Bundesanstalt für Straßenwesen

Problem/ Ausgangslage: Die Aufrechterhaltung sicherer und nachhaltiger Verkehrsinfrastrukturen ist eine enorme Herausforderung. Die Resilienz, d.h. die Fähigkeit von Bauwerken, mit unvorhersehbaren Bedrohungen wie Naturkatastrophen, Unfällen und Cyberangriffen umzugehen, ist ein wichtiger Faktor für eine zuverlässige und sichere Verkehrsinfrastruktur. Angesichts begrenzter Möglichkeiten für den Ausbau neuer Verkehrssysteme wird die Modernisierung und Stärkung bestehender Infrastrukturen immer wichtiger. Das Projekt basiert auf FE 69.0005, in dem ein Tool entwickelt wurde, um Betreibern die Resilienzbewertung ihrer Bauwerke zu erleichtern. Bisher mussten Betreiber den Großteil der Informationen manuell eingeben. Das neue Konzept zielt darauf ab, ein Geographisches Informationssystem (GIS) für die Resilienzbewertung zu entwickeln, das Daten automatisch aus verschiedenen Quellen integriert und erweiterte Analysefunktionen bietet. Ziel und Nutzen: Das Hauptziel ist die Entwicklung eines GIS-basierten Tools zur Resilienzbewertung von Infrastrukturbauwerken. Es wird ein Lastenheft erstellt, das die Integration des Tools in das Bundesinformationssystem Straße (BISStra) vorsieht. Das Tool wird automatisch Daten zu Kritikalität und Gefährdung anzeigen, die bisher manuell eingegeben wurden. Es ermöglicht die Simulation verschiedener Gefahrenszenarien und die Bewertung von Resilienzmaßnahmen. Die Oberfläche wird benutzerfreundlich gestaltet, um eine einfache Interpretation der Ergebnisse sicherzustellen. Die Integration mit BISStra ermöglicht die nahtlose Interaktion und den Datenaustausch. Das Tool wird den Standards des Arbeitskreises Straßenbauwerke (ASB) entsprechen und ASB-Richtlinien für Berechnungsmethoden und Bewertungsverfahren einhalten. Es soll die Möglichkeit bieten, Ergebnisse gemäß den ASB-Standards zu dokumentieren und zu präsentieren. Das Konzept ermöglicht eine zukünftige Integration von Schiene und Wasserstraße. Die Implementierung für die Straße wird in Form eines Demonstrators dargestellt, der mit dem BISStra Web-Client kompatibel ist. Die Daten und Ergebnisse können mit BISStra ausgetauscht werden. Ein Rollenkonzept zur Definition von Nutzungs- und Zugriffsrechten wird entwickelt. Die Konzeption setzt auf freie und offene Umsetzung ohne proprietäre Software. Das Ziel dieses Projekts ist es, die Resilienz von Verkehrsinfrastrukturbauwerken zu stärken und Betreibern ein effizientes Werkzeug zur Verfügung zu stellen, das auf automatisierte Datenintegration und erweiterte Analysefunktionen setzt.

Im Winter ist immer noch mit Schneeniederschlägen zu rechnen. Diese Situationen können seltener, aber intensiver als bisher und nach wie vor in ganz Deutschland auftreten. Das Vorhalten einer effektiven Räumtechnik ist daher notwendig, um den Verkehr in diesen Situationen möglichst weitreichend sicher und flüssig weiterführen zu können. Mit einer guten Räumtechnik kann der Restschnee nach dem Räumen verringert werden. Der notwendige Tausalzaufwand kann somit gesenkt werden, was gleichzeitig Kosten und Umweltschäden verringert. Wissenschaftliche Bewertungen zur Räumtechnik in Deutschland liegen schon rund 25 Jahre zurück. Die neueren existierenden Normen zu Schneepflügen sind bislang in Bezug auf herstellerunabhängige Prüfungen noch nicht umgesetzt. Mit dem Projekt sollen neue Erkenntnisse zu der aktuellen Räumtechnik gewonnen werden, die nachvollziehbaren wirtschaftlichen Beschaffungsentscheidungen mit Bundesmitteln für einen effektiven Winterdienst dienen sollen. Im Rahmen des Vorhabens sollen folgende Arbeiten geleistet werden: - Beschreibung und Marktanalyse von Schneeräumtechnik allgemein - Literaturanalyse zu abgeschlossener Forschung über Schneepflüge - Bewertung der Raumqualität, Anwendbarkeit, der Bedienbarkeit und der Haltbarkeit mit dem Schwerpunkt Schneepflüge und hier besonders die Schürfleisten sowie anderer möglicher Räumtechnik bei Geschwindigkeiten über 30 km/h - Entwicklung eines objektiven Verfahrens zur Bewertung der Räumqualität - Kosten-Nutzen-Analysen der verschiedenen Schneepflugtechniken - Untersuchung der Möglichkeiten zur Umsetzung der Prüfnorm DIN EN 15883-2 Aus den Ergebnissen der Untersuchungen sind genaue Entscheidungsbäume für Beschaffung einer effektiven Schneeräumtechnik zu erstellen, die alle Aspekte einer wirtschaftlichen Schneeräumung berücksichtigen. Dazu erforderliche Prüfverfahren sind in einer normungsfähigen Form zu beschreiben.

Zur Ermittlung der Verkehrsentwicklung und Bereitstellung von Verkehrsstärken auf den Bundesfernstraßen erfolgt eine bundesweite Straßenverkehrszählung (SVZ), die nächste im Jahr 2025. Hier kann erstmals mit der manuellen Zählung im Jahr 2024 begonnen werden. Die Art der Datenerhebung ist vielfältig. So werden die Verkehrsmengendaten auf nahezu allen Abschnitten der Bundesfernstraßen durch automatische Dauerzählstellen (DZ), automatische Seitenradargeräte (TM) oder durch manuelle Zählungen (MZ) erfasst. Wobei die gewonnenen Daten aus den DZ aufgrund ihrer kontinuierlichen Erfassung auch als Hochrechnungsgrundlage für TM und MZ dienen. Gegenstand dieser Leistungsbeschreibung ist die, auf Grundlage der DZ, Hochrechnung der manuellen und temporär gemessenen Zähldaten im Jahr 2025 und die Fortschreibung der, durch Seitenradare gemessenen, Daten der Jahre 2021 – 2025, sowie die 2024 manuell erhobenen Daten. Die Prüfung auf Vollständigkeit und Plausibilität des Zählstellenverzeichnisses ist in der Vorbereitung von besonderer Bedeutung wie auch die Aktualisierung der Richtlinien. Ferner müssen die Zähldaten von der Erhebung an bis zum berechneten Ergebnis immer wieder auf Plausibilität geprüft werden.

Zur Ermittlung der Verkehrsentwicklung und Bereitstellung von Verkehrsstärken auf den Bundesfernstraßen erfolgt eine bundesweite Straßenverkehrszählung (SVZ), die nächste im Jahr 2025. Hier kann erstmals mit der manuellen Zählung im Jahr 2024 begonnen werden. Die Art der Datenerhebung ist vielfältig. So werden die Verkehrsmengendaten auf nahezu allen Abschnitten der Bundesfernstraßen durch automatische Dauerzählstellen (DZ), automatische Seitenradargeräte (TM) oder durch manuelle Zählungen (MZ) erfasst. Wobei die gewonnenen Daten aus den DZ aufgrund ihrer kontinuierlichen Erfassung auch als Hochrechnungsgrundlage für TM und MZ dienen. Gegenstand dieser Leistungsbeschreibung ist die, auf Grundlage der DZ, Hochrechnung der manuellen und temporär gemessenen Zähldaten im Jahr 2025 und die Fortschreibung der, durch Seitenradare gemessenen, Daten der Jahre 2021 – 2025, sowie die 2024 manuell erhobenen Daten. Die Prüfung auf Vollständigkeit und Plausibilität des Zählstellenverzeichnisses ist in der Vorbereitung von besonderer Bedeutung wie auch die Aktualisierung der Richtlinien. Ferner müssen die Zähldaten von der Erhebung an bis zum berechneten Ergebnis immer wieder auf Plausibilität geprüft werden.

Bisher ist es gängige Praxis, dass beim Neubau eines Fahrzeug-Rückhaltesystems aus Stahl fast ausschließlich neu gefertigte und korrosionsgeschützte Systembestandteile verwendet werden. In den entsprechenden Vorgaben und Regelwerken wird den Anforderungen an die Werkstoffe für Schutzeinrichtungen, Anpralldämpfer, Anfangs-, End- und Übergangskonstruktionen aus Stahl beispielsweise vorgegeben, dass grundsätzlich nur ungebrauchte Bauteile, die nicht älter als 3 Jahre sind eingebaut werden dürfen sowie eine gemessene Mindestzinkschichtdicke zum Einbauzeitpunkt einzuhalten ist. Für die Wiederverwendung von Systembestandteilen werden zudem sehr enge Grenzen gesetzt. Diese Regelungen sind den Bemühungen zur Gewährleistung der Verkehrssicherheit geschuldet und auf Basis der bisherigen Erkenntnisse geschaffen worden. Vor dem Hintergrund der aktuellen Diskussionen zur Erreichung der Klimaziele sowie zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von Gegenständen der Straßenausstattung gilt es den bisherigen, konservativen Ansatz näher zu beleuchten und ggf. anzupassen. Nicht zuletzt die stetige Verknappung von Rohstoffen und die steigenden Energiekosten fordern den stärkeren Einbezug von Nachhaltigkeitsaspekten in die bisherigen Betrachtungsweisen. Ziel/Nutzen Das Hauptziel des Forschungsprojekts ist die Bestimmung der Möglichkeiten und notwendigen materialspezifischen Randbedingungen für eine Wiederverwendung von nicht angefahrenen Systembestandteilen in Schutzeinrichtungen aus Stahl. Durch Vergleichsuntersuchungen an bestehenden und neuen Fahrzeug-Rückhaltesystemen soll der Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit einschätzbar gemacht werden. Weiteres Ziel des Forschungsprojekts ist die Bestimmung der Möglichkeiten und notwendigen Randbedingungen für eine Wiederverwendung von Systembestandteilen in Fahrzeug-Rückhaltesystemen aus Stahl, unter Gewährleistung der Verkehrssicherheit. Zu einem späteren Zeitpunkt sollen mögliche Einsparpotentiale im Rahmen einer vergleichenden Ökobilanz untersucht werden können. Die durchzuführenden Untersuchungen sollen die Basis hierfür liefern.

Die Betonbauweise zählt zu den bewährten technischen Lösungen im Straßenbau, insbesondere für hoch belastete Streckenabschnitte. Sich ändernde Randbedingungen beispielsweise durch Klimawandel, steigende Verkehrsbelastung und/oder veränderte rechtliche Rahmenbedingungen erfordern Anpassungen in der Bauweise, um die hohe Dauerhaftigkeit und Verfügbarkeit von Oberbauvarianten mit Betondecke auch zukünftig gewährleisten zu können. In den vergangenen Jahren wurden mehrere Forschungsprojekten abgeschlossenen, welche unterschiedliche Fragestellungen zu aktuellen Entwicklungen im Betonstraßenbau betrachtet und entsprechende Lösungsansätze entwickelt. Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Betonbauweise für BK100 wurden in [1] untersucht. Ohne die Berücksichtigung klimatischer Veränderungen ist aufgrund der langen Nutzungsdauern zukünftig mit einer Verringerung des Sicherheitsniveaus bei der Dimensionierung zu rechnen, was zu einer Verringerung der Dauerhaftigkeit und einer Erhöhung der Erhaltungsintensität führen kann. Die Auswirkungen der Novellierung einiger Regelwerke wurden in [2] untersucht. Hier machen neue gesetzliche Rahmenbedingungen für bestimmte Regelquerschnitte eine Vollsperrung der Richtungsfahrbahn zur Durchführung von Erhaltungsmaßnahmen (z.B. Fugensanierung) erforderlich. Dies steht jedoch den gestiegenen Anforderungen an die Verfügbarkeit gegenüber, welche einige Verkehrsbehörden zusätzlich auch während einer grundhaften Erneuerung stellen. Um diesen veränderten Anforderungen gerecht zu werden, ist das halbseitige Bauen sowie eine veränderte Lage der Längsfuge und damit einhergehend eine angepasste Plattengeometrie erforderlich. In den bereits abgeschlossenen Forschungsprojekten wurden daher Empfehlungen und konkrete Lösungsansätze für die damit einhergehenden Dimensionierungs- und Konstruktionsfragen erarbeitet. Eine ganzheitliche Erprobung der gesammelten Lösungsansätze steht derzeit noch aus und soll mit diesem Projekt in die Praxis umgesetzt werden. Im Ergebnis stehen konstruktive, baustofftechnologische und ausführungstechnische Ansätze zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit und Verfügbarkeit zur Verfügung. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die systematische und ganzheitliche Weiterentwicklung der Betonbauweise in der Praxis zu erproben. Die Ergebnisse dieses Projekts sind maßgeblich für die zukünftige Durchführung von Baumaßnahmen mit Betonfahrbahndecken auf Bundesfernstraßen und können einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Betonbauweise leisten.

Projektierung, Erstellung und Implementierung eines Integrierten HMI für ein Versuchsfahrzeug nach dem „Wizard-of-Oz“-Prinzip

Im Rahmen der Vision Zero gilt es die Anzahl der Verkehrstoten bzw. -verletzen auf Null zu senken. Nicht zuletzt durch den gezielten Einsatz von Fahrzeug-Rückhaltesystemen soll hierzu ein Beitrag geleistet werden. Hierbei ist die Auswahl eines geeigneten Fahrzeug-Rückhaltesystems anwendungsspezifisch durchzuführen, wobei u.a. die Verkehrszusammensetzung sowie das Verkehrsaufkommen betrachten werden muss. Im Zuge der Verkehrswende ist mit einer deutlichen Zunahme des Anteils von Elektrofahrzeugen an der Fahrzeugflotte in Deutschland zu rechnen. Gleichzeitig bestehen noch keine ausreichenden Erkenntnisse, wie sich selbige Entwicklung auf die möglicherweise energiereicheren Fahrzeuganpralle an Schutzeinrichtungen auswirken werden. Es stellt sich die Frage, ob bestehende Schutzeinrichtungen auch unter den geänderten Bedingungen, geeignet sind, das Elektrofahrzeug bei einem Anprall gefahrlos aufzuhalten bzw. zurückzuleiten, und inwieweit die Auswahl geeigneter Systeme, im Hinblick auf die veränderte Mobilität angepasst werden muss. Ziel/Nutzen: In diesem Forschungsprojekt sollen die möglichen Auswirkungen auf das Leistungsvermögen einer Auswahl von modernen Schutzeinrichtungen bei einem Elektroautoanprall mittels FEM-Simulationen untersucht werden. Hierbei soll der Fokus auf dem Gesamtgewicht und der veränderte Massenverteilung des anprallenden Elektrofahrzeugs liegen. Die Leistungsdaten der Schutzeinrichtungen bei einem Anprall mit den Elektrofahrzeugen sollen untersucht werden. Auf diese Weise soll abgeleitet werden, ob mit Änderungen im Anprallverhalten bzw. Rückhaltevermögen des Fahrzeug-Rückhaltesystems im Vergleich zu einem Anprall eines konventionell angetriebenen Fahrzeugs zu rechnen ist. Als Ergebnis sollen Empfehlungen formuliert werden, wie ggf. in der Planung oder Weiterentwicklung von Fahrzeug-Rückhaltesystemen auf die geänderte Zusammensetzung der Fahrzeugflotte, basierend auf den steigenden Anteil von Elektrofahrzeugen in Deutschland, reagiert werden sollte.

Unzureichende Baugrunderkundungen führen häufig zu einer nicht zutreffenden Beschreibung der Baugrund- und Grundwasserverhältnisse, was ein häufiger Grund für Bauschäden ist und unweigerlich zu Mehrkosten führt. Geotechnische Untersuchungen liefern nur punktuelle Beschreibungen des Bodens, anhand derer Baugrundmodelle mittels Interpretationen und Extrapolationen entwickelt werden. Diese Vorgehensweise erlaubt keine Darstellung und Abschätzung der standortspezifischen Unsicherheiten der Baugrundverhältnisse. Die Anforderungen an das Baugrundmodell und notwendige Untersuchungen zur Reduzierung von Unsicherheiten im Verlauf der Untersuchungsphasen sind bisher nicht festgelegt. Langfristig sollen sämtliche Baugrunddaten von allen Projektbeteiligten in einem digitalen Modell gebündelt werden. Hierzu sollen Anforderungen an Qualität und Quantität der Daten definiert werden. Zentrales Ziel ist es, geeignete Methoden zu ermitteln, die die Unsicherheiten bei der Prognose der Baugrundverhältnisse (Schichtverläufe, Grundwasser) im Modell abbilden und quantifizieren. Es sollen Leitlinien entwickelt werden, um eine repräsentative Baugrunderkundung für ein Baugrundmodell im BIM-Umfeld zu ermöglichen. Das Vorhaben dient der Vorbereitung für die Einführung BIM-gekoppelter digitaler Baugrundmodelle. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens sollen Eingang in das erdbautechnische Regelwerk finden.

Der moderne Straßenbau steht aktuell vor verschiedenen Herausforderungen aus den Bereichen Umwelt- und Klimaschutz. Zukünftig sollen Nachhaltigkeitsaspekte bei Planung und Ausschreibung von Baumaßnahmen sowie die sorgfältige Auswahl der eingesetzten Baustoffe und Bauverfahren mehr Berücksichtigung finden. Vor dem Hintergrund, dass die Herstellung von einer Tonne Zement derzeit mit Emissionen in Höhe von rund 600 kg CO2 verbunden ist, ist eine Reduzierung des Klinkerfaktors für Zemente im Straßenbau zukünftig unumgänglich. Ein Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, die unterschiedlichen Anforderungen an Ober- und Unterbeton einer Betonfahrbahndecke herauszuarbeiten und die unter ökologischen Gesichtspunkten dafür geeigneten Zemente zu qualifizieren. Die alternativen, klinkerreduzierten Zemente mit mehreren Hauptbestandteilen, wie CEM II/C-M (S-LL), sind bisher von der Verwendung im Betonstraßenbau ausgenommen, da diese für die geforderten Expositionsklassen nicht zugelassen sind. Da Unterbetone i.d.R. weniger durchfeuchtet sind, kaum Tausalz eingetragen wird und weniger Frost-Tauwechsel erfolgen, ergibt sich die Frage, ob für den Unterbeton geringere Anforderungen an die Expositionsklasse ausreichend sind und hier alternative Zemente eingesetzt werden können. Für die Qualifizierung alternativer Zemente ist ein systematisch angelegtes Versuchsprogramm im Labor durchzuführen. Sollten die erforderlichen Dauerhaftigkeitseigenschaften des Unterbetons einer Betonfahrbahndecke auch unter Verwendung künftiger, stark klinkerreduzierter Zemente labortechnisch nachgewiesen werden, könnte vor allem den geforderten Nachhaltigkeitsaspekten in erweitertem Maße entsprochen werden.