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Neue Technik für den Straßenbetriebsdienst
BASt-Bericht V 225
Christian Holldrob, Katharina Häusler, Daniel Träger, Fachhochschule Biberach, Institut für Immobilienölonomie und Projektmanagement
150 Seiten
Erscheinungsjahr: 2013
Preis: 21,50 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Teil 1: Informations- und Kommunikationstechniken zur Optimierung des Betriebsdienst-Managements
In vielen Arbeits- und Organisationsprozessen des Straßenbetriebsdienstes werden Informations- und Kommunikationstechnologien eingesetzt, um Arbeitsabläufe zu erleichtern und sicherer zu gestalten, die Qualität der erbrachten Leistungen zu steigern sowie um¬fassende Daten und Informationen für die administrative und politische Leitung, die Verkehrs¬teilnehmer und die Öffentlichkeit insgesamt bereit zu stellen. Die Potenziale der IuK-Technologien werden im Straßenbetriebsdienst aber häufig nur unvollständig genutzt, zum Teil stehen in anderen Einsatzbereichen und Branchen weitergehende Technologien zur Verfügung, deren Übertragbarkeit auf den Straßenbetriebsdienst jedoch offen ist. Ziel des durchgeführten FE-Vorhabens war die systematische Aufbereitung von Anforderungen und Möglichkeiten der IuK-Technologien, wofür unter anderem eine bundesweite Umfrage und zahlreiche Interviews zum derzeitigen Einsatz erfolgten.
Die Anforderungen des Straßenbetriebsdienstes an den Einsatz der IuK-Technologien berücksichtigen neben der derzeitigen Praxis auch künftige Entwicklungen, die sich beispielsweise aus der Einführung der wirtschaftlichkeitsorientierten Steuerung des Betriebsdienstes ergeben. Damit IuK-Technologien erfolgreich eingeführt und betrieben werden können, ist neben Funktionalität und Qualität der technischen Komponenten auch die Berücksichtigung der organisatorischen und betrieblichen Abläufe im Straßenbetriebsdienst von großer Bedeutung. Neue Technologien sollten in ein IuK-Gesamtkonzept integriert sein; es empfiehlt sich ein modularer Aufbau.
In den Untersuchungen zur mobilen Sprach- und Datenkommunikation wurde deutlich, dass bei Auslaufen des Analogfunks neben dem Aufbau eigenständiger Digitalfunknetze auch die Nutzung des kommerziellen Mobilfunks in Betracht gezogen werden sollte. Wesentliche Grundlagen für die wirtschaftliche Steuerung sind die automatisierte Einsatzdatenerfassung sowie ein umfassendes Bestandsdatenmanagement, wobei Bestandsobjekte auch mit Hilfe von RFID-Chips identifiziert werden können. Im Winterdienst sollten verstärkt berührungslose Sensoren für die Erfassung von Fahrbahntemperatur und –zustand zum Einsatz kommen. Salzmanagementsysteme ermöglichen unter anderem die Überwachung von Streustoffvorräten an nicht besetzten Standorten sowie eine übergeordnete Logistik bei Lieferengpässen. Wichtig sind auch Systeme zur Unterstützung der Fahrer von Winterdienstfahrzeugen, durch die Einsätze anforderungsgerechter und flexibler erfolgen können.
Es wurden auch neue und innovative IuK-Technologien analysiert, die große Potentiale für den Straßenbetriebsdienst erkennen lassen. Hierzu zählen die mobile Erfassung des Straßenzustandes für den Winterdienst durch Einsatzfahrzeuge oder Fahrzeuge des Individualverkehrs, alternative Kommunikationswege für die Warnung der Verkehrsteilnehmer vor Arbeitsstellen im Verkehrsraum sowie das autonome Fahren von Absperr- und Vorwarnanhängern, durch das die Gefährdung des Personals im Verkehrsraum deutlich reduziert werden kann. Es besteht jedoch noch erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf, um diese Technologien effizient im Straßenbetriebsdienst einzusetzen sowie ihren Nutzen umfassend bewerten zu können.
Teil 2: Autonomes Fahren für den Straßenbetriebsdienst
Mitarbeiter des Betriebsdienstes sind in Arbeitsstellen auf Autobahnen enormen Unfallgefahren ausgesetzt. Weiterhin erfordert die Sicherung von Arbeitsstellen kürzerer Dauer (AkD) einen hohen personellen und zeitlichen Aufwand. Im Rahmen des FE-Projektes „Informations- und Kommunikationstechniken zur Optimierung des Betriebsdienst-Managements“ wurde deutlich, dass die Anwendung autonomer Fahrzeuge im Betriebsdienst umfangreiche Möglichkeiten zur Reduktion der Gefährdung des Personals im Verkehrsraum bieten kann. Daher wurde in einer ergänzenden Untersuchung der Entwicklungsansatz „Autonomes Fahren für den Straßenbetriebsdienst“ konkretisiert.
Es wurde zum einen eine Minimallösung, mit der sich ein autonom fahrendes Absperrfahrzeug, welches einem Führungsfahrzeug auf der Autobahn folgt, realisieren lässt, konzeptionell untersucht. In einem zweiten umfassenden Gesamtkonzept ist die Automatisierung einer gesamten Absicherungskolonne mit Absperr- und Vorwarnfahrzeugen inclusive der unbemannten Anfahrt zur Autobahn auf nicht öffentlichen Straßen vorgesehen. In der technischen Umsetzung handelt es sich bei den Einsatzszenarien der unbemannten Fahrzeuge um Formationsfahrten oder Folgefahrt-Szenarien auf der Autobahn, für die in der Vergangenheit bereits Forschungsvorhaben durchgeführt wurden, so dass eine technische Realisierung möglich ist.
Unbemannte Fahrzeuge mit den dargestellten Funktionsweisen können deutliche Sicherheitssteigerungen für Betriebsdienstmitarbeiter bieten. Eine erste Abschätzung ergab, dass 70 % der Mitarbeiter, welche in AkD auf Autobahnen beim Aufenthalt in Fahrzeugen verunglücken, durch den Einsatz unbemannter Arbeitsstellensicherung verhindert werden können. Dies entspricht rund der Hälfte der insgesamt in fremdverschuldeten Unfällen in AkD auf Autobahnen verunglückten Mitarbeiter.
Allerdings besteht zur Klärung technischer und rechtlicher Fragestellungen für die Realisierung unbemannter Sicherungsfahrzeuge deutlicher Forschungsbedarf, insbesondere bezüglich der Prognose und frühzeitigen Detektion von Fehlfunktionen. Die aktuelle Rechtslage in Deutschland ermöglicht bisher nur Sondergenehmigungen für automatische Fahrzeuge im öffentlichen Straßenverkehr. Für den Einsatz der beiden vorgeschlagenen Systeme ist eine Genehmigung für den regulären Betrieb im täglichen Einsatz notwendig. Hierzu sind zahlreiche rechtliche Fragestellungen noch ungeklärt. Somit kann die Implementierung unbemannter Sicherungsfahrzeuge im Betriebsdienst als umfassendes Pilotprojekt für unbemanntes Fahren im Allgemeinen bzw. für den Einsatz in anderen Branchen dienen. Der geschlossene Anwenderkreis des Betriebsdienstpersonals könnte ein ideales Testfeld unbemannter Fahrzeuge sein. Somit wird empfohlen, die Forschung und Entwicklung unbemannter Sicherungsfahrzeuge aktiv voranzutreiben.
New road maintenance management
Part 1: Information and communication technologies (IuK-Technologies) for the optimization of road maintenance management
Information and communication technologies (IuK-Technologies) are used in many work and organizational processes of road maintenance to make operating procedures easier and safer, to increase the quality of the performance, as well as, to provide full data and information for the administrative and political leadership, for road users and the public. However, the potential of IuK-Technologies is often not fully used the in road maintenance. In some measure, there are further technologies available in other fields and branches whose transferability, however, is in question. The analysis of requirements and possibilities of IuK-Technologies was the purpose of this RD-project. Therefore, among other things, a nationwide inquiry and numerous interviews regarding the current use of IuK-Technologies have been carried out.
The requirements of road maintenance regarding the use of IuK-Technologies consider the current practice as well as future developments, for example, the introduction of economic management of the road maintenance. In order to ensure a successful introduction and operation of IuK-Technologies, beside functionality and quality of the technical components, the consideration of organizational and operational processes in road maintenance is of great significance. New technologies should be integrated in an IuK-overall plan; a modular composition is advisable.
The investigations regarding the mobile voice and data communication indicated that in case of the discontinuance of the existing radio communication, the use of commercial mobile communication should be taken into consideration besides an independent build up of digital radio networks. Economic management essentially needs automatic field data recording, as well as, full network data management, in which objects can also be identified by radio frequency identification devices (RFID). In winter maintenance, the use of non-contact sensors should be increased for the measurement of the road surface temperature and the road surface condition. Salt management systems offer (among other things) the monitoring of the stock of spreading salt at unmanned sites, as well as, superior logistics in case of a supply shortage. Furthermore, systems that support the drivers of winter maintenance vehicles are also important. With this aid, the maintenance can perform more complementary to the requirements as well as more flexible.
New and innovative IuK-Technologies which reveal a high potential in road maintenance have been analyzed. For example: the mobile determination of road conditions for winter maintenance through vehicles of maintenance or those of individual drivers, alternative channels of communication for warning the road users of work zones in roadway areas, and the autonomous driving of mobile traffic signs. The latter can significantly reduce the risk of accidents for personnel of maintenance in roadway areas. However, further research and development activities are needed in order to apply IuK-Technologies efficiently in road maintenance, as well as, to be able to fully evaluate their benefits.
Part 2: Autonomous Driving for the Road Maintenance Service
Employees of the maintenance service are exposed to a large number of hazards when working on motorways. Furthermore, securing short-term work places requires a high number of man-hours. In the framework of research and development project ”Information and Communication Techniques for Optimising Maintenance Service Management” it became clear that the use of autonomous vehicles in the maintenance service can offer extensive possibilities for reducing the dangers to staff working in traffic areas. Therefore, in an ancillary investigation, the approach to development “Autonomous driving for the road maintenance service” was substantiated.
The concept of a minimal solution was investigated in which an autonomously driving closure vehicle could be realised, which follows a leading vehicle on the motorway. In a second comprehensive overall concept, the automation of an entire protective convoy with closure and advance warning vehicles including an unmanned approach to the motorway on non-public roads is envisaged. In its technical implementation, this concerns driving in formation or follow-up runs on the motorway during the operational scenarios of the unmanned vehicles. Research projects have already been carried out for this in the past so that a technical realisation is possible.
Unmanned vehicles with displayed functions can offer a clear increase in safety for maintenance service employees. A first assessment revealed that 70 % of accidents concerning employees in vehicles in short-term work places on motorways can be prevented by safeguarding places of work with unmanned technologies. This corresponds to about half of the overall accidents of third-party responsibility in short-term work places on motorways.
However, there is a clear need for research to clarify technical and legal questions regarding the implementation of unmanned safety vehicles, especially in respect of prognosis and early detection of malfunctions. The current legal situation in Germany only enables special authorisation for automatic vehicles in public traffic. For the implementation of the two proposed systems, it is necessary to have authorisation for regular daily operations. For this, numerous legal questions still remain unsettled. Therefore, the implementation of unmanned safety vehicles in the maintenance service can serve as an extensive pilot project for unmanned driving in general or for implementation in other industries. The closed user circle of the operating service staff could be an ideal test area for unmanned vehicles. Therefore, the active expedition of the research and development of unmanned safety vehicles is recommended.