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So erhöhen Sie die Sicherheit von Brücken im Straßenverkehr
Täglich überqueren zahlreiche Fahrzeuge Brücken, um zu ihrem Ziel zu gelangen. Doch wie belastbar sind die Brücken in unserem Straßennetz? Zum präventiven Schutz der Infrastruktur werden häufig Geschwindigkeitsbegrenzungen eingeführt. Jenoptik entwickelt Systeme zur Geschwindigkeitsmessung, die eingesetzt werden, um Tempolimits auf Brücken zu überprüfen. Das trägt dazu bei, die Sicherheit der Bauwerke zu erhöhen. Zwei Beispiele aus Deutschland verdeutlichen die Vorteile des Ansatzes.
, Sabine ElbersEgal ob kurz oder lang, ob mit Balken, Bogen oder Hängern – Brücken sind ein wesentlicher Teil unserer Infrastruktur und offenbaren vielerorts eine besondere Baukunst. Ganz praktisch können wir über Brücken Täler und Flüsse überqueren und damit oftmals Wege abkürzen.
Alleine in Deutschland gibt es laut dem Bundesministerium für Verkehr (BMVI) knapp 40.000 Brücken im Netz der Bundesfernstraßen. Dies entspricht einer Länge von über 2.100 Kilometern, die von den Landesbetrieben oder -behörden für Straße und Verkehr betreut werden. Für jeden dieser Wegabschnitte ist es wichtig, die Bausubstanz frühzeitig zu schützen, um Reparaturen so gering wie möglich zu halten, die Sicherheit und Stabilität der Brücken zu erhalten sowie die Verkehrssicherheit garantieren zu können.
Der Großteil der bestehenden Brücken in Deutschland wurde zwischen 1960 und 1985 erbaut – die meisten sind also inzwischen weit über dreißig Jahre alt. Schäden an Brücken entstehen oftmals aufgrund von Materialproblemen oder Umwelteinflüssen.
Zusätzlich ist die Anzahl und Art an Fahrzeugen, die Brücken überqueren, auf Dauer eine Belastung für die Bausubstanz. Ausschlaggebend für die Belastung einer Brücke sind dabei insbesondere die Geschwindigkeit und das Gewicht der jeweiligen Fahrzeuge. Durch zu hohe Geschwindigkeiten entstehen Schwingungen, wodurch Brücken schneller sanierungsbedürftig werden.
In den vergangenen Jahren nahm nicht nur der Lkw-Verkehr deutlich zu, sondern auch das zulässige Gesamtgewicht der Lastwagen wurde mehrmals angehoben. Denn der Warentransport auf der Straße nimmt stetig zu ebenso wie das zu transportierende Gewicht. Auch Pkw werden immer schwerer. Dies beeinflusst ebenso den Zustand von Brücken.
Wussten Sie, dass ein einziger Lkw eine Brücke in etwa so stark abnutzt wie 40.000 bis 50.000 Pkws?
Wiederkehrende Prüfungen der Brückenbauwerke sollen sicherstellen, dass bau- und lastbedingte Auffälligkeiten frühzeitig festgestellt werden. Entsprechend der einschlägigen Richtlinie ist ab einer (Qualitäts-)Zustandsnote von 3,5 eine umgehende Instandsetzung bzw. Erneuerung erforderlich. Außerdem sind Maßnahmen zur Schadensbeseitigung, Warnhinweise zur Aufrechterhaltung der Verkehrssicherheit oder Nutzungseinschränkungen erforderlich.
Folglich ist das Ziel von Landesbehörden und Kommunen, schädliche Erschütterungen und Überlastungen auf ein Mindestmaß zu beschränken, um Reparaturen, Sanierungen und Straßensperrungen so gering wie möglich zu halten. Als Maßnahme beschließen Kommunen daher häufig die Einführung von Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Fahrverboten, deren Einhaltung eine ständige Kontrolle erfordert.
Einführung von Tempolimits – Präventive Entlastung der Bausubstanz von Brücken erhöht die Sicherheit
Die Geschwindigkeitsüberwachung dient üblicherweise dazu, Tempolimits an Unfallschwerpunkten zu überprüfen. Darüber hinaus können solche Systeme zur Geschwindigkeitskontrolle auch zum Schutz von Bauobjekten, wie zum Beispiel Brücken, genutzt werden. Wie kann das funktionieren?
Die Messgeräte berechnen unter anderem zusätzlich das Gesamtgewicht von vorbeifahrenden Fahrzeuge. Sogenannte Piezosensoren helfen Fahrzeuge zu klassifizieren und das Gewicht zu ermitteln. Verkehrsüberwachungssysteme wurden in den vergangenen Jahrzehnten so weiterentwickelt, dass sie Pkw von Lkw unterscheiden und damit auch unterschiedliche Geschwindigkeitsbegrenzungen berücksichtigen können. Auf Basis der Piezosensorik werden Verstöße gegen ein Lkw-Fahrverbot durch Klassifikation erkannt und zur weiteren Verfolgung aufbereitet.
Unter einer Piezomessung versteht man den physikalischen Effekt, bei welchem durch Krafteinwirkung eine elektrische Spannung erzeugt wird. Die Piezosensoren wandeln dabei mechanische Energie in elektrische um. Diese Sensoren werden in die Fahrbahndecke eingelassen, wo sie mit Strom versorgt werden. Fährt ein Fahrzeug über die Piezosensoren in einem definierten Messbereich, verändert sich der Druck zwischen den Kabeln der Sensoren und die Messung startet. Das Gerät berechnet dabei zwischen den Abständen der Sensoren nach dem Weg-Zeit-Gesetz die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs.
Gleichzeitig erkennt das System, ob es sich um einen Pkw oder Lkw handelt. Indikatoren, um welches Fahrzeugart es sich handelt, sind zum Beispiel Druck oder die Verweildauer auf dem Sensor. Überschreitet ein Fahrzeug das zugelassene Tempolimit, löst ein Fotoblitz aus. Jenoptik setzt die Piezotechnologie im Messgerät vom Typ TraffiStar S330 ein, wodurch präzise Messergebnisse erzielt werden können.
Woher weiß das Messgerät, welches Tempolimit gilt? Das Geschwindigkeitsmessgerät ist über eine Schnittstelle an Wechselverkehrszeichenanlagen (WVZ) gebunden, die wechselnde zulässige Höchstgeschwindigkeiten anzeigen – und das auch dynamisch anpassen können. Die Überschreitung der erlaubten Geschwindigkeit durch ein Fahrzeug löst dann die Kamera und den Blitz aus.
Wechselverkehrszeichen sollen die Verkehrsströme so beeinflussen, dass jederzeit ein reibungsloser und sicherer Verkehrsfluss besteht. Ein wesentlicher Bestandteil der Verkehrsstromlenkung ist die individuelle Festlegung der Maximalgeschwindigkeit. Die Einhaltung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit ist dabei unerlässlich.
Die Erteilung der Bauartzulassung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Braunschweig, für die stationäre Geschwindigkeitsüberwachungsanlage TraffiStar S330 mit Anbindung an Wechselverkehrszeichen war die Voraussetzung für den uneingeschränkten Einsatz auch auf Streckenabschnitten mit dynamischen Verkehrszeichen.
Best Practice: Die Einführung von Tempolimits auf deutschen Brücken hilft dabei, die Sicherheit der Bauwerke zu steigern
In Nordrhein-Westfalen gilt die Leverkusener Brücke (A1) als eine wichtige Möglichkeit, den Rhein zu überqueren. Mehr als 120.000 Fahrzeuge nutzen diesen Knotenpunkt täglich. Ursprünglich war sie für bis zu 40.000 Fahrzeuge ausgelegt, weswegen die Brücke im Laufe der Zeit mehrfach verstärkt und repariert wurde. Um den Nutzen dieser Sanierungen möglichst langfristig zu erhalten, entschied man sich dafür, ein Tempolimit einzuführen.
Seit 2014 überwachen daher mehrere Geräte des Typs TraffiStar S330 die Geschwindigkeiten auf der Leverkusener Brücke. Innerhalb von sechs Wochen wurden damals insgesamt zwölf Anlagen installiert, geeicht und in Betrieb genommen. Seither überwacht je Fahrtrichtung eine Kamera und ein Blitzgerät je Fahrstreifen in zwei Messquerschnitten sowohl die Geschwindigkeit der Fahrzeuge bei der Brückenüberfahrt als auch das Gesamtgewicht. Denn seit 2014 gilt auf der Rheinbrücke eine Gewichtsbeschränkung von 3,5 Tonnen zulässigem Gesamtgewicht pro Fahrzeug. Für die Kontrolle des Fahrverbots wurden pro Fahrstreifen in einem Abstand von einem Meter drei parallel zueinander verlaufende Piezosensoren rechtwinklig zur Fahrbahn installiert worden.
Ein weiteres Beispiel, wie die Bausubstanz einer Brücke präventiv geschützt wird, ist in Deutschland auf der A7 zu finden. Mithilfe von Systemen zur Geschwindigkeitskontrolle wird hier die knapp 1.500 Meter lange Rader Hochbrücke überwacht. Nach einer kurzen Testphase starteten 2015 vier Säulen mit Geschwindigkeitsmessanlagen in den Normalbetrieb und überprüfen seither täglich rund 62.000 Pkw und Lkw.
Die Brücke kann vor allem dadurch geschützt werden, dass 7,5-Tonner die vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit von 60km/h nicht überschreiten. Für Pkw gelten aufgrund des Gewichts andere Begrenzungen. So dürfen Pkw normalerweise 100 km/h fahren. Nur bei Sturm oder starkem Wind gilt ein niedrigeres Tempo. Um die Einhaltung der Geschwindigkeiten bei Wind und Sturm besser kontrollieren zu können, überwachen zwei zusätzliche Messgeräte diese Vorschriften. Das besondere an diesen Messgeräten ist, dass sie durch die Anbindung an das Wechselverkehrszeichen zuverlässig erkennen, welche Begrenzung aktuell gilt.
Suchen auch Sie eine Lösung, wie Sie Infrastruktur präventiv schützen können? Lassen Sie sich von unseren Experten beraten! Sie werden Ihnen helfen, die geeignete Technologie für Ihren Anwendungsfall zu finden.
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Über Sabine Elbers
Sabine Elbers ist seit 2001 im Kommunikationsbereich der Jenoptik Division Light & Safety tätig. Die studierte Sprachwissenschaftlerin nutzt ihre langjährige Erfahrung zur internen und externen Kommunikation von Themen rund um öffentliche Sicherheit sowie die Verkehrssicherheit. Als Pendlerin zwischen Wohn- und Arbeitsort erlebt sie täglich die Gefahren der Mobilität in einem Ballungsraum und ist sich sicher, dass es ohne Regeln und deren Durchsetzung nicht funktionieren würde.
