzelne Aspekte wurden Verbesserungspotenziale identifiziert und Anpassungsansätze vorgeschlagen. Die empirische Basis des Projekts waren Videomessungen an 21 Knotenpunkten. Ergänzt wurden die Messungen durch Simulationsrechnungen, denen eine umfangreiche Kalibrierung des Simulationswerkzeugs voranging. An Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage hat die Gegenüberstellung von gemessenen bzw. simulierten Wartezeiten mit den nach HBS (2015) berechneten Wartezeiten gezeigt, dass die Wartezeiten meist in einer ähnlichen Größenordnung liegen. Bei einzelnen Komponenten der Berechnungsverfahren wurden die nachfolgenden Verbesserungsmöglichkeiten identifiziert: Der Einfluss der Instationarität an Knotenpunkten mit Lichtsignalsteuerung sollte mit einem angepassten Instationaritätsfaktor abgebildet werden, um auch unsymmetrische Belastungsverläufe in der Bemessungsstunde korrekt zu berücksichtigen. Der Einfluss der Längsneigung auf die Sättigungsverkehrsstärke und der Einfluss bedingt verträglicher Fuß- und Radfahrerströme auf die Kapazitäten der abbiegenden Fahrzeugströme sollten vertieft untersucht werden, da bei den untersuchten Knotenpunkten Unstimmigkeiten festgestellt wurden. Die Wartezeitberechnung bei unsignalisierten Knotenpunkten sollte geringfügig modifiziert werden, um den Einfluss der Kapazität besser abzubilden. Außerdem sollten zur Verbesserung der Simulationspraxis Hinweise zur HBS-konformen mikroskopischen Simulation von Knotenpunkten erarbeitet und als Regelwerk zur Verfügung gestellt werden.
201
Zentrale Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens ist die Ableitung einer Grundlage für die quantitative Abschätzung der Sicherheitswirkungen verschiedener Bau-, Gestaltungs- und Betriebsformen von Landstraßen. Hierzu wurden erreichbare Unfallraten und Unfallkostenraten von Landstraßen differenziert nach Ausbaustandard und Betriebsformen abgeleitet. Die Unfallkenngrößen wurden dabei getrennt für die drei Teilbereiche eines Landstraßenzuges (freie Streckenabschnitte, Einflussbereiche von Knotenpunkten, Knotenpunkte) ermittelt. Während die mittlere Unfallkostenrate eines Untersuchungskollektives von Straßenabschnitten nur eine Aussage über die durchschnittlichen Unfallkosten in Bezug auf die Fahrleistung dieses Kollektives treffen, soll die Grundunfallkostenrate die bei richtliniengerechter Anlage einer Straße (Gestaltung und Betrieb) möglichen fahrleistungsabhängigen Unfallkosten widerspiegeln. Bei der Ermittlung der Grundunfallkostenraten dürfen prinzipiell nur richtliniengerecht ausgebildete Straßen Berücksichtigung finden. Aus der zugrunde liegenden Datenbasis war allerdings nicht erkennbar, ob es sich im Einzelfall um richtliniengerechte oder nicht richtliniengerechte Straßen handelt. Es war davon auszugehen, dass das Untersuchungskollektiv auch nicht richtliniengerechte Anlagen umfasst. Dabei ist zusätzlich das Maß der Abweichung von einer richtliniengerechten Straße unbekannt, sodass keine Aussage darüber getroffen werden kann, inwieweit sich der "Grad der Unsicherheit" auch auf das Unfallgeschehen auswirkt. Bislang existiert kein Verfahren, um aus einem inhomogenen Untersuchungskollektiv, das sowohl richtliniengerechte Straßen als auch nicht richtliniengerechte Straßen umfasst, Grundunfallkostenraten abzuleiten. Daher wurde ein Verfahren entwickelt, das durch statistische Analysen eine Abschätzung der Grundunfallkostenraten aus einem inhomogenen Untersuchungskollektiv ermöglicht. Anhand des entwickelten Verfahrens wurden anschließend die Grundunfallkostenraten für alle im Rahmen der vorliegenden Untersuchung betrachteten Straßen (differenziert nach Querschnittstypen und Knotenpunktarten) abgeleitet.
370
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.
336
Neben klassischer Induktivschleifendetektoren für die Verkehrserfassung an signalisierten Knotenpunkten werden zunehmend andere Detektionstechnologien (z. B. Video, Wärmebild, Radar, Magnetfeld) angeboten und eingesetzt. Bisher wurden technologie- und bauartbedingte Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten jedoch in Deutschland noch nicht hinreichend wissenschaftlich und herstellerunabhängig untersucht. Hauptziel dieses Forschungsprojektes ist deshalb eine Zusammenstellung von Einsatzkriterien für verschiedene Detektortechnologien.
Dazu wurden:
• der Stand der Wissenschaft und Technik recherchiert,
• Kriterien und Kenngrößen zur Bewertung der Detektionsqualität der Detektoren definiert,
• ein Testfeld eingerichtet und ein Feldtest über mehrere Monate hinweg durchgeführt,
• ein Verfahren zur Auswertung der erhobenen Detektordaten entwickelt,
• Einsatzempfehlungen aus der Interpretation der Auswertungsergebnisse für spezifische Anwendungen im LSA-Bereich abgeleitet.
Unter Verwendung von referenzfreier und referenzierter Prüfung wurden die auf dem Testfeld erhobenen Daten im Verhältnis zu Umwelteinflüssen und Verkehrsmenge ausgewertet. Die Daten wurden auf tatsächliche Verfügbarkeit, Vollständigkeit, Konsistenz und Korrektheit untersucht. Zudem sind die verschiedenen Detektortechnologien auf Eignung in den Bereichen Zählung, Freigabezeit-Verlängerung und Freigabezeit-Anforderung untersucht worden.
Durch die Verknüpfung der definierten Qualitätskenngrößen mit den Bedingungen (Verkehrsbelastungen, Lichtverhältnisse und Niederschlag) am Testfeld wurden Fehlerursachen und Einflussgrößen auf die Qualität der Detektionen für die verschiedenen Detektoren und – falls verallgemeinerbar – Detektionstechnologien ermittelt. Aus Sicht der Untersuchung gibt es keine Einsatzeinschränkungen für bestimmte Technologien. Auch hinsichtlich der Randbedingungen, wie etwa Positionierung der Detektoren kann eine gleichermaßen hohe Empfehlung für alle Detektoren ausgesprochen werden.
363
Bei einem Anprall gegen ein ortsfestes Hindernis ist mit tiefen Intrusionen in den Fahrzeuginnenraum zu rechnen, die zu schwersten Verletzungen führen können. Untersuchungen haben gezeigt, dass Kollisionen mit künstlichen Hindernissen an der Fahrbahnseite, wie Gabelständer, Trimasten, zu 80 % frontal angeprallt werden.
Ziel des Forschungsprojektes war die Bewertung der passiven Sicherheit von Gabelständern und Trimasten, um anhand der Ergebnisse Empfehlungen für die Notwendigkeit einer Absicherung durch Schutzeinrichtungen zu erarbeiten.
Als Methode wurde ein Mix aus Realversuchen und Finiten Elemente Simulationen gewählt. Ausgangspunkt bildeten je zwei Validierungsversuche für den Gabelständer und Trimast. Aufbauend auf diesen Versuchen wurden Simulationsmodelle validiert. Die Simulationsmodelle wurden modifiziert und die Insassensicherheit nach Kriterien der EN 12767 bewertet. Wesentliche Kriterien waren der Index für die Schwere der Beschleunigung (ASI: Acceleration Severity Index) und die theoretische Anprallgeschwindigkeit des Kopfes (THIV: Theoretical Head Impact Velocity).
Der wesentliche Faktor zum Erreichen einer passiven Sicherheit wurde im Abreißen der Gurtrohre beim Anprall festgestellt. Ein Abreißen der Gurtrohre führt zum Unterschreiten der Grenzwerte für den ASI und THIV gemäß EN 12767. Von Bedeutung sind in diesem Zusammenhang der Gurtrohrdurchmesser und die Ausführung der Fußplatten. Fixierte Fußplatten begünstigen ein Abreißen der Gurtrohre und ein Unterschreiten der Grenzwerte für den ASI und insbesondere für den THIV.
Die Masthöhe, die Spreizung und das Schild selbst haben nur einen geringen Einfluss auf die beiden Kennwerte. Unterschiedliche Diagonalrohranordnungen, Schwächung der Gurtrohre oder Reduktion des Schweißnahtumfangs wirken sich positiv auf das Abreißen der Gurtrohre aus und führen zum Unterschreiten der Grenzwerte des ASI und THIV
60
Der Schutz des Grundwassers spielt bei Umweltverträglichkeitsprüfungen im Zusammenhang mit Straßenbauvorhaben eine immer größere Rolle. Das Bundes-Bodenschutzgesetz gebietet einen flächendeckenden Schutz vor Fremdstoffen, die aus verunreinigten oberen Bodenschichten in das Grundwasser einsickern können. Über die möglichen und in einigen Fällen auch über tatsächliche Auswirkungen des Straßenablaufwassers auf das Grundwasser sind in den letzten Jahren detaillierte Forschungsvorhaben veröffentlicht worden. Im vorliegenden Bericht ist die Aufbereitung der bekannteren Arbeiten zum Thema bewusst knapp gehalten und konzentriert sich auf diejenigen Aspekte der vorgestellten Werke, die über zu erwartende Sicker- und Grundwasserbelastungen, beziehungsweise über Schutzfunktionen des Bodens, besonders zielführend berichten. Schließlich werden die Arbeiten im Zusammenhang betrachtet und einem über die Einzelbeiträge hinausgehendem Resumee unterzogen. Obwohl die Konzentrationen an straßenspezifischen Substanzen im Straßenoberflächenwasser oft hoch sind, finden sich nach der Passage des Bankettbodens nur geringe Spuren im Sickerwasser. Auch in Sickerschächten, Sickerbecken und ihren zuleitenden Gräben wirken die Sedimente als effektiver Filter und lassen Schadstoffe kaum in tiefere Bodenschichten oder das Grundwasser eindringen. Die Bodenschutz-Verordnung bestimmt als Beurteilungszone für das Sickerwasser den Übergang von der wasserungesättigten zur wassergesättigten Bodenschicht. Aus den Ergebnissen lässt sich abschätzen, dass bei ton- und humusreichen neutralen bis basischen Böden keine Gehalte zu erwarten sind, die über den durch die Verordnung vorgegebenen Prüfwerten liegen. Lediglich für bindungsarme, saure Böden bestehen noch Unsicherheiten und Forschungsbedarf.
38
Um einen sicheren Verkehrsablauf zu gewährleisten, müssen auch die begrünten Flächen neben der Straße (Straßenbegleitgrün) gepflegt werden. Über das "Wie" und "Wann" derartiger Pflegeweisen gibt es schon in einigen Bundesländern Broschüren und Pflegepläne. Diese Handlungsanweisungen basieren zum größten Teil auf vegetationskundlichen Untersuchungen. Zoologische Erhebungen sind aufwendiger und wurden bisher bei Pflegeprogrammen kaum berücksichtigt. In dieser Untersuchung werden die wichtigsten zoologischen und botanischen Arbeiten zum Straßenbegleitgrün des Zeitraumes 1983 bis 1995 hinsichtlich ihrer Aussagen zu Pflegeweisen und -terminen ausgewertet. Es finden sich kurze Beschreibungen des Aufbaues der Untersuchungen, um die Vergleichbarkeit beziehungsweise den ergänzenden Wert der verschiedenen Arbeiten herauszustellen. Aufbauend auf der so gewonnenen Übersicht vermittelt eine anschließende Synopsis ausgewogene Pflegeempfehlungen, die gleichermaßen allen Lebewesen der straßenbegleitenden Grünflächen, Pflanzen und Tieren, verbesserte Bedingungen ihres besonderen Lebensraumes ermöglichen sollen. Fauna und Flora der straßenbegleitenden Grünflächen weisen hohen Artenreichtum auf. In der Landschaft seltene Spezies kommen jedoch nur vereinzelt vor, die Lebensgemeinschaften bestehen vor allem aus weit verbreiteten Arten. In den zoologischen Arbeiten wird stichhaltig nachgewiesen, dass Mahd oder Mulchen bedeutende Eingriffe in die Struktur der betroffenen Tierpopulationen darstellen. Die Lebensgemeinschaften werden dadurch zum Teil unnötig geschwächt. Ausgewogene Anlage und Pflegeempfehlungen für Zoologie und Vegetation bedeutet für die meisten Flächen, dass sie nur alle drei bis vier Jahre gemäht werden müssen.
182
Hauptverkehrsstraßen sind in der Regel Bestandteil überörtlicher Straßennetze, bilden aber gleichzeitig auch wichtige städtebauliche und stadtverkehrliche Achsen und befinden sich somit in einem Spannungsfeld zwischen den Funktionen aus dem Verbindungsbedarf von Orten und Ortsteilen und der Erschließungsfunktion aus dem städtebaulichen Zusammenhang mit angrenzenden baulichen und sonstigen Umfeldnutzungen. Für die Netzkapazität sind in erster Linie die Knotenpunkte gleichrangiger Hauptverkehrsstraßen maßgebend, da hier Straßen mit gleicher Verbindungsbedeutung und entsprechend hohen Verkehrsstärken zusammentreffen. Die Qualität des Verkehrsablaufs auf den Streckenabschnitten zwischen diesen Knotenpunkten ist dagegen in starkem Maße durch die im Straßenraum jeweils festzustellenden Nutzungsbilder geprägt. Die Verkehrs- und die Verbindungsqualität innerörtlicher Hauptverkehrsstraßenzüge und damit auch -netze sind somit nicht nur von den Knotenpunkten, deren Abständen sowie dem Ausbau und der lichtsignaltechnischen Steuerung (besonders bedeutsam ist in diesem Zusammenhang deren Koordinierungsqualität), sondern auch von den dazwischen liegenden Streckenabschnitten und deren Erschließungsfunktion abhängig. Zielsetzungen dieses Forschungsvorhabens sind zum einen die Erarbeitung differenzierter Qualitätsstufenkonzepte für den Kraftfahrzeug- und den Stadt-/Straßenbahnverkehr zur Bewertung des Verkehrsablaufs auf Streckenabschnitten von Hauptverkehrsstraßen mit straßenbündigen Bahnkörpern (Teil 1) und zum anderen die Ermittlung eines Verfahrens zur Bestimmung der Verkehrs- und Verbindungsqualitäten in städtischen Hauptverkehrsstraßenzügen unter Berücksichtigung der Verkehrsqualitäten der Einzelanlagen und eventueller Netzeffekte (Teil 2). Im hier vorliegenden Teil 1 wird das bereits in vorhergehenden Forschungsvorhaben entwickelte Verfahren zur Bewertung der Kraftfahrzeugverkehrsqualität in Streckenabschnitten auf Abschnitte mit straßenbündigen Bahnkörpern erweitert. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Bewertung des Stadt-/Straßenbahnverkehrsablaufs auf Mischverkehrsstrecken entwickelt. Die Verfahren erlauben unterschiedliche Entwurfsvarianten sowie verkehrsorganisatorische Maßnahmen in Streckenabschnitten im Zuge der Neu- bzw. Umgestaltung von Hauptverkehrsstraßen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Verkehrsqualität zu bewerten. Die Ergebnisse dienen als Grundlage zur Fortschreibung des HBS, die für das Jahr 2009 vorgesehen ist. Gleichzeitig stellen sie einen erforderlichen Input für die Bearbeitung des Teils 2 dar, da erst mit dieser Ergänzung alle relevanten Fahrbahnquerschnitte städtischer Hauptverkehrsstraßen abgedeckt sind, die eine entsprechend umfassende übergreifende Betrachtung des Verkehrsablaufs erlaubt. Der Originalbericht enthält als Anhänge die Geschwindigkeitsprofile der empirisch untersuchten Straßen (Anhang. 1), die Überprüfung des Bestimmungsverfahrens der Einflussbereiche von Knotenpunkten (Anhang 2), Bewertungs- und Simulationsergebnisse (Anhang 3 und 4) sowie zusätzliche Diagramme zur Ermittlung der Qualität des Kraftfahrzeug- und des Stadt- /Straßenbahnverkehrsablaufs (Anhang 5). Auf die Wiedergabe dieser Anhänge wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Verweise auf die Anhänge im Berichtstext wurden zur Information des Lesers beibehalten.
117
Die Wahl des optimalen Standortes für Grünbrücken ist in der Praxis häufig problematisch. Ein enger Planungskorridor schließt die Betrachtung weiträumiger Beziehungen zwischen Teilpopulationen raumgreifender Tierarten aus. Um Querungshilfen für Tiere im Planungsverfahren auch unter weiterem Blickwinkel optimal zu positionieren, fehlen geeignete Übersichten. In diesem Projekt wurden zunächst die Lebensgewohnheiten und Verbreitungsgebiete von Wildkatze und Rotwild in der Bundesrepublik recherchiert und in Text und Karte dargestellt. Dem hinzugefügt wurden die bekannten Fernwanderwege des Rotwildes. Die Überlagerung dieser Karten mit den Bundesfernstraßen in Deutschland ermöglichte es, Streckenabschnitte von Bundesstraßen und Autobahnen zu benennen, die innerhalb der Verbreitungsgebiete der beiden genannten Tierarten liegen bzw. deren Fernwanderrouten kreuzen. Ausgehend von der Überlegung, dass die Tiere bei ansonsten unbehinderter Ausbreitung auch zwischen ihren Verbreitungsgebieten wechseln, wurden auch zwischen diesen Gebieten verlaufende Streckenabschnitte benannt. Ausgeschlossen jedoch wurden Abschnitte mit einem durchschnittlichen täglichen Verkehr (DTV) von unter 10.000 Kfz/24 Stunden und in Städten verlaufende Abschnitte. Dem Straßenplaner werden in konzentrierter Form Informationen zu Lebensweise und Lebensraum der betrachteten Tierarten an die Hand gegeben. Die Auflistung der relevanten Streckenabschnitte mit Anfangs- und Endknotenpunkten soll für Ausbauvorhaben darauf hinweisen, wo der Untersuchungsraum über einen engen Planungskorridor hinaus zu erweitern ist. Welche Querungshilfen für Tiere schließlich eingesetzt werden ist eine Frage der Topografie und Linienführung. Neben Grünbrücken kommen Wilddurchlässe, Fließgewässerquerungen und Grünunterführungen in Betracht.