Welche Eigenschaften Straßenbelag sicher und leise machen
Das Entstehen von Reifen-Fahrbahnlärm zu vermeiden ist eine Herausforderung. Denn die Fahrbahn soll gleichzeitig griffig bleiben. Neue Messverfahren und Daten ebnen nun den Weg. Gewonnen werden diese mit dem mobilen Messfahrzeug RoadSTAR vom AIT.
Hier eine Lärmschutzwand, dort eine Hinweistafel: Der Straßenraum ist voller Objekte. Während für Autofahrer nur deren Funktion zählt, sind für die Forschung deren exakte Koordinaten relevant. Dasselbe gilt für die Fahrbahnoberfläche. Das mobile Messgerät namens RoadSTAR des Austrian Institute of Technology (AIT) ist neuerdings auch mit einem 3-D-Laserscanner (siehe Bild rechts) ausgerüstet, was die Datenerhebung deutlich vereinfacht.
Seit 2009 ist der RoadSTAR unter dem AIT-Logo unterwegs. Im Vierjahreszyklus werden damit Daten über das hochrangige Straßennetz erhoben. „Der Laserscanner erfasst während der Fahrt ein dreidimensionales Bild von Fahrbahnoberfläche und Straßenraum mitsamt Objekten. Gleichzeitig misst der RoadSTAR die wichtigsten technischen Größen der Fahrbahn- oberfläche“, erklärt der Physiker Manfred Haider vom AIT. Alle relevanten Infos sind so in einem Datensatz beisammen. Das macht es möglich, kausale Zusammenhänge besser darzustellen: Treten auf einem Straßenstück etwa Griffigkeitsprobleme der Fahrbahnoberfläche auf, erhebt das mobile Messgerät deren Verlauf. In Kombination mit Videodaten, die ein Stereo-Kamerasystem während der Messfahrt aufnimmt, fällt es leichter, sie im Raum zu verorten.
An den Messverfahren selbst wird ebenfalls geforscht: So entwickelten die Forscher zuletzt etwa neue Indikatoren für die Längsebenheit der Fahrbahnoberfläche. All das – die große Bandbreite sowie hohe Genauigkeit an Daten – bildet die Grundlage für etliche Forschungsprojekte. „Die Daten des 3-D-Laserscanners liefern die Basis für Computersimulationsmodelle. Das eröffnet uns weitere Analysemöglichkeiten“, präzisiert Haider. Aktuelles Anwendungsbeispiel ist das vom AIT geleitete Projekt Groove, das die Forschungsförderungsgesellschaft FFG im Auftrag von Technologieministerium und Asfinag finanziert.
In dem Projekt soll herausgefunden werden, wie sich die geometrischen Eigenschaften von Fahrbahnoberflächen so optimieren lassen, dass Lärm reduziert wird und gleichzeitig die Griffigkeit erhalten bleibt. Denn Fahrbahnlärm entsteht zwischen Reifen und Fahrbahn unter anderem, weil die Luft dazwischen durch Kompression entweicht. Um eine gute Griffigkeit zu erreichen, wird der Beton durch Ausbürsten der obersten Zementschicht aufgeraut, was der Luft Raum gibt.
Forschende in den USA und Deutschland konnten zeigen, dass Rillen, die in den Beton geschnitten werden, die Entstehung von Lärm vermindern. Mit Blick auf die Griffigkeit ist es laut Haider damit nicht getan: „In welchem Abstand zieht man die Rillen? Wie tief sollen sie sein?“Außerdem soll die Rillenstruktur lange erhalten bleiben. Um all diesen unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, hat das Groove-Forscher- team auch ein neuartiges 3-D-Messverfahren für die geometrischen Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche entwickelt.
Jeder Punkt der vom RoadSTAR gescannten Fahrbahnoberfläche existiert nun als dreidimensionaler Datensatz. Weil das Gerät stets in Bewegung misst, ergibt sich daraus eine dreidimensionale Abbildung der geometrischen Eigenschaften der Straßenoberfläche. So wollen die Forschenden sichergehen, dass neue geometrische Eigenschaften wie etwa Rillen nicht die Griffigkeit beeinträchtigen. Mit den Auswirkungen auf die Lärmemissionen befasst sich eine eigene Arbeitsgruppe. Ob die Rillen im Beton den realen Bedingungen standhalten, wird zudem auf realen Strecken getestet. Die Entstehung von Lärm zu verhindern und Verkehrssicherheit zu gewährleisten ist jedoch nach wie vor ein Spagat.