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Verbesserung der Erhebung vertiefter Verkehrsunfalldaten durch motivationale Anreize
Full text linkDie Verkehrsunfallforschung vor Ort ist ein wichtiges Element zur Verbesserung der Fahrzeug- und Verkehrssicherheit. In Deutschland werden seit dem Jahr 1999 im Projekt GIDAS (German In-Depth Accident Study) Verkehrsunfälle regional und unabhängig von der polizeilichen Zielsetzung nach wissenschaftlichen Aspekten dokumentiert und rekonstruiert. GIDAS ist ein Gemeinschaftsvorhaben der Forschungsvereinigung Automobiltechnik (FAT e. V.) und der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt). Die zukunftsorientierte Weiterentwicklung der vertieften Unfallerhebung („GIDAS 4.0“) ist ein Schwerpunkt der Verkehrssicherheitsarbeit zu Beginn der Dekade 2021 bis 2030 im Verkehrssicherheitsprogramm der Bundesregierung. Daher war es Ziel dieses Forschungsprojektes, Empfehlungen für die Verbesserung der GIDAS-Datenerhebung in Bezug auf die Datenvollständigkeit und -qualität zu erarbeiten. Dazu sollten zum einen motivationale Ansätze identifiziert werden, mit denen die Beteiligungsrate von Informationsquellen (u. a. Polizeien, Rettungsdienste, Krankenhäuser, Unfallbeteiligte, Angehörige) optimiert und die Qualität der Datenlieferungen verbessert werden kann. Zum anderen sollten soziale, kommunikative und psychologische Aspekte der Datenerfassung durch das GIDAS-Erhebungsteam unter Berücksichtigung organisatorischer sowie personeller Erfordernisse der Informationsquellen optimiert werden. Zur Identifikation der Ursachen mangelnder Bereitschaft zur Teilnahme an der Unfallforschung und Identifizierung geeigneter Ansätze zur Verbesserung der Datenvollständigkeit und -qualität wurden Literaturrecherchen und Befragungen von Expertinnen und Experten und Institutionen durchgeführt. Die Ergebnisse der Recherchen und Befragungen wurden tabellarisch aufgenommen, gegenübergestellt und narrativ zusammengefasst. Für die identifizierten Faktoren wurden Ansätze zur Erhöhung der Teilnahmebereitschaft und Verbesserung der Datenerfassung in GIDAS abgeleitet. Machbarkeit und Erfolgspotenzial der Ansätze wurden mithilfe einer Matrix-Methode auf einer dreistufigen Skala bewertet und anschließend in eine Rangfolge gebracht. Einflussfaktoren auf die Beteiligungsrate von Individuen können in fünf Gruppen eingeteilt werden: (1) demografische Faktoren, (2) Bezug zum Unfall, (3) Information und Nutzen für die Individuen, (4) Erhebungsdesign und (5) Erhebungsteams. Dabei haben Verfügbarkeit von Informationen und Verständnis für den Zweck der Unfallforschung, der Nutzen einer Teilnahme sowie das Design der Erhebung den größten Einfluss auf die Teilnahmebereitschaft. Ansätze zur Erhöhung der Beteiligungsrate von Individuen mit hohem Erfolgspotenzial umfassen u. a. die mündliche statt schriftliche Befragung - gerade bei einer späteren Kontaktaufnahme im Unfallnachgang oder im Followup -, die deutliche Verbesserung der Sichtbarkeit und Transparenz der GIDAS-Forschung durch Veröffentlichungen (u. a. Verbreitung von Analyseergebnissen in populärwissenschaftlichen Formaten), die Verbesserung der Bedingungen am Unfallort, wie z. B. durch Hilfsmittel, die eine wetterunabhängige Befragungsatmosphäre gewährleisten, und die Erhöhung des Nutzens der Unfallbeteiligten durch Anreize, wie die Zurverfügungstellung ihrer Unfalldaten. Einflussfaktoren auf die Beteiligungsrate von institutionellen Akteuren können in sechs Gruppen eingeteilt werden: (1) Verwaltung und Recht, (2) Management, (3) Ausstattung, (4) Information, (5) Identifikation und (6) Kommunikation. In der Zusammenarbeit mit Polizei, Krankenhäusern und Rettungsdiensten haben vor allem eine rechtlich verbindliche Kooperationsbasis, die vorhandenen Ressourcen, das Vorliegen von Verfahrensvereinbarungen, Handlungsleitfäden und Infrastrukturen für den Informationsaustausch, die Identifikation mit dem Zweck von GIDAS und die intensive Kommunikation zwischen GIDAS und den Institutionen einen Einfluss auf die Teilnahme. Organisatorische und personelle Ansätze zur Optimierung der Datenerfassung durch die GIDAS-Erhebungsteams sind vor allem die Verbesserung der personellen Ausstattung durch mehr langfristig angestellte Fachkräfte mit medizinischer, psychologischer und/oder technischer Ausbildung, die konstante Finanzierung des Projekts und die Arbeit nach einem Qualitätsmanagementsystem. In Bezug auf die Grundrechte derjenigen, deren Teilnahmebereitschaft an GIDAS durch motivationale Ansätze verbessert werden soll, müssten diese aus rechtlicher Sicht so gestaltet werden, dass den Unfallbeteiligten oder beteiligten unfallnahen Akteuren Vorteile in Aussicht gestellt werden und Anreize positiv formuliert sind. Im Gegensatz zu Ge- und Verboten würden sie somit nicht als Grundrechtseingriffe angesehen werden. Auch aus ethischer Sicht sollten die Anreize positiver Art sein, die Menschenwürde wahren, die Privatsphäre und die Vertraulichkeit persönlicher Informationen der Teilnehmenden schützen und keinen Druck ausüben. Auch Ansätze aus der Sozialpsychologie könnten helfen, die Bereitschaft der Unfallbeteiligten zu erhöhen. Ziel dieser Theorien, wie u. a. die Theorie des geplanten Verhaltens nach Ajzen oder das Prinzip der Reziprozität ist es, auf Basis sozialer und psychologischer Faktoren, Verhalten (bestmöglich) vorherzusagen. Hierauf aufbauend können dann Strategien entwickelt werden, um Verhalten in eine gewünschte Richtung zu verändern. Ansätze zur Optimierung der Datenerfassung aus diesen Konzepten zielen daraufhin ab, den Betroffenen in der Ausnahmesituation eines erlittenen Unfalls bei der (Wieder-) Erlangung von Selbstwirksamkeit zu unterstützen und damit eine wichtige Voraussetzung für seine Bereitschaft zur Datenauskunft zu schaffen, z. B. durch Zeigen von Empathie über den Stimmton (Tonfall und Tonhöhe) oder durch den Einsatz von Kommunikationstechniken wie Spiegeln und Paraphrasieren und Emotional Labeling. Um diese Ansätze in GIDAS nutzen zu können, müssten die GIDAS-Teams entsprechend ausgebildet sein oder geschult werden. In der Zusammenschau der Ergebnisse ergibt sich eine Vielzahl an Empfehlungen zur Verbesserung der GIDAS-Datenerhebung in Bezug auf die Datenvollständigkeit und -qualität, die an unterschiedlichen Stellen (z. B. Organisation, Personal) ansetzen und mit unterschiedlichem zeitlichem und finanziellem Aufwand verbunden sind. Welche dieser Empfehlungen letztendlich aufgegriffen und kurz- oder mittelfristig umgesetzt werden (können), muss an anderer Stelle entschieden werden.On-site traffic accident research is an important element in improving vehicle and road safety. In Germany, the GIDAS (German In-Depth Accident Study) project has been documenting and reconstructing traffic accidents objectives since 1999, according to scientific aspects and regionally and independently of police. GIDAS is a joint project of the Research Association of Automotive Technology (FAT e. V.) and the Federal Highway Research Institute (BASt). The future-oriented further development of the in-depth accident survey ("GIDAS 4.0") is a focus of the road safety work at the beginning of the decade 2021 to 2030 in the road safety program of the Federal Government. Therefore, the aim of this research project was to develop recommendations for improving the GIDAS data collection in terms of data completeness and quality. For this purpose, motivational approaches were to be identified to optimise the participation rate of information sources (including police forces, emergency services, hospitals, accident participants, relatives) improve the quality of data deliveries. Furthermore, social, communicative and psychological aspects of data collection by the GIDAS survey teams should be optimised, taking into account organisational as well as personnel requirements of the information sources. Research and interviews with experts and institutions were conducted to identify the causes of unwillingness to participate in accident research and to identify suitable approaches for improving data completeness and quality. The results of the research and interviews were tabulated, compared, and summarized narratively. Approaches to increase willingness to participate and improve data collection in GIDAS were derived for the identified factors. Feasibility and potential for success of the approaches were evaluated using a matrix method on a three-level scale and then ranked. Factors influencing the participation rate of individuals can be divided into five groups: (1) demographic factors, (2) relationship to the accident, (3) information and benefits to individuals, (4) survey design, and (5) survey teams. Among these, availability of information and understanding of the purpose of accident research, benefits of participation, and survey design have the greatest influence on willingness to participate. Approaches to increase the participation rate of individuals with high potential for success include oral rather than written surveys, especially when contact is made late in the accident aftermath or follow-up, significantly improving the visibility and transparency of GIDAS research through publications (including the dissemination of analysis results in popular science formats), the improvement of the conditions at the accident site, e.g. by means that guarantee a survey atmosphere independent of the weather, and the increase of the benefit of the accident participants by means of incentives, such as the provision of their accident data. Factors influencing the participation rate of institutional actors can be divided into six groups: (1) admin-istration and law, (2) management, (3) equipment, (4) information, (5) identification, and (6) communication. In the cooperation with police, hospitals and emergency services, a legally binding basis for cooperation, the available resources, the existence of procedural agreements, action guidelines and infrastructures for the exchange of information, identification with the purpose of GIDAS and intensive communication between GIDAS and the institutions have a particular influence on participation. Organisational and personnel approaches to optimise data collection by the GIDAS survey teams are mainly to improve staffing by hiring more long-term professionals with medical, psychological, and/or technical training, to provide constant funding for the project, and to work according to a quality management system. With regard to the fundamental rights of those whose willingness to participate in GIDAS is to be improved by motivational approaches, from a legal perspective these would have to be designed in such a way that the accident participants or accident-related actors involved are promised benefits and incentives are formulated positively. In contrast to bans and prohibitions, they would thus not be regarded as encroachments on fundamental rights. From an ethical point of view, incentives should also be positive, respect human dignity, protect the privacy and confidentiality of participants' personal information, and not exert pressure. Approaches from social psychology could also help to increase the willingness of those involved in accidents. The aim of these theories, such as Ajzen's theory of planned behavior or the principle of reciprocity, is to predict behavior (as best as possible) on the basis of social and psychological factors. Based on this, strategies can then be developed to change behavior in a desired direction. Approaches to optimise data collection from these concepts aim at supporting the person concerned in the exceptional situation of a suffered accident in (re)acquiring self-efficacy and thus creating an important prereq-uisite for his willingness to disclose data, e.g. by showing empathy via voice tone (inflection and pitch) or using communication techniques such as mirroring and paraphrasing and emotional labeling. To use these approaches in GIDAS, GIDAS teams would need to be appropriately trained or educated. All the results result in a large number of recommendations for improving the GIDAS data collection in terms of data completeness and quality, which start at different points (e.g. organization, personnel) and are associated with different time and financial expenses. Which of these recommendations will ultimately be taken up and implemented in the short or medium term must be decided elsewhere
Motorrad Kurven-ABS MOKABS
Full text linkAuf Grund der positiven Wirkung von ABS, ist dieses seit Januar 2017 in der Europäischen Union bei Motorrädern über 125 cm³ gesetzlich vorgeschrieben. Einen zusätzlichen Sicherheitsgewinn bei Kurvenbremsungen soll das, erstmals im Jahr 2013 vorgestellte, Kurven-ABS bieten. Das Ziel dieser Studie war es, mögliche Vorteile des Kurven-ABS gegenüber konventionellem ABS anhand von Fahrversuchen durch Motorradfahrer und Motorradfahrerinnen unterschiedlichen Alters, Geschlechts und Fahrerfahrung zu beurteilen. Die Meinungen zu Kurven-ABS der motorradfahrenden Bevölkerung wurden, anhand von Fokusgruppen und einer Online-Befragung, untersucht, wobei die Fokusgruppen als Vorbereitung für die Online-Befragung dienten Die Online-Befragung ermöglichte ein breites Meinungsbild der motorradfahrenden Bevölkerung in Bezug auf das Kurven-ABS einzufangen. Für die Studie wurden Fahrmanöver und ein Versuchsablauf entwickelt. Die Fahrmanöver wurden so aufgebaut, dass sie den Testpersonen größtmögliche Sicherheit boten aber dennoch Messdaten von Vollbremsungen, während der Kurvenfahrt erhoben werden konnten. Für die Aufzeichnung der fahrdynamischen Daten, wurde eine KTM 790 Duke entsprechend ausgerüstet. Durch einen, am Lenker für die Versuchspersonen sichtbar montierten, Schalter konnte entweder das Kurven-ABS oder das konventionelle ABS aktiviert werden. Die durchgeführte Online-Befragung zeigte, dass die Mehrheit der Motoradfahrer und Motoradfahrerinnen dem Kurven-ABS positiv gegenüberstand. Über 90% waren der Meinung, dass das Kurven-ABS dazu beitragen könnte, Motorradunfälle zu verhindern und drei Viertel der Befragten gaben an, dem System zu vertrauen. Obwohl jeder der 55 Versuchspersonen es ermöglicht wurde, sich an die persönliche Wohlfühlgrenze, bezogen auf die Durchführung von Vollbremsungen während der Kurvenfahrt, heranzutasten, wurde bei einem Großteil der Bremsungen das Kurven-ABS nicht genutzt. Ab einer Schräglage von 20° und darüber wurde ein Eingriff des Kurven-ABS festgestellt. Da die Bremsdruckmodulation des Kurven-ABS, zu einem früheren Zeitpunkt und bei einem niedrigeren Bremsdruck erfolgt als die des konventionellen ABS, war der Geschwindigkeitseinbruch des Vorderrades verringert. Nach dem Beginn der Bremsdruckmodulation erfolgte beim Kurven-ABS ein flacherer Anstieg des modulierten Bremsdruckes am Vorderrad, als dies beim ABS der Fall war. Obwohl, während der Bremsung, die Aufstelltendenz (Maximalwert der Rollrate) durch die kurvenadaptive Bremsdruckmodulation des Kurven-ABS verringert war, konnte der vorgegebene Kurvenradius (Bodenmarkierung) nicht besser gehalten werden. Es konnte keine Verkürzung des Bremsweges aufgrund des Kurven-ABS ermittelt werden. Die mittlere Bremsverzögerung mit Kurven-ABS war niedriger als mit ABS. Es konnte keine stärkere Betätigung der Vorderradbremse mit Kurven-ABS festgestellt werden. Die Testpersonen stellten vor Bremsbeginn das Motorrad aktiv auf. Es wurde bei Bremsungen mit Kurven-ABS jedoch ein geringeres Aufstellen des Motorrades vor Bremsbeginn erkannt. Die Ergebnisse der Fahrversuche zeigen deutlich, dass die Schräglage beim Durchfahren der Kurve, nicht mit der Schräglage zu Beginn der Bremsdruckmodulation eines ABS oder Kurven-ABS gleichgesetzt werden kann. Im Vergleich zur Schräglage bei Kurvendurchfahrt waren die Schräglagen zu Beginn der Bremsdruckmodulation im Median um 40% bis 50% geringer. Vor Bremsbeginn wurde bei 98% der Bremsungen des Fahrmanövers Kuppe eine Schräglage von zumindest 20° und darüber festgestellt. Zu Modulationsbeginn war der Anteil an Bremsungen ohne Eingriff (weder ABS noch Kurven-ABS) größer als der Anteil an Bremsungen, bei denen die Schräglagengrenze des Kurven-ABS erreicht wurde (17%). Bei wiederholter Teilnahme an den Fahrversuchen konnte bei den Testpersonen kein Lerneffekt hin zu größeren Schräglagen festgestellt werden. Die Ergebnisse der Fahrversuche zeigen, dass das personenabhängige Fahrverhalten besonders berücksichtigt werden muss. Insbesondere das Bremsverhalten und das Aufstellen des Motorrades durch die Motorradfahrerinnen und Motorradfahrer waren von großer Bedeutung. Die Einflüsse dieser Faktoren auf eine Vollbremsung bei einer Kurvendurchfahrt und auf den Eingriff des Kurven-ABS bzw. ABS sind nicht von der Hand zu weisen. Zusammenfassend konnte, auf Basis der durchgeführten Fahrversuche, kein wesentlicher Vorteil des Kurven-ABS gegenüber des ABS bei Kurvenbremsungen festgestellt werden. Dies bezogen auf Testpersonen unterschiedlichen Alters, Geschlechtes und Fahrerfahrung.Due to the positive effect of ABS, this has been legally required for motorcycles over 125 cm³ since January 2017 by the EU Regulation 168/2013. Cornering ABS, first presented in 2013 by Bosch and KTM as part of Motorcycle Stability Control (MSC), is intended to provide an additional safety benefit during braking while cornering. The aim of this study was to assess possible advantages of cornering ABS over conventional ABS, based on driving tests by motorcyclists of different, ages, gender and riding experience. The opinions about cornering ABS of the motorcycling population were mapped using focus groups and an online survey. The focus groups served the basis for the online survey. The online survey allowed to capture the opinion of the motorcycling population on the extent to which cornering ABS is accepted by motorcyclists. Specific driving manoeuvres and a test procedure were developed for this study. The driving manoeuvres should offer the maximum possible safety for the test subjects, but still allow measurement data to be collected from full braking during cornering. The test subjects should increase the speed and lean angle, according to their driving skills, but not exceed their personal comfort limit. In order to achieve the greatest possible number of braking manoeuvres at lean angles of 20° and above, a bend radius of 20 m (manoeuvre crest) and a circle radius of 29 m (manoeuvre circle) were selected. For the recording of the driving dynamic data, a KTM 790 Duke was equipped accordingly. Either the cornering ABS or the conventional ABS could be activated by means of a switch mounted on the handlebar. The online survey showed that the majority of motorcyclists had a positive attitude towards cornering ABS. Over 90% felt that cornering ABS could help prevent motorcycle accidents and three quarters of respondents said they would trust the system. Although the test procedure enabled each of the 55 test subjects to approach their personal comfort limit and performing full brakings during cornering, for the majority of the braking manoeuvres the cornering ABS was not used. From a lean angle of 20° and above, an intervention by the cornering ABS was detected. The brake pressure modulation of the cornering ABS, starts at an earlier time and thus at a lower brake pressure than that of the conventional ABS. Due to the brake pressure modulation of the cornering ABS, the speed drop of the front wheel, compared to the conventional ABS, was reduced.
Although, during braking, the tendency of the motorcycle to reduce the lean angle was reduced by the cornering ABS, the specified circle radius (ground marking) could not be followed better. No reduction in braking distance due to the cornering ABS could be determined. The mean braking deceleration with cornering ABS was lower than with ABS. It was also not possible to determine a stronger application of the front brake with cornering ABS. The test subjects actively reduced the lean angle of the motorcycle before starting to brake. During braking with cornering ABS, the lean angle of the motorcycle was reduced less compared to conventional ABS before braking. The results of the driving tests clearly showed that the lean angle when driving through in a bend can be equated with the lean angle at the beginning of the brake pressure modulation of a conventional ABS or cornering ABS. Compared to the lean angle when driving in a bend, the median lean angle at the beginning of the start of brake pressure modulation were 40% to 50% lower. Before the start of braking, a lean angle of at least 20° and above was observed in 98% of the brakings of the manoeuvre crest. At the beginning of the modulation, the proportion of braking without intervention (neither ABS nor ABS cornering) was greater than the proportion of brakings reaching the lean angle limit of the cornering ABS (17%). No learning effect towards greater lean angles could be detected for test subject participating the test procedure more than once. The results of the driving tests showed that special attention must be paid to person-dependent driving behaviour. In particular, the braking behaviour and the driving characteristics by the motorcycle riders were of great importance. The influence of these factors on full braking manoeuvres during cornering and on the intervention of the cornering ABS or the conventional ABS cannot be neglected. In summary, on the basis of the driving tests carried out, no significant advantage of cornering ABS compared to the conventional ABS could be determined for braking during cornering. This applied to test subjects of different ages, genders and driving experience
Trailers with an electrically powered support axle
Full text linkThis project report describes an investigation into the influence powered trailers may have on the driving dynamics of vehicle combinations compared with non-powered trailers. Theoretical reasoning suggests that a destabilizing effect on the towing vehicle around the yaw axis may result in particular from shear forces and longitudinal forces with a pushing effect, which are transferred from the trailer to the coupling while, in contrast, longitudinal forces with a pulling effect are generally expected to have a stabilizing effect. Due to the application of the same driving force to the wheels on both sides of the trailer as long as there is always a resulting tractive force, the drive system is not expected to influence the shear force at the trailer coupling. Bearing this in mind, trailers with a symmetrical driving force that is lower than the driving resistance force of the trailer do not have a significant negative impact on the dynamics of the vehicle combination. As the required tractive effort of the towing vehicle is lower when the trailer is powered, the driveability of the vehicle combination is expected to improve. To verify these two assumptions, the stability at high speeds and the swerving behaviour were identified as decisive criteria and were assessed by performing a standard defined steering impulse test and a standard double lane change manoeuvre respectively. In addition, the expected lateral forces were quantified by means of simple equations for trailers with and without active drive. The theoretical considerations were confirmed in driving tests. A slightly reduced sway control and characteristic speed were found in one of the two trailers when an axle was powered; no relevant differences were found in the other trailer. Driveability was not found to be worse for either of the trailers with active drive compared to the same trailers without active drive; in one trailer, driveability was found to have improved significantly when the drive was active. The simple equations to quantify the lateral forces were confirmed by measurements. Based on the results, vehicle safety is not considered to be compromised if powered trailers are designed so that the driving forces are distributed evenly between both wheels and the trailers do not push the towing vehicle. Uneven distribution of the driving forces could be used for active stabilization; however, as torque vectoring was not available in the vehicles, no such assumptions could be established and tested
Anpassung der Dimensionierung an den Klimawandel
Full text linkMit den Veröffentlichungen der IPCC (2018) und Bundesregierung (2022) wird die Dringlichkeit der Anpassung der Dimensionierung der Straßen an den Klimawandel deutlich. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde ein Verfahren zur Anpassung der Regelwerke zur rechnerischen und empirischen Dimensionierung der Straße an den Klimawandel auf Basis projizierter Klimadaten erstellt. Hierfür wurde zunächst entsprechende Referenz- und Zukunftsdatensätze vorbereitet. Im Anschluss daran wurde ein umfangreiches thermisches Finite-Volumen-Methode (FVM)-Modell mit Open Source Field Operation and Manipulation (OpenFOAM) erstellt, um den Temperaturverlauf in der Straßenkonstruktion durch die Fourier-Gleichung zu berechnen. Das Modell wurde für mehrere von Dakota beliebig gewählte räumliche Probepunkte innerhalb Deutschlands in der Cloud berechnet. Die Ergebnisse des Modells wurden verwendet, um Klimainduzierte Straßentemperaturkarte (KiST-Karte) für die Betonbauweise zu erstellen. Für die Asphaltbauweise wurde die KiST-Karte nach der Regressionsmethode aus Augter und Kayser (2016) (KiST-Methode) erstellt. Die KiST-Karten zusammen mit der Frosteinwirkungszonenkarte (FWZ-Karte) bieten dabei eine Orientierungshilfe, um Anpassungsmaßnahmen zu priorisieren und umzusetzen. Danach wurden mechanische Modelle für Beton und Asphalt erstellt, um die Auswirkungen der Temperaturänderung auf die Nutzungsdauer (ND) der Verkehrsflächenbefestigungen (zulässige Lastwechselzahl) zu bewerten. Nach der Sensitivitätsanalyse der ND mithilfe der Modelle zeigte es sich, dass die Sonnenstrahlung (SSR) und Lufttemperatur in 2m Höhe (T2M) einen großen Einfluss auf die ND der Beton- und Asphaltbauweise haben:
ΔNDB = 2,78ΔSSR + 6,88ΔT2M, ΔNDA = 10ΔT2M.
Auf Grundlage der Erkenntnisse wurde ein Schwellenwert von 5 Jahren für die Aktualisierung der KiST-Karten für die Beton- und Asphaltbauweise vorgeschlagen. Für FWZ-Karte ist die Sensitivitätsanalyse nicht möglich und die Schwellenwert für die Aktualisierung wurde nicht festgelegt. Das Ziel, ein Verfahren zur Anpassung der Regelwerke zur rechnerischen und empirischen Dimensionierung an den Klimawandel auf Basis projizierter Klimadaten zu erstellen, wurde erreicht. Die Erweiterbarkeit dieses Verfahrens und des entsprechenden Programmiercode ermöglichen eine zukünftige Aktualisierung der KiST-Karten mit den neuen Klimaszenarien, neuen Dimensionierungsmodellen, neuen Klimamodellen sowie neuen Daten für die Nachhaltigkeitsbewertung.With the publications of the IPCC (2018) and German Government (2022), the urgency of adapting the design of pavement to climate change becomes clear. In the context of this research project, a procedure for adapting the regulations for the pavement design to climate change based on projected climate data was developed. For this purpose, appropriate reference and future data sets were first prepared. Subsequently, an extensive thermal Finite Volume Method (FVM) model with Open Source Field Operation and Manipulation (Open-FOAM) was created to calculate the temperature profile in the pavement structure using the Fourier equation. The model was calculated for several spatial sample points within Germany chosen at random by Dakota in the cloud. The results of the thermal model were used to create Climate induced Road Thermal State Map (KiST Map) for concrete pavement. For the asphalt pavement, the KiST Map was created according to the Regression Method from Augter und Kayser (2016) (KiST Method). The KiST Maps together with the Frost Impact Zone Map (FWZ Map) provide guidance to prioritize and implement adaptation measures. After that, mechanical models for concrete and asphalt were created to assess the effects of temperature change on the Service Life (SL) of the pavement surfaces (permissible load change number). After the sensitivity analysis of the SL using the models, it was shown that the Solar Shortwave Radiation (SSR) and Air Temperature at 2m height (T2M) have a significant influence on the SL of the concrete and asphalt pavement:
ΔSLB = 2,78ΔSSR + 6,88ΔT2M, ΔSLA = 10ΔT2M.
Based on the findings, a threshold of 5 years for updating the KiST Maps for concrete and asphalt construction was proposed. For FWZ Map, the sensitivity analysis is not possible and the threshold for updating was not determined. The goal of creating a procedure for adapting the regulations for computational and empirical dimensioning to climate change based on projected climate data was achieved. The extensibility of this procedure and the corresponding programming code enable a future update of the KiST Maps with new climate scenarios, new dimensioning models and new climate
models
Erhebung des Informationsverhaltens der Verkehrsteilnehmer
Full text linkZentrales Ziel des Forschungsvorhabens war die Durchführung und Auswertung einer ersten bundesweiten Repräsentativbefragung zum Informationsverhalten vor und während der Verkehrsteilnahme mit dem Pkw und/oder öffentlichen Verkehrsmitteln. Untersucht wurde, welche Informationen zu welchem Zeitpunkt gesucht bzw. genutzt werden, welche Informationsquellen bzw. -medien hierfür herangezogen werden und wie ggf. mit widersprüchlichen Informationen umgegangen wird. Hierzu wurden insgesamt 5.103 Personen, die regelmäßig als Pkw- und/oder ÖV-Nutzer am Verkehr teilnehmen, zur Ihrem Informationsverhalten mittels einer Online-Erhebung befragt. Die Grundgesamtheit für die geplante Erhebung zum Informationsverhalten waren in Deutschland wohnende Personen ab 18 Jahre, die regelmäßig als Pkw- und/ oder ÖV-Nutzer am Verkehr teilnehmen. Als Auswahlgrundlage für die Ziehung einer Personenstichprobe wurde nach Durchführung eines Pretests und einer vor-Ort-Kontrollerhebung das Payback-Online-Access-Panel ausgewählt. Die Stichprobe wurde anhand der bundesweiten Verkehrserhebung „Mobilität in Deutschland“ (MiD) 2017 nach Geschlecht, Alter, Bildung, Erwerbstätigkeit und Pkw/ÖV-Nutzung gewichtet. Abhängig vom genutzten Verkehrsmittel (Pkw/ ÖV/ beides) wurde das jeweilige Informationsverhalten abgefragt, wenn die befragte Person in den letzten 3 Monaten entsprechende Informationen abgerufen hat. Erhoben wurden dann zunächst die dabei genutzten Informationsquellen und der Zeitpunkt des Abrufs. Daran anschließend wurden für jede genannte Quelle Nutzungssituationen, Art und Zeitpunkt der Information, Wichtigkeit von und Zufriedenheit mit den jeweils genutzten Informationskanälen, Art und Verwendungshäufigkeit von Smartphone-Apps (nur bei App-Nutzern) und Reaktionen auf Verkehrsinformationen erfasst. Insgesamt bestätigen die erhobenen Daten dabei die zu erwartenden Ergebnisse mit einer Dominanz von Smartphone-Apps und Internet bei der Informationsbeschaffung. Aber auch die klassischen Informationsmöglichkeiten wie Radio im Pkw-Verkehr und Fahrplanaushänge und Durchsagen an Bahnhöfen, Haltestellen/ in Fahrzeugen im ÖV werden von vielen Befragten immer noch regelmäßig genutzt. Es zeigen sich allerdings sowohl im Pkw- als auch im öffentlichen Verkehr deutliche Unterschiede im Informationsverhalten je nach Alter. Diese Unterschiede sollten bei der zukünftigen Konzeption bzw. Ausgestaltung der Verkehrssysteme berücksichtigt werden, um den Bedürfnissen aller Altersgruppen gerecht werden zu können. Wie schnell sich der Wandel hin zu Smartphone-Apps und Internet bei der Informationsbeschaffung in den letzten Jahren vollzogen hat, lässt sich mit den hier erhobenen Daten natürlich nicht beantworten. Mit dieser Erhebung wurde aber die Grundlage für ein zukünftiges Monitoring geschaffen. Das gewählte Erhebungsdesign ist so angelegt, dass durch periodische Wiederholungen der Erhebung (beispielsweise alle 2 Jahre) entsprechende Trends frühzeitig erkannt werden können und dies dann für strategische Entscheidungen zur künftigen Gestaltung von Verkehrsinformationen, vor allem aus Sicht der öffentlichen Hand, genutzt werden kann.The central aim of the research project was to conduct and evaluate the first nationwide representative survey on information behaviour before and during travel by car and/or public transport. It was investigated which information is sought or used at what time, which information sources or media are used for this and how any contradictory information is dealt with. For this purpose, a total of 5,103 people who regularly travel by car and/or public transport were asked about their information behaviour in an online survey. The basic population for the planned survey on information behaviour were people aged 18 and over living in Germany who regularly use public transport and/or cars. After carrying out a pre-test and an on-site control survey, the Payback Online Access Panel was selected as sampling frame. The sample was weighted according to gender, age, education, employment and car/public transport use based on the nationwide transport survey “Mobility in Germany (MiD) 2017”. Depending on the means of transport used (car/ public transport/ both), the respective information behaviour was queried if the respondent had accessed corresponding information in the last 3 months. The sources of information used and the time of access were then recorded. Then, for each source mentioned, usage situations, type and time of information, importance of and satisfaction with the respective information channels used, type and frequency of use of smartphone apps (only for app users) and reactions to traffic information were recorded. Overall, the data collected confirm the expected results with a dominance of smartphone apps and the Internet in obtaining information. But traditional information options such as radio in cars and timetable notices and announcements in public transport are still used regularly by many respondents. However, there are clear differences in information behaviour depending on age in both car and public transport. These differences should be taken into account in the future conception and design of transport systems in order to be able to meet the needs of all age groups. Of course, the data collected here cannot answer how quickly the change towards smartphone apps and the Internet has occurred in obtaining information in recent years. However, this survey created the basis for future monitoring. The selected survey concept is designed in such a way that corresponding trends can be identified at an early stage through periodic repetitions of the survey (e.g. every 2 years) and this can then be used for strategic decisions on the future design of traffic information, especially from the perspective of the public sector
Entwicklung von Asphaltschichten für Straßen und Brückenbeläge unter extremen Klimaeinwirkungen
Full text linkDas Ziel des Forschungsvorhabens war es, einerseits Erkenntnisse über die zu erwartenden Temperaturverteilungen und deren Häufigkeiten in Asphaltschichten auf Brückenbauwerken zu erlangen, um den Zeithorizont abzuschätzen, ab dem mit einer maßgeblichen Beeinträchtigung der Nutzungsdauer standardisierter Asphaltoberbaukonstruktionen zu rechnen ist. Andererseits sollten unter Berücksichtigung der prognostizierten extremen Klimaeinwirkungen hochverformungsbeständige Asphalte neu konzipiert werden, die auch bei tiefen Temperaturen eine ausreichende Kälteflexibilität aufweisen. Um diese Ziele zu erreichen, erfolgte zunächst eine umfangreiche Literaturanalyse zur Bestandsaufnahme der Klimarandbedingungen und der prognostizierten Klimaänderungen. Als Referenzperiode wurde dabei die aktuelle klimatologische Periode 1991 bis 2020 ausgewählt. Zusätzlich wurden Temperaturdaten, die über ein Jahr lang in den Asphaltschichten auf der Neckartalbrücke und auf der Weserbrücke gemessen wurden, zur Verfügung gestellt und berücksichtigt. Auf dieser Datengrund-lage wurde ein Finite-Elemente-Modellierungsansatz (FEM) entwickelt, der es ermöglicht, die vertikale Wärme- und Temperaturverteilung mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu berechnen. Mithilfe eines Machine-Learning Algorithmus (ML) können die Erkenntnisse auch auf das gesamte Bundesgebiet übertragen werden. Aus den Daten der Referenzperiode wurde für die drei unterschiedlichen Klimaszenarien RCP2.6, RCP4.5 sowie RCP8.5 jeweils die zukünftige Entwicklung der Klimakenngrößen abgeschätzt, und mit dem aufgestellten Modell zur Prognose der vertikalen Temperaturverteilung im Asphaltoberbau auf Brückenbauwerken kombiniert. So konnte für jeden Tag eine maximale mittlere Asphaltdeckschichttemperatur berechnet werden. Sie diente im Weiteren als Grundlage für die Bewertung der zukünftigen Entwicklung plastischer Verformungen. Für die Neukonzeption klimaoptimierter Guss- und Walzasphalte wurden zunächst im Rahmen einer umfangreichen Literaturrecherche Erkenntnisse zu Kompensationsmaßnahmen zusammengetragen, die zu einer Reduzierung der negativen Folgen des Klimawandels auf die Dauerhaftigkeit von Guss- und Walzasphalten beitragen können und bislang untersucht und / oder erprobt wurden. Auf dieser Grundlage wurde zunächst eine Vorauswahl der Ausgangsstoffe (Bindemittel, Füller, Gesteinskörnung) getroffen. Anschließend erfolgten Voruntersuchungen sowohl an den ausgewählten Bindemitteln und Füllern, als auch an verschiedenen daraus hergestellten Mastixvarianten. Dabei fanden auch Materialkomponenten Berücksichtigung, die noch nicht standardmäßig im einschlägigen technischen Regelwerk etabliert sind, aber aufgrund ihres optimierten Gebrauchsverhaltens eine frühzeitige Schadensentwicklung verhindern und eine lange Nutzungsdauer gewährleisten können. Die finale Auswahl der Ausgangsstoffe für die Asphaltmischgutherstellung wurde anhand der gewonnenen Ergebnisse aus den Voruntersuchungen festgelegt. Insgesamt wurden acht Walzasphaltvarianten (jeweils vier splittreiche Asphaltbetone und Splittmastixasphalte) sowie fünf Gussasphaltvarianten konzipiert und labortechnisch hergestellt. Dabei erfolgte eine Variation der Bindemittelart und -sorte sowie der Füllerart, wobei ausschließlich Kalksteinmehl und ein Mischfüller zum Einsatz kamen. Die anschließenden Performance-Untersuchungen zur Verformungsbeständigkeit bei hohen Temperaturen sowie zur Kälteflexibilität und Ermüdung der Asphaltvarianten zeigten signifikante Unterschiede. Bei den Verformungsversuchen wurden die Prüftemperaturen erhöht, um den prognostizierten höheren Temperaturen Rechnung zu tragen. Bei der gesamtheitlichen Betrachtung der Ergebnisse konnten Zusammensetzungen bzw. Materialkombinationen präferiert sowie die prinzipielle Übertragung der Erkenntnisse auf andere Asphaltschichten beschrieben werden. Das erstellte Modell zur vertikalen Temperaturverteilung in Asphaltschichten auf Brückenbauwerken sowie die in Laborversuchen ermittelte Temperaturabhängigkeit der plastischen Verformungen konnten schließlich miteinander kombiniert werden, um die Auswirkungen der erhöhten klimatischen Beanspruchung auf die Dauerhaftigkeit und das Gebrauchsverhalten von Asphaltschichten auf Brückenbauwerken einzuschätzen. Letztendlich konnte auch im Modell gezeigt werden, dass die heute verwendeten konventionellen Asphalte mit „normaler“ Verformungsbeständigkeit bereits jetzt an ihre Grenzen stoßen und eine Optimierung hinsichtlich der klimatischen Beanspruchung dringend erforderlich ist. Anschließend wurden konkrete Empfehlungen zur Weiterentwicklung und Verbesserung des aufgestellten Modells sowie Möglichkeiten zur weiteren Optimierung der Asphalte im Zuge des Klimawandels gegeben.The aim of the research project was, on the one hand, to gain insights into the expected temperature distributions and their frequencies in asphalt layers on bridge structures in order to estimate the time horizon from which a significant impairment of the service life of standardized asphalt structures is to be expected. On the other hand, considering the predicted extreme climatic effects, highly deformation-resistant asphalts should be redesigned, which have sufficient flexibility even at low temperatures. In order to achieve these goals, an extensive literature review was first carried out to take stock of the climate boundary conditions and the predicted climate changes. The current climatological reference period 1991 to 2020 was selected as the period. In addition, temperature data measured over a year in the asphalt layers on the Necker Valley Bridge and the Weser Bridge were made available and taken into account. On this data basis, a finite element modelling approach (FEM) was developed, which makes it possible to calculate the vertical heat and temperature distribution with high temporal and spatial resolution. With the help of a machine learning algorithm (ML), the findings could also be transferred to the whole of Germany. From the data of the reference period, the future development of the climate parameters for the three different climate scenarios RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5 was estimated and combined with the model established for estimating the vertical temperature distribution in the asphalt structure on bridge building. In this way, it was possible to calculate a maximum average asphalt surface course temperature for each day. It also served as a basis for evaluating the future development of plastic deformations. For the new design of climate-optimized mastic and asphalts, findings on compensation measures that contribute to reducing the negative consequences of climate change on the durability of mastic and asphalts and have so far been investigated and / or tested were compiled as part of an extensive literature review. On this basis, a pre-selection of the raw materials (binders, fillers, aggregates) was first made. Subsequently, preliminary tests were carried out on the selected binders and fillers as well as on various mastic variants produced from them. Material components were also taken into account that are not yet established as standard in the relevant technical regulations, but which can prevent early damage development and ensure a long service life due to their optimized usage behavior. The final selection of raw materials for the production of asphalt mixtures was finally determined on the basis of the results obtained from the preliminary investigations. A total of eight rolled asphalt variants (four chip-pings-rich asphalt concretes and four stone mastic asphalts) as well as five mastic asphalt variants were designed and produced in the laboratory. In particular, there was a variation of the type and type of binder as well as the type of filler, whereby only limestone powder and a mixed filler were used. The subsequent performance studies on the deformation resistance at high temperatures as well as on the cold flexibility and fatigue of the asphalt variants showed significant differences in the performance of the variants. During the deformation tests, the test temperatures were increased to take account of the predicted higher temperatures. In the holistic consideration of the results, compositions or material combinations could be preferred and the principle transfer of the findings to other asphalt layers could be described. The model of the vertical temperature distribution in asphalt layers on bridge buildings and the temperature dependence of the plastic deformations determined in laboratory tests could finally be combined to assess the effects of the increased climatic stress on the durability and performance of asphalt layers on bridges. Ultimately, it was also possible to show in the model that the conventional asphalts used today with "normal" resistance to deformation are already reaching their limits and that climate optimization is urgently needed. Subsequently, concrete recommendations were given for the further development and improvement of the established model as well as with regard to future verification and further optimization of the asphalts in the course of climate change
Market penetration of vehicle safety systems 2023
Full text linkAufgabe der Studie war es, die Ausstattung der Pkw in Deutschland mit Fahrzeugsicherheitssystemen umfassend zu erheben. Ab 2013 hat infas die Studie in Zusammenarbeit mit dem Institut für Kraftfahrzeuge (ika) regelmäßig im zweijährigen Abstand durchgeführt, um Veränderungen bei der Marktdurchdringung der Systeme festzustellen. Anfang des Jahres 2024 wurden im Rahmen der Studie „Marktdurchdringung von Fahrzeugsicherheitssystemen 2023“ dazu 5.642 Haushalte zur Ausstattung eines ihnen zur Verfügung stehenden Fahrzeugs befragt.
Für die Befragung wurden 62 Fahrzeugsicherheitssysteme ausgewählt. Insgesamt zeigen die Befragungsergebnisse einen stetigen Anstieg in der Verbreitung nahezu aller Sicherheitssysteme. Die weiteste Verbreitung haben weiterhin passive Sicherheitssysteme wie Airbags. Sowohl Front- als auch Seitenairbags gehören zur Standardausstattung in allen Fahrzeugsegmenten und fehlen mittlerweile nur noch in älteren Fahrzeugen. Gleiches gilt mittlerweile auch für Seat Belt Reminder und Gurtstraffer. Neuere passive Systeme, insbesondere zum Fußgängerschutz, sind dagegen noch wenig verbreitet und überwiegend in neueren Modellen der oberen Mittel- und Oberklasse vorhanden. Zur Fahrzeugausstattung gehören gleichzeitig aktive Systeme, die Risiken vermeiden oder auch einzelne Fahraufgaben übernehmen. Die häufigsten Vertreter aus dieser Gruppe sind Bremsassistent, ESP und Tempomat. Bereits 94 Prozent der Fahrzeuge sind mit ESP ausgestattet, das seit 2011 gesetzlich vorgeschrieben ist. Auch die Tagfahrleuchte ist aufgrund einer EU-Richtlinie bereits in 67 Prozent aller Fahrzeuge verbaut und wird in Zukunft eine volle Marktdurchdringung erreichen. City-Notbremsassistenten, die seit 2022 bei der Typzulassung verpflichtend sind, steigen in ihrer Verbreitung an – wobei sie aktuell hauptsächlich in SUVs und Geländewagen verbaut sind. Zu den neueren Entwicklungen gehören Systeme, wie der Überhol- und Autobahnassistent, die bereits dem Automatisierungslevel 2 der Norm SAE J3016 entsprechen. Diese sind aufgrund der teuren und aufwendigen Technik jedoch bislang nur bei einem kleinen Teil der Geländewagen/SUV sowie der oberen Mittel- und Oberklasse zu finden.
In den letzten Jahren nimmt besonders die Ausstattung im Segment SUV stark zu, sodass Fahrzeuge dieses Segments inzwischen bei vielen Systemen besser ausgestattet sind als Fahrzeuge der oberen Mittel- und Oberklasse. Dies hängt auch mit der über die Jahre stetig wachsenden Anzahl der Neuzulassungen in diesem Bereich zusammen. Die Anzahl der Sicherheitssysteme nimmt mit der jährlichen Fahrleistung und der Nutzungshäufigkeit ebenso zu wie bei jüngeren Fahrzeugen und Dienstwagen. Betrachtet man die Ausstattungsraten nach Fahrzeugsegmenten zeigt sich ein Muster: Sind Systeme insgesamt selten, unterscheiden sich die Anteile innerhalb der verschiedenen Fahrzeugsegmente teilweise erheblich.The aim of the study was to comprehensively assess the equipment of passenger cars in Germany with vehicle safety systems. Since 2013, infas has regularly conducted the study in collaboration with the Institute for Automotive Engineering (ika) at two-year intervals to identify changes in the market penetration of these systems. In 2023, a total of 5,642 households were surveyed regarding the equipment of a vehicle available to them.
A total of 62 vehicle safety systems were selected for the survey. Passive safety systems, such as airbags, continue to have the widest distribution. Both front and side airbags are standard equipment in all vehicle segments. The same now applies to seat belt reminders and belt pretensioners. However, newer passive systems, particularly those for pedestrian protection, are mainly found in newer models of the upper mid-range and luxury segments. Additionally, vehicles are equipped with active systems that help avoid risks or even take over certain driving tasks. The most common representatives from this group are brake assist, ESP (Electronic Stability Program), and cruise control. Already, 94 percent of vehicles are equipped with ESP, which has been legally required since 2011. Daytime running lights, also due to an EU directive, are now installed in 67 percent of all vehicles and will achieve full market penetration in the future. Newer developments also include combined, continuously operating systems, such as highway assist, which already correspond to Automation Level 2 according to SAE J3016. However, due to the expensive and complex technology, these systems are currently found only in a small proportion of SUVs and upper mid-range and luxury vehicles.
In recent years, the equipment in the SUV segment has increased significantly, so that vehicles in this segment are now better equipped with some systems than vehicles in the upper mid-range and luxury segments. This is also related to the steadily growing number of new registrations in this segment. The number of safety systems increases with annual mileage and frequency of use, as well as in newer vehicles and company cars. When looking at equipment rates by vehicle segment, a pattern emerges: if systems are rare overall, the shares within the different vehicle segments can differ significantly
Influences on the concentration of vapours and aerosols when laying rolled asphalt
Full text linkDämpfe und Aerosole finden seit vielen Jahren in der Asphaltbranche Beachtung. Bereits im Jahr 1997 wurde der „Gesprächskreis Bitumen“ gegründet, der sich seither mit den Gesundheitsgefahren bei Arbeiten mit Bitumen beschäftigt. Die Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG BAU) hat in den vergangenen Jahren an zahlreichen Baustellen den Einbau von Asphalt messtechnisch begleitet und die dabei entstehenden Dämpfe und Aerosole in über 4500 Fällen gemessen. Auf Basis dieser umfangreichen Messungen hat der Ausschuss für Gefahrenstoffe in seiner Sitzung am 19./20.11.2019 beschlossen, dass der Arbeitsplatzgrenzwert für Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Bitumen entsprechend den MAK-Empfehlungen auf 1,5 mg/m³ (Bitumenkondensat-Standard; BKS) festgelegt wird. Dieser Grenzwert wird allerdings für einen Zeitraum von zunächst 5 Jahren ausgesetzt. Durch die Auswahl der Proben soll ein repräsentativer Querschnitt der in Deutschland eingesetzten Asphalte mit und ohne Ausbauasphalt und Bitumen bzw. Polymermodifizierten Bitumen und sichergestellt werden. Zudem fanden zwei Zusätze Verwendung. Die Auswertungen zu den untersuchten Untersuchungsvarianten zeigen auf, dass Asphaltart / -sorte, Bindemittelart bzw. -sorte (Grundbindemittel, Art und Menge der zugegebene Polymere, Viskositätsverändernde Zusätze) sowie der Bitumenhersteller sich auf die Emissionen auswirken können. Den stärksten Einfluss auf die Emissionen scheinen die Bitumenhersteller und Bindemittelart/-sorte zu haben. Aussagen der Bindemittelhersteller legen nahe, dass die Herstellung des Bitumens eine entscheidende Rolle spielt. Der Einfluss der Asphaltart/-sorte auf die Emissionen fällt kleiner aus als erwartet. Aufgrund der Untersuchungen zeigt sich, dass sich eine Erniedrigung bzw. Erhöhung des Bindemittelgehalts um ±0,5 M.-% nicht systematisch auf die Emissionen auswirkt. Die Variation der Temperatur führt zu deutlichen Veränderungen der Emissionen. Die Untersuchungen, die bei 140 °C durchgeführt wurden, zeigen eine Reduktion auf weniger als die Hälfte im Vergleich zu Untersuchungen bei 160 °C. Für die Temperaturen 140 und 120 °C lässt sich eine analoge Reduktion feststellen. Die Variation des Asphaltgranulatgehaltes führt zu kleinen Veränderungen der Emissionen. Tendenziell scheinen die Emissionen mit zunehmendem Gehalt an Asphaltgranulat leicht abzunehmen. Da es sich bei Asphaltgranulat um ein wiederverwertetes Material handelt, das bereits heißverarbeitet wurde, und die Menge an Frischbitumen bei Einsatz von Asphaltgranulat reduziert ist, ist davon auszugehen, dass die hohen Emissionen hier in geringerem Maße auftreten. Das hier für die Untersuchung von Asphalten im Labor entwickelte Verfahren kann dazu dienen, die verschiedenen Bitumen und bitumenhaltigen Bindemittel grundsätzlich hinsichtlich ihrer Emissionen einzuordnen. Es ist jedoch dringend geboten, die Laborergebnisse durch Messungen in situ zu untermauern.Vapours and aerosols have attracted attention in the asphalt industry for many years. As early as 1997, the "Bitumen Discussion Group" was founded, which has been dealing with the health hazards of working with bitumen ever since. In recent years, the German Employer's Liability Insurance Association for the Construction Industry (BG BAU) has monitored the installation of asphalt at numerous construction sites and measured the resulting vapours and aerosols in over 4,500 cases. Based on these extensive measurements, the Committee for Hazardous Substances decided in its meeting on 19/20 November 2019 that the occupational exposure limit value for vapours and aerosols during hot processing of bitumen will be set at 1.5 mg/m³ (bitumen condensate standard; BKS) in accordance with the MAK recommendations. However, this limit value is suspended for an initial period of 5 years. The selection of the samples is intended to ensure a representative cross-section of the asphalts used in Germany with and without reclaimed asphalt and bitumen or polymer-modified bitumen. In addition, two additives were used. The evaluations of the investigated test variants show that asphalt type/grade, binder type/grade (base binder, type and quantity of added polymers, viscosity-changing additives) as well as the bitumen manufacturer can have an effect on the emissions. Bitumen manufacturer and binder type/grade appear to have the strongest influence on emissions. Statements from binder manufacturers suggest that bitumen production plays a crucial role. The influence of asphalt type/grade on emissions is smaller than expected. The investigations show that a reduction or increase of the binder content by ±0.5 wt.% does not systematically affect the emissions. The variation of the temperature leads to significant changes in the emissions. The investigations carried out at 140 °C show a reduction to less than half compared to investigations carried out at 160 °C. The emissions of the binder content are not systematically affected by the variation of the temperature. An analogous reduction can be observed for the temperatures 140 and 120 °C. The variation of the asphalt granulate content leads to small changes in emissions. There seems to be a tendency for emissions to decrease slightly with increasing asphalt granulate content. Since asphalt granulate is a recycled material that has already been hot processed and the amount of fresh bitumen is reduced when asphalt granulate is used, it can be assumed that the high emissions occur to a lesser extent here. The method developed here for testing asphalts in the laboratory can be used to classify the various bitumens and bituminous binders in terms of their emissions. However, it is urgently necessary to substantiate the laboratory results by measurements in situ
Pilotprojekt zu Emissionsmessungen mittels Remote Sensing Devices
Full text linkDie Emissionen des Straßenverkehrs stellen eine wesentliche Umweltbelastung dar. Deshalb ist eine realitätsnahe Ermittlung der Emissionen hilfreich, um zielgerichtete Analysen durchzuführen und Maßnahmen abzuleiten. Ein Remote Sensing System (RS-System) bietet die Möglichkeit solche Emissionsdaten zu erfassen. Die vorliegende Pilotstudie zeigt die Möglichkeiten und Grenzen eines vertikal ausgerichteten RS-Systems bei der Erfassung der gesetzlich limitierten Fahrzeugemissionen (CO, NO, NO2 HC, PM) auf Bundesautobahnen. Sie gibt Aufschluss über die Kriterien und Randbedingungen zur Standortauswahl zur Positionierung eines Systems an deutschen Verkehrswegen im Besonderen von Bundesautobahnen (BAB), sowie die Datenschutzanforderungen, die bei dieser Art der Kennzeichenerfassung beachtet werden müssen. Darüber hinaus zeigt die Pilotstudie, dass das RS-System in 12 Tagen die hohe Anzahl von über 123.000 Messwerten aufnehmen kann, von denen über 84% valide sind. Die Verknüpfung der Emissionsmesswerte mit den dazugehörigen Motorkenndaten, welche vom Kraftfahrtbundesamt bereitgestellt werden, wurde erfolgreich durchgeführt. Erstmalig werden Remote Sensing Emissionsdaten aus dem Realbetrieb auf einer BAB in Deutschland betrachtet. Exemplarisch wurden einige Analysen durchgeführt. Die Auswertungen zeigen sehr deutliche Minderungen der NOx- und PM-Emissionen mit der neuesten Abgasstufe Euro 6d für Pkw und Euro VI für Lkw im Vergleich zu vorherigen Abgasstufen. Die Messdaten zeigen im Vergleich zum HBEFA 4.2 höhere fahrzeugbezogene Emissionsniveaus. Die in diesem Projekt erzeugte Datenbasis ermöglicht es, Emissionsmessungen an Straßen und sogar von Autobahnen und Emissionsmodellierung systematisch und im Detail zu vergleichen. Weiter besteht die Möglichkeit Hinweisen auf eine möglicherweise defizitäre Abgasreinigung von Fahrzeugtypen der Fahrzeugflotte durch gezielte Überprüfungen an auffälligen Fahrzeugen nachzugehen.Emissions from road traffic represent a significant environmental burden. Therefore, a realistic determination of emissions is helpful to perform targeted analyses and to derive measures. A remote sensing system (RS system) offers the possibility to collect such emission data. This pilot study shows the possibilities and limitations of a vertically oriented RS system for the recording of legally limited vehicle emissions (CO, NO, NO2, HC, PM) on federal freeways. It provides information on the criteria and boundary conditions for site selection for positioning a system on German traffic routes, in particular on federal freeways (BAB), as well as the data protection requirements that must be observed for this type of license plate recording. In addition, the pilot study shows that the RS system can record the high number of over 123,000 readings in 12 days, of which over 84% are valid. The linking of the emission readings with the associated engine characteristics data, which are provided by the Federal Motor Transport Authority, was successfully carried out. For the first time, remote sensing emission data from real operation on a freeway in Germany are considered. A number of analyses were carried out as examples. The evaluations show very significant reductions in NOx and PM emissions with the latest exhaust control Euro 6d for cars and Euro VI for trucks compared to previous exhaust control stages. The measured data show higher emission levels compared to values from HBEFA 4.2. The database generated in this project makes it possible to compare emission measurements on roads and even freeways and emission modeling systematically and in detail. Furthermore, it is possible to follow up indications of a possibly deficient exhaust gas cleaning of vehicle types of the vehicle fleet by targeted checks on conspicuous vehicles
Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Querkraft- und Torsionstragfähigkeit von Betonbrücken im Bestand
Full text linkDas Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Querkraft- und Torsionstragfähigkeit von Betonbrücken im Bestand" hatte zum Ziel, auf der Grundlage experimenteller und theoretischer Untersuchungen Möglichkeiten für eine zutreffendere Abschätzung der Querkraft- und Torsionstragfähigkeit von Spannbetonbrücken im Bestand mit geringen Querkraftbewehrungsgraden zu entwickeln. Dabei erfolgte einerseits die Weiterentwicklung der bestehenden Bemessungsverfahren auf Stufe 2 der BEM-ING Teil 2. Andererseits wurden Handlungsempfehlungen für vertiefte Berechnungsmodelle, die in Stufe 4 der BEM-ING Teil 2 Anwendung finden können, erarbeitet, um eine Entscheidungs- und Anwendungshilfe zur Bewertung der Standsicherheit für Querkraft und Torsion der betreffenden Brücken-bauwerke bereitzustellen. Um die realen Systemeigenschaften der Brückenüberbauten hinsichtlich der Biege- und Schubschlankheit sowie der Belastungsart möglichst repräsentativ abzubilden, wurden großformatige nachträglich vorgespannte Versuchskörper an drei verschiedenen Forschungseinrichtungen getestet. Während an der RWTH Aachen University an 16,5 m langen Durchlaufträgern und an der TU München an 4,5 m langen Substrukturen Querkraftversuche mit den Einflussparametern Querschnittsform, Querkraftbewehrungsgrad, Vorspanngrad, Durchlaufwirkung, Belastungsart und Verbundbedingung der Längsbewehrung durchgeführt wurden, sind an der TU Dortmund Querkraftversuche mit zusätzlicher Torsion an 12 m langen Durchlaufträgern unter Variation der Querschnittsform, der Interaktion von Momenten-, Querkraft- und Torsionsbeanspruchung, der Druckstrebenneigung und der Bügelformen untersucht worden. Im Schlussbericht wurden die Ergebnisse der experimentellen und theoretischen Untersuchungen dar-gestellt. Dazu wurde zunächst eine Zusammenfassung der Bemessung von Spannbetonbauteilen für Querkraft sowie Querkraft mit zusätzlicher Torsion nach aktueller Norm sowie der verfeinerten Bemessungsansätze auf Stufe 2 der BEM-ING Teil 2 gegeben und das Sicherheitskonzept der Bemessung im Bauwesen erläutert. Im darauffolgenden Abschnitt wurden die experimentellen Untersuchungspro-gramme der drei teilnehmenden Universitäten in Aachen, München und Dortmund dargestellt. Um die analytischen und numerischen Verfahren auf Stufe 2 und Stufe 4 der BEM-ING Teil 2 anzuwenden und zu vergleichen, wurden anschließend weitere experimentelle Untersuchungen aus der Literatur und ausgewählten Bauwerke dokumentiert, die anschließend zur Nachrechnung mit verschiedenen Modellen herangezogen wurden. Auf Grundlage der umfangreichen experimentellen Untersuchungen sowie einer Datenbankauswertung mit knapp 1300 Querkraftversuchen an Stahl- und Spannbetonträgern mit und ohne Querkraftbewehrung erfolgte eine Erweiterung der Querkraft- und Torsionsmodelle der Stufe 2 der BEM-ING Teil 2. Dadurch konnte eine realistischere Erfassung der günstigen Einflüsse gegliederter Querschnittsformen (bV,eff), einer Beanspruchung infolge verteilten Lasten (ΔVEd) und einer Vorspannung samt Spannungszuwachs (P+ΔP) ermöglicht werden. Anhand der durchgeführten Versuche mit Querkraft und zusätzlicher Torsion konnte gezeigt werden, dass durch Umlagerungen der inne-ren Kräfte eine Rotation der Druckstrebe im Bereich 1,75 ≤ cotθ ≤ 2,5 möglich und die freie Wahl der Druckstrebenneigung cotθ daher gerechtfertigt ist. Weiterhin dürfen unterschiedliche θ für die Nach-weise für Querkraft sowie Querkraft und Torsion angesetzt werden. Allerdings wird empfohlen, den Beiwert der Betondruckfestigkeit ν abhängig vom Überbauquerschnitt abzumindern. Der Nachweis gegen Betondruckversagen bei kombinierter Beanspruchung erfolgt dann auf Basis einer linearen Interaktion aus Querkraft und Torsion (V + T). Die Anwendung der vorgeschlagenen Weiterentwicklung der Querkraft- und Torsionsbemessung auf vier bestehende Brücken verdeutlicht den in der Praxis dringend benötigten Mehrwert des verfeinerten Bemessungsansatzes auf Stufe 2 der BEM-ING Teil 2. Neben der Vorstellung in Stufe 4 der BEM-ING Teil 2 gängiger Verfahren zur Brückennachrechnung wurden jeweils die wesentlichen Schritte der Berechnung bzw. Modellierung erläutert. Auf Basis einer anschließenden Bewertung der wissenschaftlichen Verfahren wurden Empfehlungen für eine breitere und trotzdem ausreichend sichere Anwendung für die Praxis gegeben. Hierbei wurden u.a. die Art der Modellierung, der Ansatz der Materialkennwerte, ein angepasstes Sicherheitskonzept für nichtlineare Verfahren einschließlich der Modellunsicherheit, der Umgang mit nicht normkonformer Bügel- und Längsbewehrung sowie die Vergleichbarkeit mit den anderen Stufe 4-Verfahren berücksichtigt. Für eine Auswahl der betrachteten Verfahren wurden durch vertiefte Untersuchungen Handlungsempfehlungen erarbeitet, die im Format und Wording an die BEM-ING Teil 2 angepasst wurden. In einem abschließenden Benchmark-Test wurde eine Auswahl an Versuchen und deren Nachrechnung dokumentiert, sodass in Zukunft die Eignung weiterer wissenschaftlicher Verfahren zur Nachrechnung von Betonbrücken bewertet werden kann.The project "Experimental and theoretical investigations on the shear and torsion capacity of existing concrete bridges" aimed at developing possibilities for a more accurate calculation of the shear and torsion capacity of prestressed concrete bridges with low amounts stirrup reinforcement ratios in existing structures based on experimental and theoretical investigations. On the one hand, existing methods on level 2 of the BEM-ING Part 2 were further developed. On the other hand, recommendations for refined calculation models, which can be applied in level 4 of the BEM-ING Part 2, were developed in order to provide a decision and application support for the evaluation of the stability for shear and torsion of the bridge structures. In order to reproduce the real properties of bridge superstructures as representatively as possible with regard to bending and shear slenderness as well as the type of loading (line and point loads), large-scale post-tensioned test specimens were tested at three different research institutions. While shear test with the investigation parameters cross-sectional shape, amount of shear reinforcement, degree of pre-stressing, influence of the structural system of multi-span beams, loading type and bond condition of the longitudinal reinforcement were carried out at RWTH Aachen University on 16.5 m continuous beams and at TU Munich on 4.5 m substructures, shear test with additional torsion with variation of the cross-sectional shape, the interaction of moment, shear and torsion loading, the compression strut inclination and the stirrup shapes were investigated at the TU Dortmund on 12 m continuous beams. The final report presents the results of the experimental and theoretical investigations. First, a summary of the design of prestressed concrete structures for shear and shear with additional torsion according to the current standard as well as the refined design approaches at level 2 of the BEM-ING Part 2 were given and the safety concept of the design in civil engineering was explained. In the following section, the experimental investigation programmes of the three universities in Aachen, Munich and Dortmund were presented. In order to apply and compare the analytical and numerical methods to level 2 and level 4 of the BEM-ING Part 2, further experimental investigations from the literature and selected tests were documented, which were then used for recalculation with various design models. Based on the extensive experimental investigations and a database evaluation with almost 1,300 shear tests on rein-forced and prestressed concrete girders with and without shear reinforcement, an extension of the shear and torsion models of level 2 of the BEM-ING Part 2 was carried out. This enabled a more realistic recording of the favourable influences of complex cross-sectional shapes (bV,eff), a stress due to distrib-uted loads (ΔVEd) and a prestressing including stress increase (P+ΔP). Based on the tests carried out with shear and additional torsion, it could be shown that a rotation of the compression strut in the range 1.75 ≤ cotθ ≤ 2.5 is possible through rearrangements of the internal forces, therefore the free choice of the compression strut inclination cotθ is justified. Furthermore, different θ may be applied for the verifi-cations of shear and shear and torsion. However, it is recommended to reduce the coefficient of the concrete compressive strength ν depending on the superstructure cross-section. The verification against concrete compression failure under combined loading is then based on a linear interaction of shear and torsion (V + T). The application of the proposed development of the shear and torsion design to four bridges illustrates the urgently needed added value of the refined design approach at level 2 of the BEM-ING Part 2 in practice. In addition to the presentation of common procedures for bridge recalculation in level 4 of the BEM-ING Part 2, the essential steps of the calculation or modelling were explained in each case. On the basis of a subsequent evaluation of the scientific procedures, recommendations were given for a broader and yet sufficiently safe application in practice. Among other things, the type of modelling, the approach of the material parameters, an adapted safety concept for non-linear procedures including the model un-certainty, the handling of non-standard stirrup and longitudinal reinforcement as well as the comparabil-ity with the other level 4 procedures were considered. For a selection of the considered procedures, recommendations for practice were developed by more detailed investigations, which were adapted to the BEM-ING Part 2 in format and wording. In a final benchmark test, a selection of tests and their recalculation was documented so that the suitability of further scientific procedures for the recalculation of concrete bridges can be evaluated in the future