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Berechnung der optimalen Streudichte im Straßenwinterdienst
BASt-Bericht V 260
Günter Hausmann, KOMMZEPT, Ingenieurbüro Hausmann
59 Seiten
Erscheinungsjahr: 2015
Preis: 15,50 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Dieser Bericht steht auch kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.
Die Festlegung der Salzdosierung (Streudichte) wird in der aktuellen Winterdienstpraxis zumeist vom Einsatzpersonal auf den Fahrzeugen vorgenommen. Aus der Auswertung von automatisierten Datenaufzeichnungen ist bekannt, dass dabei persönliche Erfahrungen eine wesentliche Rolle spielen. Das drückt sich darin aus, dass beim Vergleich des Dosierverhaltens von mehreren Mitarbeitern unter vergleichbaren Randbedingungen der durchschnittlich eingestellte Dosierwert bis zu 100 % abweicht. Das von der Bundesanstalt für Straßenwesen (Bergisch Gladbach, Deutschland) in Auftrag gegebene Pilotprojekt „Optimierung der Streustoffausbringung – Modell zur Festlegung der objektiv notwendigen Streudichten im Straßenwinterdienst “ hatte die Minimierung von „subjektiven Faktoren“ bei der Taustoffanwendung zum Ziel.
Aufbauend auf dem Phasendiagramm für die Mischung von NaCl und H₂O wurde ein Berechnungsalgorithmus entwickelt, der Temperatur und Wasserfilmdicke auf der Fahrbahn in wählbaren Prognosezeiträumen berücksichtigt. Die stündlich aktualisierten Prognosedaten werden während der Einsatzfahrt des Winterdienstfahrzeuges übermittelt und haben direkten Einfluss auf die Streudichte. Neben den Prognosedaten haben auch technologische und streckenbezogenen Randbedingungen direkten Einfluss auf die berechnete Streudichte. Technologische Randbedingungen sind die Streutechnologie (wahlweise FS 30 oder FS 100) und der Prognosezeitraum.
Zu diesem Zweck wurden vier Fahrzeuge von Autobahnmeistereien in Brandenburg und Nordrhein-Westfalen mit Bordcomputern ausgestattet, mit denen Daten kurzfristiger Wetterprognosen des Deutschen Wetterdienstes (Zeithorizont: 3 Stunden), Messungen der Fahrbahntemperatur und Daten der an der Strecke befindlichen Straßenwetterstationen verarbeitet werden. Die Bordcomputer sind über das GSM Netz mit einem zentralen Server verbunden. Dadurch werden die Daten der Wetterprognosen laufend aktualisiert.
Der Einsatz der prognostischen Streudichteberechnung hat gezeigt, dass durch diese Technik erhebliche Einsparungspotenziale bei der Taustoffanwendung erschlossen werden können. Das gilt vor allem für präventive Streueinsätze.
Calculation of the optimal spreading density in winter road clearance services
For current winter road maintenance, the determining of the salt dosing (spreading density) is mostly carried out by field personnel on the vehicles. From the evaluation of automated data logging, it is known that personal experience plays a key role in this process. This can be seen from the fact that comparisons of dosing by several employees reveal differences from the average set dosing of up to 100% under comparable boundary conditions. The pilot project “Optimisation of the degree of spreading material – Model to determine the spreading density objectively required in winter road clearance” commissioned by the Bundesanstalt für Straßenwesen (Federal Highway Research Institute), based in Bergisch Gladbach, Germany, set out to minimise the “subjective factors” involved in the application of ice-melting materials.
For this purpose, four motorway maintenance vehicles in Brandenburg and North Rhine-Westphalia were equipped with on-board computers to process short-term weather forecast data (3 hour time horizon), road surface temperature readings and data from the road weather stations located along the route. The on-board computers are linked up with a central server via the GSM network, enabling continual updating of the weather forecast data.
The algorithm software in the on-board computers calculates the optimal amount of spreading material based on liquid quantities forecast on the road surface and the road surface temperatures expected. In addition, the algorithm provides the option of determining increases and reductions for specific sections of the route. In this manner, the experience gained in previous winter service periods is also integrated into the calculation of the optimal spreading density. This can be beneficial on, say, bridges. Thanks to the GPS signal control, the optimal density setting ensues for the restricted section of the bridge crossing in good time without delay.
The use of prognostic calculation of the spreading density has revealed a considerable potential for savings in the application of ice-melting material by means of this technology. This is particularly true in the case of preventative spreading operations.