Foto-Credit:\u00a0LianeM – Fotolia.com <\/em><\/p>\n\u201eWe expect the unexpected\u201c, so die Philosophie eines Hotels in den USA, in dem ich k\u00fcrzlich \u00fcbernachtete.<\/p>\n
Unsere messtechnischen Winteranwendungen haben eine \u00e4hnliche Grundlage. Kommt er oder kommt er nicht? Fr\u00fch oder sp\u00e4t? Taugen die Bauernregeln? Wird die Tonne Streusalz wieder auf einen Rekordpreis von \u00fcber 300 EURO steigen, weil der Bedarf untersch\u00e4tzt wurde und der Preis bei starker Nachfrage dramatisch ansteigt?<\/p>\n
Wir befinden uns im 4. Quartal des Jahres 2012, bereits im Oktober gibt es in unseren Breiten Bodenfrost (Mikroklima), in Moskau wird im Oktober der erste Schnee erwartet und auch an der amerikanischen Ostk\u00fcste werden hektisch noch neue Gl\u00e4ttemeldeanlagen installiert.<\/p>\n
In Mitteleuropa erwarten wir nahezu bei jeder Wetterlage befahrbare Stra\u00dfen. Terminverschiebungen wegen Wintereinbr\u00fcchen erfolgen nur in \u00e4u\u00dfersten Notf\u00e4llen. Diese hohe Erwartung an \u00f6ffentliche Winterdienstleistungen setzt zwingend voraus, dass die Verkehrswetterlage nicht nur an Autobahnen, sondern auch in St\u00e4dten und auf Bundesstra\u00dfen \u201ein Echtzeit\u201c bekannt ist. Darauf aufbauend muss eine verl\u00e4ssliche Kurzfristvorhersage (Nowcasting) f\u00fcr alle Streckenabschnitte verf\u00fcgbar sein. Dies ist die Voraussetzung f\u00fcr eine vorausschauende (pr\u00e4ventive) Winterdienstplanung zur Vermeidung von Gl\u00e4tteereignissen (Frost, Schnee, Glatteis).<\/p>\n
\n\u00bb<\/strong> SWIS<\/strong><\/p>\nDie Messdaten aller in den 16 deutschen Bundesl\u00e4ndern (\u00fcber ca. 1200 Gl\u00e4ttemeldeanlagen), vorwiegend auf Autobahnen, werden in einem einheitlichen (TLS-)Format an Zentralen in den Bundesl\u00e4ndern \u00fcbertragen. \u00dcber die Datenzentralen erfolgt ein Datenaustausch mit dem Deutschen Wetterdienst in Offenbach, der die Prognose f\u00fcr die einzelnen Standorte ermittelt und an die Bundesl\u00e4nder zur\u00fcckspielt. Jedes Bundesland hat eine Datenzentrale (MDSS=Management Decision Support System), die die jeweilige Organisation abbildet und Alarme und Aktionen ausl\u00f6st.<\/p>\n
Zudem existieren viele autarke Messnetze mit Gl\u00e4ttemeldeanlagen auf der kommunalen Ebene, die nicht an das SWIS-System angebunden sind.<\/p>\n
\n\u00bb<\/strong> Technik der Au\u00dfen-Mess-Stellen bei SWIS<\/strong><\/p>\nWaren in der Vergangenheit in Verbindung mit meteorologischer Sensorik (Wind, Lufttemperatur, Luftfeuchte, errechnete Taupunkttemperatur, Niederschlagsart und Niederschlagsintensit\u00e4t, Sichtweite) ausschlie\u00dflich in die Fahrbahnen eingebaute Sensoren im Einsatz, gibt es seit einigen Jahren eine weitere Technologie, die ber\u00fchrungslos arbeitet. Im Folgenden soll kurz auf die Gemeinsamkeiten und Unterschiede eingegangen werden.<\/p>\n
\n\u00bb<\/strong> Eingebaute Sensorik<\/strong><\/p>\nOb passive oder aktive Sensorik oder \u201eall-in-one\u201c (aktiv-passiv kombiniert), die Sensoren sind in der Regel relativ kompakt mit einem Durchmesser von ca. 10-12 cm und einer Einbautiefe von ca. 5 cm. In Deutschland ist die Empfehlung, diese Sensorik auf der \u00dcberholspur \u201emittig\u201c einzubauen, da die Stra\u00dfe bei Wintereinbr\u00fcchen dort am l\u00e4ngsten kritisch bleibt. Die eingebauten Sensoren messen \u201ebottom-up\u201c (von unten nach oben).<\/p>\n
Passive Sonden k\u00f6nnen alle Messaufgaben in einem Geh\u00e4use erledigen, dazu werden mehrere Sensorelemente nach oben offen in die Stra\u00dfe eingebaut und von einem Mikroprozessor (smart sensor) ausgewertet.<\/p>\n
Typische Resultate sind die Fahrbahnoberfl\u00e4chentemperatur, eine oder mehrere Tiefentemperaturen, Wasserfilmh\u00f6he, Fahrbahnzustand und Gefriertemperatur. Passive Sensorik ermittelt den Salzanteil in Wasser und errechnet daraus die aktuelle Gefriertemperatur. Falls unterschiedliche Gemische (NaCl, MgCl, CaCl) verwendet werden, empfiehlt sich der Einsatz von aktiven Fahrbahnsonden. Dies gilt auch bei Fl\u00fcssigenteisern auf Flugh\u00e4fen, die h\u00e4ufig ohne Salzbestandteile arbeiten.<\/p>\n
Aktive Sensoren verf\u00fcgen \u00fcber ein Peltier-Element zum Heizen und K\u00fchlen. In einem 20-min\u00fctigen Messzyklus ermittelt der Sensor die Gefriertemperatur und wiederholt diesen Zyklus, solange der Fahrbahnzustand an der Oberfl\u00e4che nicht trocken ist. Da der aktive Sensor durch dieses Verfahren den Zustand der Oberfl\u00e4che ver\u00e4ndert, m\u00fcssen die anderen Messaufgaben (Temperatur, Wasserfilm) durch einen zweiten Sensor \u00fcbernommen werden, der konstruktiv von dem aktiven Sensor getrennt ist.
\nIn beiden F\u00e4llen kann die Gefriertemperatur nicht ermittelt werden, solange die Fahrbahn trocken ist.<\/p>\n
Die beiden Verfahren \u201eaktiv\/passiv\u201c werden heute in vielen Anwendungen kombiniert eingesetzt.<\/p>\n
\n\u00bb<\/strong> Ber\u00fchrungslose Sensorik<\/strong><\/p>\nFalls ein eingebauter Sensor auf der Autobahn w\u00e4hrend der Winterperiode funktionsunf\u00e4hig wird, ist der Austausch zeitaufw\u00e4ndig und teuer. Zwar kann die Sensorelektronik heute getauscht werden, ohne dass das Geh\u00e4use ausgebaut werden muss, dennoch muss die Autobahn kurzzeitig gesperrt werden.<\/p>\n
Daraus resultiert ein weltweiter Trend, Einbauten in Stra\u00dfen zu vermeiden. Dies gilt nicht nur f\u00fcr das Verkehrswetter, sondern auch f\u00fcr die Verkehrsdatenerfassung der Fahrzeuge, die heute h\u00e4ufig \u00fcber Radartechnologie realisiert wird (ber\u00fchrungslos).<\/p>\n
Die \u201enon-intrusiven\u201c Sensoren f\u00fcr die Fahrbahntemperatur und den Fahrbahnzustand arbeiten auf optischer\/spektroskopischer Grundlage. Im Gegensatz zu dem \u201ebottom-up\u201c Messverfahren der eingebauten Detektoren arbeiten diese Sensoren \u201etop-down\u201c in einer Distanz von typisch 6 – 15 Metern \u00fcber der Fahrbahn.<\/p>\n
Diese Sensoren \u201esehen\u201c die Fahrbahnzust\u00e4nde wie eine Kamera oder ein Beobachter; sehr oft im Winter liegt auf der Fahrbahn ein Gemisch von Wasser, Schnee und Eispartikeln. Entscheidend ist immer der oberste Layer, auf dem sich die Fahrzeuge bewegen m\u00fcssen. Dieser Zustand wird nicht nur als trocken\/feucht\/nass\/Eis\/Schnee\/kritische N\u00e4sse angezeigt. Ber\u00fchrungslose Sensoren geben den \u201egrip (Reibung)\u201c in einer Bandbreite zwischen 0 und 1 aus. Werte, die h\u00f6her als 0.8 sind, zeigen einen perfekten grip an, bei Werten unterhalb von 0.6 wird der grip zunehmend kritischer. Durch die sehr guten Reproduzierbarkeits-Eigenschaften des Sensors (bei identischer Lage derselbe grip-Messwert) k\u00f6nnen diese Sensoren k\u00fcnftig in Winteranwendungen \u00e4hnlich einer Ampel verwendet werden. Gr\u00fcn bei grip > 0.x, Rot bei einem grip < 0.y und \u201eGelb\u201c dazwischen. Die Farbe Gelb kann f\u00fcr pr\u00e4ventive Streuaktionen als Startsignal interpretiert werden.<\/p>\n
Um die messtechnische Br\u00fccke zu eingebauten Sensoren zu bilden, verf\u00fcgen die ber\u00fchrungslosen Sensoren auch \u00fcber die Ausgabe der Gefriertemperatur. Sobald erste Eispartikel messtechnisch gemeldet werden (die noch nicht kritisch sind), wird die Gefriertemperatur ausgegeben. Somit k\u00f6nnen die bisherigen Handlungsanleitungen auch bei ber\u00fchrungslosen Sensoren beibehalten werden und der grip bietet eine wichtige Zusatzinformation zur Herbeif\u00fchrung zeitnaher Entscheidungen.<\/p>\n
\n\u00bb<\/strong> Tests (Bundesanstalt f\u00fcr Stra\u00dfenwesen BAST in Bergisch Gladbach)<\/strong><\/p>\nDie Funktion der Stiftung Warentest in der Verkehrstechnik wird durch die BAST in Bergisch Gladbach erm\u00f6glicht. Die Bast pr\u00fcft, vergleicht und hilft, Technologien anwendungsgerechter zu machen und technisch zu verbessern.<\/p>\n
In der Zusammenarbeit mit der TUM (Technische Universit\u00e4t M\u00fcnchen) wird auf der A92 nahe des Flughafens M\u00fcnchen bereits seit einigen Jahren ein Testfeld verkehrsmeteorologischer Sensorik (N\u00e4sse, Sichtweite, Temperatur etc.) betrieben. Zus\u00e4tzlich dazu errichtet die BAST derzeit ein weiteres Testfeld, in dem Verkehrswettersensorik verglichen und gepr\u00fcft wird. Der Schwerpunkt liegt dabei in der Eignungspr\u00fcfung f\u00fcr Winterdienstanwendungen.<\/p>\n
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