Auswirkungen neuer LKW-Konzepte auf die Gestaltung von Verkehrsanlagen

Lang-Lkw sind ein neues Fahrzeugkollektiv, das aus fünf verschiedenen Fahrzeugkombi-nationen besteht. Die unterschiedlichen Lang-Lkw können bis zu L = 25,25 m lang sein. Durch die größere Länge ergeben sich gegenüber konventionellen Lkw abweichende fahrgeometrische Eigenschaften. Im Ausland sind Lang-Lkw teils seit mehreren Jahrzehnten im Einsatz. Die Aus-wirkungen auf das deutsche Straßennetz sind aus den ausländischen Erfahrungsberichten je-doch nicht abschätzbar. In Deutschland gab es bisher vereinzelte Fahrversuche. Diese Fahrver-suche konnten aber durch ihre eng abgesteckten Randbedingungen nicht auf das gesamtdeut-sche Netz übertragen werden. Daher wurde vom 01.01.2012 bis 31.12.2016 ein großangelegter Feldversuch in Deutschland durchgeführt. Im Feldversuch sollten wirtschaftliche, betriebliche und fahrzeugtechnische Fragestellungen beantwortet werden. Die Ergebnisse der begleitenden Forschung haben gezeigt, dass Lang-Lkw die vorhandenen Verkehrsanlagen befahren können. Entwurfsempfehlungen für die Fortschreibung der Regelwerke konnten aus den bisherigen Arbeiten noch nicht abgeleitet werden. Aus diesem Grund lag der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Befahrbarkeit von Verkehrsanlagen. Das Ziel war es, praxisgerechte Empfehlungen für die Planung von Autobahnen, Landstraßen sowie von Nebenanlagen zusammenzufassen. Eingangs wurde in umfangreichen Fahrversuchen das Fahrverhalten der Lang-Lkw auf Auto-bahnen, Landstraßen und Rastanlagen erhoben. Dazu wurden verschiedene Erfassungsmetho-den angewendet. Mit Nachfolgefahrten und einer anschließenden fotogrammetrischen Auswer-tung wurde das Fahrverhalten der Lang-Lkw erfasst. Des Weiteren wurde auf Rastanlagen und Knotenpunkten das Fahrverhalten mit einem stationären Laserscanner aufgenommen. Anhand der Fahrversuche entstanden Schleppkurven der Fahrzeuge auf den vermessenen Verkehrsan-lagen. Anhand der realen Schleppkurven aus den Messungen wurden die Fahrzeuge in einem Simula-tionstool kalibriert. In einem zweiten Schritt wurde jenes Fahrzeug gewählt, das mit seiner Schleppkurve die Schleppkurven der anderen Lang-Lkw mit abdeckt. Auf Grundlage dieses repräsentativen Fahrzeuges konnten weitere vertiefende fahrgeometrische Simulationen auf unterschiedlichen Verkehrsanlagen durchgeführt werden. In der Auftragsforschung für die BASt wurde in Zusammenarbeit mit Fahrzeugtechnikern der TU München eine umfassende statistische Auswertung von Fahrzeugdaten durchgeführt, um ein 85%-Fahrzeug für die Lang-Lkw zu bestimmen (LIPPOLD U. A. 2019). Das dabei bestimmte Be-messungsfahrzeug entspricht in seinen Abmessungen dem in dieser Arbeit verwendeten reprä-sentativen Lang-Lkw. Als Ergebnis der weiterführenden Simulationen wurden geometrische Empfehlungen für Ent-wurfselemente und Prüfroutinen für die Freigabe des Streckennetzes abgeleitet. Konkret sind diese Empfehlungen zum Entwurf von Knotenpunkten an Autobahnen, Anschlussstellen, Nothal-tebuchten, Rastanlagen und Knotenpunkten im nachgeordneten Netz. Die Empfehlungen wer-den im Kapitel 6 als Hinweise für die Planungspraxis diskutiert. Lang-Lkw werden künftig an Bedeutung gewinnen, um Lkw-Fahrten zu reduzieren. Mit den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit ist eine entsprechende entwurfstechnische Anpassung der Verkehrsanlagen auf Autobahnen und auf Knotenpunkten sowie die Prüfung des Streckennetzes möglich.:Vorwort 6 Inhaltsverzeichnis 7 1 Einleitung 10 2 Stand der Forschung 11 2.1 Konzepte für Lang-Lkw 11 2.2 Technischer Aufbau von Lang-Lkw 14 2.3 Einsatz von Lang-Lkw 14 2.3.1 Grundlagen für den Betrieb von Lang-Lkw auf öffentlichen Straßen 14 2.3.2 Wissenschaftliche Begleitforschung 15 2.4 Fahrgeometrische Grundlagen 15 2.5 Beeinflussung des Kurvenfahrverhaltens 18 2.6 Ausnutzung des „BO-Kraftkreises“ 21 2.7 Fahrverhalten auf Kreuzungen und Einmündungen 24 2.8 Fahrverhalten auf Kreisverkehren 25 2.9 Parken von Lang-Lkw 26 2.9.1 Auslastung von Rastanlagen 26 2.9.2 Untersuchungen zur Umgestaltung von Parkflächen für Lang-Lkw 27 2.9.3 Internationale Untersuchungen zur Parkraumgestaltung für Lang-Lkw 27 2.9.4 Lösungsansätze für den Parkraumbedarf 31 2.10 Schlussfolgerungen für die Festlegung der Methodik 34 3 Stand des Regelwerkes 36 3.1 Fahrzeuggrundmaße nach StVZO 36 3.2 Verkehrsraum und Lichtraumprofil 36 3.3 Autobahnen 37 3.3.1 Autobahnknotenpunkte 38 3.3.2 Nothaltebuchten 39 3.4 Plangleiche Knotenpunkte im nachgeordneten Netz 40 3.4.1 Elemente plangleicher Knotenpunkte 40 3.4.2 Elemente von Kreisverkehren 41 3.5 Rastanlagen 42 3.6 Schlussfolgerungen für die Festlegung der Methodik 43 4 Ziel der Untersuchung und Vorgehensweise 44 4.1 Untersuchungsziel 44 4.2 Untersuchungsmethodik 45 4.2.1 Nachfolgefahrten 45 4.2.2 Messtechnik am Lkw 47 4.2.3 Lasermessung von Fahrvorgängen 48 4.2.4 Vermessung der Verkehrsanlagen 50 4.2.5 Simulation von Schleppkurven 51 4.3 Auswahl der Fahrzeugtypen 51 4.4 Durchführung der Untersuchung 53 4.4.1 Feldmessung an Autobahnen 53 4.4.2 Simulationen an Autobahnen 54 4.4.3 Feldmessungen im nachgeordneten Netz 55 4.4.4 Simulationen auf plangleichen Knotenpunkten 57 4.4.5 Messungen und Simulationen auf Rastanlagen 60 5 Darstellung und Interpretation der Ergebnisse 62 5.1 Autobahnen 62 5.1.1 Indirekte Rampen 62 5.1.2 Eingeschränkte Querschnitte in Rampen 63 5.1.3 Ein- und Ausfädelungsstreifen 64 5.1.4 Verflechtungsstrecken 66 5.1.5 Nothaltebuchten 67 5.2 Landstraßen (nachgeordnetes Netz) 70 5.2.1 Einmündungen und Kreuzungen 71 5.2.1.1 Feldmessungen auf plangleichen Knotenpunkten 71 5.2.1.2 Simulationen auf plangleichen Knotenpunkten 76 5.2.2 Kreisverkehre 81 5.2.2.1 Feldmessungen auf Kreisverkehren 81 5.2.2.2 Simulationen auf Kreisverkehren 83 5.3 Rastanlagen 86 5.3.1 Luftbildanalyse 86 5.3.2 Fahrversuche auf Rastanlagen 89 5.3.2.1 Schrägparken 90 5.3.2.2 Längsparken 91 5.3.2.3 Befahren von GST-Parkstreifen 93 5.3.2.4 Mischnutzung 94 5.3.3 Simulationen auf Rastanlagen 96 5.3.3.1 Fahrgassen und Verzweigungen 96 5.3.3.2 Schrägparken 98 5.3.3.3 Längsparken 101 5.3.3.4 Telematikgestütztes Parken auf überlangen Schrägparkständen 103 5.3.3.5 Nutzung von Trenninseln 106 5.3.3.6 Temporäre Parkstandfreigabe 111 6 Empfehlungen für den Einsatz von Lang-Lkw 115 6.1 Entwurfselemente für Autobahnen 115 6.2 Entwurfselemente für Landstraßen 116 6.3 Entwurfselemente für Rastanlagen 118 6.3.1 Umbaumaßnahmen 118 6.3.2 Ausbaumaßnahmen 121 6.3.3 Neubaumaßnahmen 122 6.4 Verkehrstechnische und verkehrsrechtliche Empfehlungen 123 7 Zusammenfassung 124 Literaturverzeichnis 125 Abbildungsverzeichnis 131 Tabellenverzeichnis 138 Verzeichnis der Anhänge 139 Anhang 14

Kreisverkehre an Landstraßen

Kreisverkehre außerhalb bebauter Gebiete weisen im Vergleich zu Knotenpunkten mit und ohne LSA eine hohe Verkehrssicherheit auf. Von dem Merkblatt für die Anlage von Kreisverkehren abweichende Entwurfsvorgaben einzelner Bundesländer und ein hoher Anteil Fahrunfälle (insbesondere bei Dunkelheit), weisen jedoch auf ein Potential zur Erhöhung der Verkehrssicherheit durch bessere Erkennbarkeit der Kreisverkehre hin. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde das Unfallgeschehen in Deutschland und drei ausgewählten Bundesländern hinsichtlich der Unfallstruktur an außerörtlichen Kreisverkehren analysiert. Es zeigte sich, dass sich 60 % der Unfälle an außerörtlichen Kreisverkehren während Dämmerung und Dunkelheit ereignen und dass 40 % der Unfälle Alleinunfälle sind. Die Alleinunfälle wiesen dabei die höchste Unfallschwere auf und führen häufig zum Auffahren auf die Kreisinsel. In einer Detailanalyse wurden für 109 Kreisverkehre Lage-, Höhen-, Beschilderungs- und Markierungspläne sowie Verkehrs- und Unfalldaten recherchiert. Unter Verwendung generalisierter linearer Modelle wurde der Einfluss verschiedener Ge¬staltungselemente auf das Unfallgeschehen untersucht. Dabei wurden u. a. folgende Einflussfaktoren identifiziert: • Zufahrten mit Abkröpfung und Verschwenkung im Annäherungsbereich weisen geringere Unfallraten als Zufahrten mit gestreckter Linienführung auf. • Zufahrten mit großem Ablenkungswinkel haben höhere Unfallraten als Zufahrten mit mittlerem Ablenkungswinkel. • Zufahrten mit breitem Fahrbahnteiler in dreieckiger Form weisen geringere Unfallraten als Zufahrten mit schmalem Fahrbahnteiler mit gerader Bordführung auf. Ergänzend wurden Fahrverhaltensanalysen und lichttechnische Untersuchungen an mehr als 30 Kreisverkehrszufahrten durchgeführt. Das beobachtete Geschwindigkeits- und Spurverhalten bestätigt die Erkenntnisse der Unfallanalyse im Hinblick auf die Linienführung im Annäherungsbereich und die Form des Fahrbahnteilers. Anhand der lichttechnischen Analysen (Leuchtdichtemessungen) konnte gezeigt werden, dass durch retroreflektierende Markierungsnägel auf den Bordsteinen der Fahrbahnteiler und der Kreisinsel die Erkennbarkeit von außerörtlichen Kreisverkehren bei Dunkelheit verbessert werden kann.Literature consistently finds a higher level of safety at roundabouts compared to other types of intersections. However, some studies indicate that there is still a lack of safety on rural roundabouts. Particularly high approaching speeds combined with insufficient perceptibility of roundabouts can cause accidents when drivers lose control of their vehicle (especially during nighttime). The goal of this study is to analyze correlates of safety at rural roundabouts in Germany and to investigate opportunities to improve their safety. The analysis of accident characteristics in data from official statistics shows that 60% of all accidents happen in twilight and at night time and that four out of ten accidents are single-vehicle accidents. Single-vehicle accidents have the highest severity and usually end up on the central island of roundabouts. For detailed accident analysis of 109 roundabouts, information on road design, signage, traffic volumes, and accidents was collected for each approach. Using generalized linear models, the following effects of roundabout design on accident risk were found: • Approaches with a curvilinear alignment or a chicane have significant lower accident rates than approaches with straight alignment. • Approaches with high angles of deflection have higher accident rates than approaches with moderate angles of deflection. • Wide splitter islands with triangle shape provide lower accident rates than narrow splitter islands with straight curb.4 Finally, observations of driving behavior and photometric studies were conducted at more than 30 approaches of rural roundabouts. The influence of approach alignment on speed behavior and the shape of splitter islands on track behavior proved the results obtained by the accident analysis. Photometric studies showed that the usage of retroreflective elements on the curb of the splitter island increase the visibility of rural roundabouts during the night

Accelerated physical emulation of Bayesian inference in spiking neural networks

The massively parallel nature of biological information processing plays an important role for its superiority to human-engineered computing devices. In particular, it may hold the key to overcoming the von Neumann bottleneck that limits contemporary computer architectures. Physical-model neuromorphic devices seek to replicate not only this inherent parallelism, but also aspects of its microscopic dynamics in analog circuits emulating neurons and synapses. However, these machines require network models that are not only adept at solving particular tasks, but that can also cope with the inherent imperfections of analog substrates. We present a spiking network model that performs Bayesian inference through sampling on the BrainScaleS neuromorphic platform, where we use it for generative and discriminative computations on visual data. By illustrating its functionality on this platform, we implicitly demonstrate its robustness to various substrate-specific distortive effects, as well as its accelerated capability for computation. These results showcase the advantages of brain-inspired physical computation and provide important building blocks for large-scale neuromorphic applications.Comment: This preprint has been published 2019 November 14. Please cite as: Kungl A. F. et al. (2019) Accelerated Physical Emulation of Bayesian Inference in Spiking Neural Networks. Front. Neurosci. 13:1201. doi: 10.3389/fnins.2019.0120

Neuromorphic Hardware In The Loop: Training a Deep Spiking Network on the BrainScaleS Wafer-Scale System

Emulating spiking neural networks on analog neuromorphic hardware offers several advantages over simulating them on conventional computers, particularly in terms of speed and energy consumption. However, this usually comes at the cost of reduced control over the dynamics of the emulated networks. In this paper, we demonstrate how iterative training of a hardware-emulated network can compensate for anomalies induced by the analog substrate. We first convert a deep neural network trained in software to a spiking network on the BrainScaleS wafer-scale neuromorphic system, thereby enabling an acceleration factor of 10 000 compared to the biological time domain. This mapping is followed by the in-the-loop training, where in each training step, the network activity is first recorded in hardware and then used to compute the parameter updates in software via backpropagation. An essential finding is that the parameter updates do not have to be precise, but only need to approximately follow the correct gradient, which simplifies the computation of updates. Using this approach, after only several tens of iterations, the spiking network shows an accuracy close to the ideal software-emulated prototype. The presented techniques show that deep spiking networks emulated on analog neuromorphic devices can attain good computational performance despite the inherent variations of the analog substrate.Comment: 8 pages, 10 figures, submitted to IJCNN 201

Global equality of resources and the problem of valuation

The principle that every individual on the planet has a claim to an equal share of Earth’s natural resources has an intuitive attraction. Yet the Principle of Natural Resource Equality is not without its problems. This article focuses on the problem of valuation. Unless and until its adherents are able to develop an adequate theoretical mechanism for determining the comparative value of two or more bundles of natural resources the principle lacks applicability and persuasive force. Three adequacy constraints on such a mechanism are presented and then applied to a theorisation of the Principle of Natural Resource Equality that I have already expounded elsewhere: Global Equality of Resources. In each case I try to argue that Global Equality of Resources could satisfy the adequacy constraint, provided that both this theory and the relevant constraint are properly understood

Pattern representation and recognition with accelerated analog neuromorphic systems

Despite being originally inspired by the central nervous system, artificial neural networks have diverged from their biological archetypes as they have been remodeled to fit particular tasks. In this paper, we review several possibilites to reverse map these architectures to biologically more realistic spiking networks with the aim of emulating them on fast, low-power neuromorphic hardware. Since many of these devices employ analog components, which cannot be perfectly controlled, finding ways to compensate for the resulting effects represents a key challenge. Here, we discuss three different strategies to address this problem: the addition of auxiliary network components for stabilizing activity, the utilization of inherently robust architectures and a training method for hardware-emulated networks that functions without perfect knowledge of the system's dynamics and parameters. For all three scenarios, we corroborate our theoretical considerations with experimental results on accelerated analog neuromorphic platforms.Comment: accepted at ISCAS 201

26th Annual Computational Neuroscience Meeting (CNS*2017): Part 3 - Meeting Abstracts - Antwerp, Belgium. 15–20 July 2017

This work was produced as part of the activities of FAPESP Research,\ud Disseminations and Innovation Center for Neuromathematics (grant\ud 2013/07699-0, S. Paulo Research Foundation). NLK is supported by a\ud FAPESP postdoctoral fellowship (grant 2016/03855-5). ACR is partially\ud supported by a CNPq fellowship (grant 306251/2014-0)

25th annual computational neuroscience meeting: CNS-2016

The same neuron may play different functional roles in the neural circuits to which it belongs. For example, neurons in the Tritonia pedal ganglia may participate in variable phases of the swim motor rhythms [1]. While such neuronal functional variability is likely to play a major role the delivery of the functionality of neural systems, it is difficult to study it in most nervous systems. We work on the pyloric rhythm network of the crustacean stomatogastric ganglion (STG) [2]. Typically network models of the STG treat neurons of the same functional type as a single model neuron (e.g. PD neurons), assuming the same conductance parameters for these neurons and implying their synchronous firing [3, 4]. However, simultaneous recording of PD neurons shows differences between the timings of spikes of these neurons. This may indicate functional variability of these neurons. Here we modelled separately the two PD neurons of the STG in a multi-neuron model of the pyloric network. Our neuron models comply with known correlations between conductance parameters of ionic currents. Our results reproduce the experimental finding of increasing spike time distance between spikes originating from the two model PD neurons during their synchronised burst phase. The PD neuron with the larger calcium conductance generates its spikes before the other PD neuron. Larger potassium conductance values in the follower neuron imply longer delays between spikes, see Fig. 17.Neuromodulators change the conductance parameters of neurons and maintain the ratios of these parameters [5]. Our results show that such changes may shift the individual contribution of two PD neurons to the PD-phase of the pyloric rhythm altering their functionality within this rhythm. Our work paves the way towards an accessible experimental and computational framework for the analysis of the mechanisms and impact of functional variability of neurons within the neural circuits to which they belong

Auswirkungen neuer LKW-Konzepte auf die Gestaltung von Verkehrsanlagen

Lang-Lkw sind ein neues Fahrzeugkollektiv, das aus fünf verschiedenen Fahrzeugkombi-nationen besteht. Die unterschiedlichen Lang-Lkw können bis zu L = 25,25 m lang sein. Durch die größere Länge ergeben sich gegenüber konventionellen Lkw abweichende fahrgeometrische Eigenschaften. Im Ausland sind Lang-Lkw teils seit mehreren Jahrzehnten im Einsatz. Die Aus-wirkungen auf das deutsche Straßennetz sind aus den ausländischen Erfahrungsberichten je-doch nicht abschätzbar. In Deutschland gab es bisher vereinzelte Fahrversuche. Diese Fahrver-suche konnten aber durch ihre eng abgesteckten Randbedingungen nicht auf das gesamtdeut-sche Netz übertragen werden. Daher wurde vom 01.01.2012 bis 31.12.2016 ein großangelegter Feldversuch in Deutschland durchgeführt. Im Feldversuch sollten wirtschaftliche, betriebliche und fahrzeugtechnische Fragestellungen beantwortet werden. Die Ergebnisse der begleitenden Forschung haben gezeigt, dass Lang-Lkw die vorhandenen Verkehrsanlagen befahren können. Entwurfsempfehlungen für die Fortschreibung der Regelwerke konnten aus den bisherigen Arbeiten noch nicht abgeleitet werden. Aus diesem Grund lag der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Befahrbarkeit von Verkehrsanlagen. Das Ziel war es, praxisgerechte Empfehlungen für die Planung von Autobahnen, Landstraßen sowie von Nebenanlagen zusammenzufassen. Eingangs wurde in umfangreichen Fahrversuchen das Fahrverhalten der Lang-Lkw auf Auto-bahnen, Landstraßen und Rastanlagen erhoben. Dazu wurden verschiedene Erfassungsmetho-den angewendet. Mit Nachfolgefahrten und einer anschließenden fotogrammetrischen Auswer-tung wurde das Fahrverhalten der Lang-Lkw erfasst. Des Weiteren wurde auf Rastanlagen und Knotenpunkten das Fahrverhalten mit einem stationären Laserscanner aufgenommen. Anhand der Fahrversuche entstanden Schleppkurven der Fahrzeuge auf den vermessenen Verkehrsan-lagen. Anhand der realen Schleppkurven aus den Messungen wurden die Fahrzeuge in einem Simula-tionstool kalibriert. In einem zweiten Schritt wurde jenes Fahrzeug gewählt, das mit seiner Schleppkurve die Schleppkurven der anderen Lang-Lkw mit abdeckt. Auf Grundlage dieses repräsentativen Fahrzeuges konnten weitere vertiefende fahrgeometrische Simulationen auf unterschiedlichen Verkehrsanlagen durchgeführt werden. In der Auftragsforschung für die BASt wurde in Zusammenarbeit mit Fahrzeugtechnikern der TU München eine umfassende statistische Auswertung von Fahrzeugdaten durchgeführt, um ein 85%-Fahrzeug für die Lang-Lkw zu bestimmen (LIPPOLD U. A. 2019). Das dabei bestimmte Be-messungsfahrzeug entspricht in seinen Abmessungen dem in dieser Arbeit verwendeten reprä-sentativen Lang-Lkw. Als Ergebnis der weiterführenden Simulationen wurden geometrische Empfehlungen für Ent-wurfselemente und Prüfroutinen für die Freigabe des Streckennetzes abgeleitet. Konkret sind diese Empfehlungen zum Entwurf von Knotenpunkten an Autobahnen, Anschlussstellen, Nothal-tebuchten, Rastanlagen und Knotenpunkten im nachgeordneten Netz. Die Empfehlungen wer-den im Kapitel 6 als Hinweise für die Planungspraxis diskutiert. Lang-Lkw werden künftig an Bedeutung gewinnen, um Lkw-Fahrten zu reduzieren. Mit den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit ist eine entsprechende entwurfstechnische Anpassung der Verkehrsanlagen auf Autobahnen und auf Knotenpunkten sowie die Prüfung des Streckennetzes möglich.:Vorwort 6 Inhaltsverzeichnis 7 1 Einleitung 10 2 Stand der Forschung 11 2.1 Konzepte für Lang-Lkw 11 2.2 Technischer Aufbau von Lang-Lkw 14 2.3 Einsatz von Lang-Lkw 14 2.3.1 Grundlagen für den Betrieb von Lang-Lkw auf öffentlichen Straßen 14 2.3.2 Wissenschaftliche Begleitforschung 15 2.4 Fahrgeometrische Grundlagen 15 2.5 Beeinflussung des Kurvenfahrverhaltens 18 2.6 Ausnutzung des „BO-Kraftkreises“ 21 2.7 Fahrverhalten auf Kreuzungen und Einmündungen 24 2.8 Fahrverhalten auf Kreisverkehren 25 2.9 Parken von Lang-Lkw 26 2.9.1 Auslastung von Rastanlagen 26 2.9.2 Untersuchungen zur Umgestaltung von Parkflächen für Lang-Lkw 27 2.9.3 Internationale Untersuchungen zur Parkraumgestaltung für Lang-Lkw 27 2.9.4 Lösungsansätze für den Parkraumbedarf 31 2.10 Schlussfolgerungen für die Festlegung der Methodik 34 3 Stand des Regelwerkes 36 3.1 Fahrzeuggrundmaße nach StVZO 36 3.2 Verkehrsraum und Lichtraumprofil 36 3.3 Autobahnen 37 3.3.1 Autobahnknotenpunkte 38 3.3.2 Nothaltebuchten 39 3.4 Plangleiche Knotenpunkte im nachgeordneten Netz 40 3.4.1 Elemente plangleicher Knotenpunkte 40 3.4.2 Elemente von Kreisverkehren 41 3.5 Rastanlagen 42 3.6 Schlussfolgerungen für die Festlegung der Methodik 43 4 Ziel der Untersuchung und Vorgehensweise 44 4.1 Untersuchungsziel 44 4.2 Untersuchungsmethodik 45 4.2.1 Nachfolgefahrten 45 4.2.2 Messtechnik am Lkw 47 4.2.3 Lasermessung von Fahrvorgängen 48 4.2.4 Vermessung der Verkehrsanlagen 50 4.2.5 Simulation von Schleppkurven 51 4.3 Auswahl der Fahrzeugtypen 51 4.4 Durchführung der Untersuchung 53 4.4.1 Feldmessung an Autobahnen 53 4.4.2 Simulationen an Autobahnen 54 4.4.3 Feldmessungen im nachgeordneten Netz 55 4.4.4 Simulationen auf plangleichen Knotenpunkten 57 4.4.5 Messungen und Simulationen auf Rastanlagen 60 5 Darstellung und Interpretation der Ergebnisse 62 5.1 Autobahnen 62 5.1.1 Indirekte Rampen 62 5.1.2 Eingeschränkte Querschnitte in Rampen 63 5.1.3 Ein- und Ausfädelungsstreifen 64 5.1.4 Verflechtungsstrecken 66 5.1.5 Nothaltebuchten 67 5.2 Landstraßen (nachgeordnetes Netz) 70 5.2.1 Einmündungen und Kreuzungen 71 5.2.1.1 Feldmessungen auf plangleichen Knotenpunkten 71 5.2.1.2 Simulationen auf plangleichen Knotenpunkten 76 5.2.2 Kreisverkehre 81 5.2.2.1 Feldmessungen auf Kreisverkehren 81 5.2.2.2 Simulationen auf Kreisverkehren 83 5.3 Rastanlagen 86 5.3.1 Luftbildanalyse 86 5.3.2 Fahrversuche auf Rastanlagen 89 5.3.2.1 Schrägparken 90 5.3.2.2 Längsparken 91 5.3.2.3 Befahren von GST-Parkstreifen 93 5.3.2.4 Mischnutzung 94 5.3.3 Simulationen auf Rastanlagen 96 5.3.3.1 Fahrgassen und Verzweigungen 96 5.3.3.2 Schrägparken 98 5.3.3.3 Längsparken 101 5.3.3.4 Telematikgestütztes Parken auf überlangen Schrägparkständen 103 5.3.3.5 Nutzung von Trenninseln 106 5.3.3.6 Temporäre Parkstandfreigabe 111 6 Empfehlungen für den Einsatz von Lang-Lkw 115 6.1 Entwurfselemente für Autobahnen 115 6.2 Entwurfselemente für Landstraßen 116 6.3 Entwurfselemente für Rastanlagen 118 6.3.1 Umbaumaßnahmen 118 6.3.2 Ausbaumaßnahmen 121 6.3.3 Neubaumaßnahmen 122 6.4 Verkehrstechnische und verkehrsrechtliche Empfehlungen 123 7 Zusammenfassung 124 Literaturverzeichnis 125 Abbildungsverzeichnis 131 Tabellenverzeichnis 138 Verzeichnis der Anhänge 139 Anhang 14

Auswirkungen neuer LKW-Konzepte auf die Gestaltung von Verkehrsanlagen

Lang-Lkw sind ein neues Fahrzeugkollektiv, das aus fünf verschiedenen Fahrzeugkombi-nationen besteht. Die unterschiedlichen Lang-Lkw können bis zu L = 25,25 m lang sein. Durch die größere Länge ergeben sich gegenüber konventionellen Lkw abweichende fahrgeometrische Eigenschaften. Im Ausland sind Lang-Lkw teils seit mehreren Jahrzehnten im Einsatz. Die Aus-wirkungen auf das deutsche Straßennetz sind aus den ausländischen Erfahrungsberichten je-doch nicht abschätzbar. In Deutschland gab es bisher vereinzelte Fahrversuche. Diese Fahrver-suche konnten aber durch ihre eng abgesteckten Randbedingungen nicht auf das gesamtdeut-sche Netz übertragen werden. Daher wurde vom 01.01.2012 bis 31.12.2016 ein großangelegter Feldversuch in Deutschland durchgeführt. Im Feldversuch sollten wirtschaftliche, betriebliche und fahrzeugtechnische Fragestellungen beantwortet werden. Die Ergebnisse der begleitenden Forschung haben gezeigt, dass Lang-Lkw die vorhandenen Verkehrsanlagen befahren können. Entwurfsempfehlungen für die Fortschreibung der Regelwerke konnten aus den bisherigen Arbeiten noch nicht abgeleitet werden. Aus diesem Grund lag der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Befahrbarkeit von Verkehrsanlagen. Das Ziel war es, praxisgerechte Empfehlungen für die Planung von Autobahnen, Landstraßen sowie von Nebenanlagen zusammenzufassen. Eingangs wurde in umfangreichen Fahrversuchen das Fahrverhalten der Lang-Lkw auf Auto-bahnen, Landstraßen und Rastanlagen erhoben. Dazu wurden verschiedene Erfassungsmetho-den angewendet. Mit Nachfolgefahrten und einer anschließenden fotogrammetrischen Auswer-tung wurde das Fahrverhalten der Lang-Lkw erfasst. Des Weiteren wurde auf Rastanlagen und Knotenpunkten das Fahrverhalten mit einem stationären Laserscanner aufgenommen. Anhand der Fahrversuche entstanden Schleppkurven der Fahrzeuge auf den vermessenen Verkehrsan-lagen. Anhand der realen Schleppkurven aus den Messungen wurden die Fahrzeuge in einem Simula-tionstool kalibriert. In einem zweiten Schritt wurde jenes Fahrzeug gewählt, das mit seiner Schleppkurve die Schleppkurven der anderen Lang-Lkw mit abdeckt. Auf Grundlage dieses repräsentativen Fahrzeuges konnten weitere vertiefende fahrgeometrische Simulationen auf unterschiedlichen Verkehrsanlagen durchgeführt werden. In der Auftragsforschung für die BASt wurde in Zusammenarbeit mit Fahrzeugtechnikern der TU München eine umfassende statistische Auswertung von Fahrzeugdaten durchgeführt, um ein 85%-Fahrzeug für die Lang-Lkw zu bestimmen (LIPPOLD U. A. 2019). Das dabei bestimmte Be-messungsfahrzeug entspricht in seinen Abmessungen dem in dieser Arbeit verwendeten reprä-sentativen Lang-Lkw. Als Ergebnis der weiterführenden Simulationen wurden geometrische Empfehlungen für Ent-wurfselemente und Prüfroutinen für die Freigabe des Streckennetzes abgeleitet. Konkret sind diese Empfehlungen zum Entwurf von Knotenpunkten an Autobahnen, Anschlussstellen, Nothal-tebuchten, Rastanlagen und Knotenpunkten im nachgeordneten Netz. Die Empfehlungen wer-den im Kapitel 6 als Hinweise für die Planungspraxis diskutiert. Lang-Lkw werden künftig an Bedeutung gewinnen, um Lkw-Fahrten zu reduzieren. Mit den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit ist eine entsprechende entwurfstechnische Anpassung der Verkehrsanlagen auf Autobahnen und auf Knotenpunkten sowie die Prüfung des Streckennetzes möglich.:Vorwort 6 Inhaltsverzeichnis 7 1 Einleitung 10 2 Stand der Forschung 11 2.1 Konzepte für Lang-Lkw 11 2.2 Technischer Aufbau von Lang-Lkw 14 2.3 Einsatz von Lang-Lkw 14 2.3.1 Grundlagen für den Betrieb von Lang-Lkw auf öffentlichen Straßen 14 2.3.2 Wissenschaftliche Begleitforschung 15 2.4 Fahrgeometrische Grundlagen 15 2.5 Beeinflussung des Kurvenfahrverhaltens 18 2.6 Ausnutzung des „BO-Kraftkreises“ 21 2.7 Fahrverhalten auf Kreuzungen und Einmündungen 24 2.8 Fahrverhalten auf Kreisverkehren 25 2.9 Parken von Lang-Lkw 26 2.9.1 Auslastung von Rastanlagen 26 2.9.2 Untersuchungen zur Umgestaltung von Parkflächen für Lang-Lkw 27 2.9.3 Internationale Untersuchungen zur Parkraumgestaltung für Lang-Lkw 27 2.9.4 Lösungsansätze für den Parkraumbedarf 31 2.10 Schlussfolgerungen für die Festlegung der Methodik 34 3 Stand des Regelwerkes 36 3.1 Fahrzeuggrundmaße nach StVZO 36 3.2 Verkehrsraum und Lichtraumprofil 36 3.3 Autobahnen 37 3.3.1 Autobahnknotenpunkte 38 3.3.2 Nothaltebuchten 39 3.4 Plangleiche Knotenpunkte im nachgeordneten Netz 40 3.4.1 Elemente plangleicher Knotenpunkte 40 3.4.2 Elemente von Kreisverkehren 41 3.5 Rastanlagen 42 3.6 Schlussfolgerungen für die Festlegung der Methodik 43 4 Ziel der Untersuchung und Vorgehensweise 44 4.1 Untersuchungsziel 44 4.2 Untersuchungsmethodik 45 4.2.1 Nachfolgefahrten 45 4.2.2 Messtechnik am Lkw 47 4.2.3 Lasermessung von Fahrvorgängen 48 4.2.4 Vermessung der Verkehrsanlagen 50 4.2.5 Simulation von Schleppkurven 51 4.3 Auswahl der Fahrzeugtypen 51 4.4 Durchführung der Untersuchung 53 4.4.1 Feldmessung an Autobahnen 53 4.4.2 Simulationen an Autobahnen 54 4.4.3 Feldmessungen im nachgeordneten Netz 55 4.4.4 Simulationen auf plangleichen Knotenpunkten 57 4.4.5 Messungen und Simulationen auf Rastanlagen 60 5 Darstellung und Interpretation der Ergebnisse 62 5.1 Autobahnen 62 5.1.1 Indirekte Rampen 62 5.1.2 Eingeschränkte Querschnitte in Rampen 63 5.1.3 Ein- und Ausfädelungsstreifen 64 5.1.4 Verflechtungsstrecken 66 5.1.5 Nothaltebuchten 67 5.2 Landstraßen (nachgeordnetes Netz) 70 5.2.1 Einmündungen und Kreuzungen 71 5.2.1.1 Feldmessungen auf plangleichen Knotenpunkten 71 5.2.1.2 Simulationen auf plangleichen Knotenpunkten 76 5.2.2 Kreisverkehre 81 5.2.2.1 Feldmessungen auf Kreisverkehren 81 5.2.2.2 Simulationen auf Kreisverkehren 83 5.3 Rastanlagen 86 5.3.1 Luftbildanalyse 86 5.3.2 Fahrversuche auf Rastanlagen 89 5.3.2.1 Schrägparken 90 5.3.2.2 Längsparken 91 5.3.2.3 Befahren von GST-Parkstreifen 93 5.3.2.4 Mischnutzung 94 5.3.3 Simulationen auf Rastanlagen 96 5.3.3.1 Fahrgassen und Verzweigungen 96 5.3.3.2 Schrägparken 98 5.3.3.3 Längsparken 101 5.3.3.4 Telematikgestütztes Parken auf überlangen Schrägparkständen 103 5.3.3.5 Nutzung von Trenninseln 106 5.3.3.6 Temporäre Parkstandfreigabe 111 6 Empfehlungen für den Einsatz von Lang-Lkw 115 6.1 Entwurfselemente für Autobahnen 115 6.2 Entwurfselemente für Landstraßen 116 6.3 Entwurfselemente für Rastanlagen 118 6.3.1 Umbaumaßnahmen 118 6.3.2 Ausbaumaßnahmen 121 6.3.3 Neubaumaßnahmen 122 6.4 Verkehrstechnische und verkehrsrechtliche Empfehlungen 123 7 Zusammenfassung 124 Literaturverzeichnis 125 Abbildungsverzeichnis 131 Tabellenverzeichnis 138 Verzeichnis der Anhänge 139 Anhang 14