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Modell zur Glättewarnung im Straßenwinterdienst

Aufgabe des Winterdienstes ist es, winterliche Glätte zu vermeiden oder entstandene Glätte schnell zu beseitigen. Ein Hilfsmittel für Winterdienstverantwortliche sind Glättewarnmodelle, die zuverlässig und zeitnah vor entstehender Glätte warnen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde ein neues Modell zur Glättewarnung in der Praxis erprobt. Die Veröffentlichung der Ergebnisse erfolgte in der Reihe „Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen“.

Problemstellung

Winterliche Straßenverhältnisse beeinträchtigen die Sicherheit und Leistungsfähigkeit des Straßennetzes. Gleichzeitig verursachen sie hohe Kosten. Deshalb ist es ein Ziel, durch organisatorische Maßnahmen und den verstärkten Einsatz von moderner Technik den Winterdienst rationeller und wirtschaftlicher zu gestalten.

Eine wesentliche Voraussetzung für Rationalisierungen im Winterdienst ist die genauere Vorhersage einer winterlichen Glättebildung. So können beispielsweise durch zeitgenaue Streueinsätze, die möglichst kurz vor der Glättebildung durchgeführt werden, winterbedingte Verkehrsbehinderungen vermieden werden. Ebenso wichtig ist ein möglichst effektiver Einsatz von Streustoffen, um Umweltbelastungen möglichst gering zu halten. Zu früh ausgebrachtes Tausalz kann vor allem durch den Verkehr und Niederschläge bereits von der Fahrbahnoberfläche verdrängt worden sein, bevor es zur Wirkung kommt.

Um zu erwartende Glättebedingungen zu prognostizieren, gibt es verschiedene Vorhersagesysteme. Im Autobahnnetz kommt das bundesweit eingeführte Straßenzustands- und Wetterinformationssystem (SWIS) des Deutschen Wetterdienstes zum Einsatz. Ein Bestandteil des SWIS sind Glättemeldeanlagen (GMA), mit deren Sensorik die Parameter der Glättebildung - Fahrbahnoberflächentemperatur, Fahrbahnfeuchte, Luftfeuchte, Niederschlag et cetera - unmittelbar auf, in und an der Fahrbahn erfasst werden. Sie bilden die Grundlage für Datenverarbeitungen (Modelle) zur Glättewarnung. Deren Güte wird bestimmt durch ihre Fähigkeit, richtig und vor allem rechtzeitig vor entstehender Glätte zu warnen. Als notwendig für einen rechtzeitigen Winterdienst wird eine Vorwarnzeit von rund 90 Minuten angesehen. Aufgrund bisheriger Erfahrungen schien eine Verbesserung vorhandener Modelle zur Glättewarnung im Straßenwinterdienst sinnvoll.

Untersuchungsmethode

Auf der Grundlage früherer Untersuchungen an Glättemeldeanlagen wurde ein neues Modell für die Glättewarnung erarbeitet und in der Praxis erprobt. In ihm werden die aktuell gemessenen Daten einer Glättemeldeanlage - Fahrbahnoberflächentemperatur, Fahrbahnzustand, Luftfeuchte - und deren Entwicklung in den vergangenen 10 Minuten zu einer Aussage über zu erwartende Glätte verarbeitet.

Im Winter 2001/2002 erfolgte die Erprobung des Modells im Bereich der Autobahnmeisterei Rosenheim. In diesem Bereich waren neun Glättemeldeanlagen installiert, die im Forschungsbericht näher beschrieben werden.

Es erfolgte eine Beurteilung der Glättewarnungen mit Daten derjenigen Messstellen, die Grundlage für die Weiterentwicklung des Modells waren.

Ergebnisse

Die Auswertung zeigte, dass das Modell zur Glättewarnung in der überwiegenden Zahl der Ereignisse mit einer ausreichend langen Vorwarnzeit vor einer bevorstehenden Glättebildung gewarnt hatte.

Die Auswertungen zeigten aber auch Probleme in drei Teilbereichen, die zu nicht rechtzeigen oder wenig sinnvollen Warnungen führten. Als wenig sinnvoll erwiesen sich die Warnungen, wenn eine unmittelbare Reifglättegefahr bei Temperaturen unter 2° C entstand oder die Fahrbahnoberflächentemperaturen bei einer nicht trockenen Fahrbahnoberfläche nur sehr langsam rund um den Gefrierpunkt schwankten. Für beide Fälle wurde das Modell modifiziert, so dass auch dann sinngemäßere Warnmeldungen erfolgten.

Folgerungen

Mit dem Modell wird eine verbesserte Information der Winterdienstverantwortlichen durch Daten der Glättemeldeanlagen erreicht. Der Anwender kann das Modell seinen Bedürfnissen anpassen (beispielsweise Trendrechnungen für kürzere Zeiträume, andere Berücksichtigungen der Temperaturverläufe oder Schwellwerte).

Zur Abschätzung der Wetterentwicklung wäre es sinnvoll, die Messdaten der Glättemeldeanlagen mit den Vorhersagen eines Wetterdienstes kurzzeitiger und räumlich differenzierter zu verknüpfen. Verschiedene Meteorologische Dienste arbeiten inzwischen an diesen Möglichkeiten.

Road ice warning model as part of winter maintenance service

By receiving timely warnings about road ice in cold weather, winter maintenance authorities have enough time to initiate measures for either avoiding or at least efficiently removing icy films.

Warnings about the time and location of ice formations as provided by the road condition and weather information system (SWIS) are already more elaborate than general weather reports issued by radio or TV stations, for instance. However, they do not yet provide details of developments in carriageway and weather conditions over local road sections.

Road ice warning systems can better indicate local conditions by measuring various parameters on the carriageway and in the atmosphere. Even in this case, however, structural or topographical factors can cause variances in parameters even at short distances to the actual measurement point.

A newly developed model was tested at the Rosenheim highway maintenance office over one winter period. This model performs calculations for road ice warnings on the basis of data received from nine locally installed ice detection systems.

Assessments of ice warnings issued by this model show that data from the ice detection systems can be used to provide timely and meaningful information to winter maintenance authorities.

However, the model-based warnings cannot be used as signals for automatically initiating winter maintenance missions. An essential ice formation parameter which still needs to be taken into consideration here is the freezing temperature.