Verkehrsingenieurwesen

Der klimatische Wandel ist in Baden-Württemberg bereits spürbar. Hitzesommer wie in den Jahren 2018 und 2019 verdeutlichten die Dringlichkeit, sich an die Folgen des Klimawandels anzupassen.

Hitzebelastungen werden besonders auch in den öffentlichen Verkehrsmitteln wahrgenommen. Dies zeigte die Haushaltsbefragung, die im Rahmen des ZURES-Forschungsprojekts durchgeführten worden ist. Um diesen Herausforderungen zu begegnen und auch in Zukunft eine lebenswerte Stadt zu sichern, bedarf es neuer Strategien für eine klimaangepasste Stadtentwicklung. Ein Schlüsselinstrument stellt hierbei der Stadtteilentwicklungsplan (STEP) dar. Durch den Aufbau in den Handlungsfeldern wie z.B. Mobilität, Wohnen und Grün ermöglicht der STEP neue Perspektiven auf die Frage einer klimaangepassten Stadtentwicklung.

Das heißt, dass nicht nur Hitze-Hotspots betrachtet, sondern auch in den Kontext mit den dort lebenden Bewohner*innen gesetzt werden. Es stehen somit folgende Fragen im Vordergrund:

• Wie bewegen sich die Bürger*innen in den Stadtteilen?
• Welche Orte nutzen sie, um sich an besonders heißen Tagen abzukühlen?

Durch diesen veränderten Blickwinkel kann das Thema der Hitzereduzierung bei zukünftigen Planungen von Mobilitätsnetzen sowie bei der Gestaltung von z.B. Bahnhofsarealen oder Busbahnhöfen eine bedeutendere Rolle einnehmen.

Ziel des Projekts CoEXist war es, Städte und Straßenbehörden auf die Übergangsphase vorzubereiten, in der automatisierte und konventionelle Fahrzeuge gleichzeitig auf den Straßen fahren werden.

Um die Wirkung automatisierter Fahrzeuge auf Verkehrsfluss und Verkehrsnachfrage prognostizieren zu können, wurden vorhandene Verkehrsmodelle erweitert. Mit diesen Erweiterungen sind Verkehrsmodelle für folgende Einsatzbereiche nutzbar:

• Analyse der Auswirkungen von automatisierten Fahrzeugen auf die Leistungsfähigkeit von Straßen.
• Analyse der Nachfragewirkungen von automatisierten Fahrzeugen, die nur auf Teilen des Netzes vollautomatisiert fahren können.
• Analyse der Nachfragewirkungen von Car- und Ridesharingangeboten, die durch vollautomatisierte Fahrzeuge ermöglicht werden.
• Ermittlung der Änderungen bei der Verkehrsleistung (Personenkilometer und Fahrzeugkilometer) beim Verkehrszeitaufwand und bei der Zahl der erforderlichen Fahrzeuge.
• Analyse der Wirkungen regulierender Maßnahmen.

Ziel des Forschungsprojekts ist es, sicherere und nachhaltigere Straßen für die Zukunft zu entwickeln. Das Forschungsteam befasst sich daher mit den funktionalen Eigenschaften von Asphaltstraßen, der Entwässerung, der Griffigkeit und der inneren Struktur. Die Erkenntnisse sollen als Grundlage für das bessere Verständnis, die Modellierung und die Optimierung von Straßenaufbauten dienen. 

In einer Fahrbahndecke aus offenporigem Asphalt werden die Verkehrslasten hauptsächlich über das Gesteinskorngerüst in den Untergrund abgeleitet. Dieses wird von Bitumen zusammengehalten und enthält Hohlräume, in denen Wasser abgeleitet und Lärm absorbiert werden kann. An der Oberfläche ist die Mikrostruktur Grundlage für ausreichend Reibung zwischen Fahrbahn und Reifen.

Mithilfe modernster Computertomographie ist es möglich, zerstörungsfrei diese Bestandteile an Asphaltproben zu erfassen und zu analysieren. Ergänzend werden Experimente eingesetzt, die Veränderungen der Asphaltstruktur durch äußere Einflüsse zu charakterisieren, zu modellieren und anschließend zu optimieren.

Im Bereich des öffentlichen Verkehrs wird an vielfältigen Fragestellungen zur Steigerung der Effizienz geforscht. So werden z.B.

• Leistungsfähigkeitsuntersuchungen weiterentwickelt, indem eine Methodik konzipiert wird, die sich für Eisenbahnknoten sowie für Teil- und Gesamtnetze eignet.
• Maßnahmen für die künftige Betriebsplanung im spurgeführten Verkehr mit besonderem Fokus auf dem Einfluss von Pufferzeiten und Zeitzuschlägen auf die Pünktlichkeit identifiziert.
• Software-Prototypen entwickelt, mit deren Hilfe zum Beispiel Verkehrshaltezeiten im spurgeführten Verkehr praxisorientiert modelliert oder die Zuführung von Fahrzeugen in Instandhaltungseinrichtungen optimiert werden können.

Außerdem wird ein verkehrsträgerübergreifender Ansatz konzipiert, der die Planung und Disposition von Ressourcen des öffentlichen Verkehrs unter dem Aspekt der Kosten sowie etwaiger Verspätungen ermöglicht und exemplarisch u.a. an Anwendungsfällen aus dem Luftverkehr getestet wird.

Darüber hinaus existieren mehrere Forschungsaktivitäten im Bereich der konstruktiven Gestaltung der Bahninfrastruktur. In diesem Zusammenhang werden z.B. ein Software-Modell zur Trassierung und Dimensionierung von Bahnstrecken sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Charakteristika von punktuellen Instabilitäten anhand typischer Achslagerbeschleunigungen entwickelt.