Geschwindigkeiten in Steigungen und Gefällen, Überprüfung

Auftraggeber

UVEK / ASTRA, VSS-Forschungsauftrag 2009/010

Autoren

Dr. rer. nat. N. Latuske
E. Puffe
Prof. P. Spacek

Bezugsquelle

VSS-Sekretariat
Bericht Nr. 1303
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Zusammenfassung

Ausgangslage

Die Geschwindigkeiten auf Strassen umschreiben das Fahrverhalten und sind deshalb eine wichtige Projektierungs- bzw. Entwurfsgrösse. Die Geschwindigkeitsmodelle in den bestehenden VSS-Normen basieren einerseits auf physikalischen Berechnungen, andererseits dienen die tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeiten, die als Vergleichsgrössen für dieses Modell dienen. Die Fahrgeschwindigkeiten werden vor allem durch die Strassengeometrie und durch die Tempolimiten beeinflusst. Die Geschwindigkeiten von Lastwagen beeinflussen zudem das Überholverhalten massgeblich. Das manifestiert sich vor allem in Steigungen und Gefällen, wo die Nutzfahrzeuge nur deutlich langsamer fahren können als die Personenwagen. Aus diesen Gründen wurde das tatsächliche Fahrverhalten von Motorfahrzeugen auf Steigungs- und Gefällsstrecken in der Vergangenheit wiederholt erhoben.

Nach dem im Jahr 2005 die Kontingentierung der Lastwagenfahrten mit Gesamtgewicht von über 28 t Gesamtgewicht weggefallen ist, muss davon ausgegangen werden, dass sich auf den Strassen der Anteil von Fahrten mit schweren Lastwagen gegenüber dem Jahr 2002 deutlich erhöht hat. Daher stellte sich die Frage, auf welchem Niveau sich die Geschwindigkeiten von Lastwagen in Steigungen und Gefällen eingestellt haben.

Forschungsziel

Das Ziel der Untersuchung ist die Überprüfung bzw. Fortschreibung der im Jahre 2002 erhobenen Geschwindigkeiten in Steigungen und Gefällen auf längeren Neigungsstrecken. Dabei sollen mittels Erhebungen im Verkehrsablauf auf Autobahnen und auf Strassen ausserorts die Geschwindigkeiten der Lastwagen in Steigungen und Gefällen nach dem Wegfall der Kontingentierung für Lastwagen mit Gesamtgewicht von über 28 t ermittelt die Veränderungen gegenüber den früheren Erhebungen beurteilt werden. Im Vordergrund stehen dabei die Dauergeschwindigkeiten der langsamen, beladenen Lastwagen am Ende von hinreichend langen Neigungsstrecken mit verschiedenen Längsneigungen.

Zur Verifizierung der Auswirkungen der ab 2005 weggefallenen Kontingentierung von Lastwagenfahrten mit über 28 t Gesamtgewicht sind auch entsprechende Gewichtsmessungen einzubeziehen. Diese sollen vor allem Fahrten im alpenquerenden Nord-Süd-Verkehrs berücksichtigen.

Ergebnisse

Zur Beurteilung der Homogenität bzw. der Streuung der Geschwindigkeiten wurden einerseits die Differenzen zwischen den Geschwindigkeitsgrössen V_85% (schnell fahrende Lastwagen) und V_15% (langsam fahrende Lastwagen) und andererseits die Standardabweichungen um die mittlere Geschwindigkeit am jeweils letzten Querschnitt der Neigungsstrecke betrachtet. Die Geschwindigkeitsdifferenzen ?V (V_85% - V_15%) haben sich im Vergleich der Zustände 2009 / 2002 nur wenig verändert und betragen im Mittel über alle Strecken nur 1.7 km/h in Steigungsrichtung bzw. 1.0 km/h in Gefällsrichtung. Auch bei der Betrachtung der Standardabweichung (s) um die mittlere Geschwindigkeit (V_M) resultiert im Mittel nur eine geringe Veränderung von 0.1 km/h (Steigungsrichtung) bzw. 1.1 km/h (Gefällsrichtung). Daraus geht hervor, dass sich die Homogenität der Geschwindigkeitsverteilung insgesamt nicht verändert hat.

Die Geschwindigkeitsverläufe entlang von vier Steigungsstrecken zeigen, dass der distanzabhängige Geschwindigkeitsabfall im Zustand 2009 eine ähnliche Form aufweist wie im Zustand 2002. Aus dem Vergleich der V_15%-Geschwindigkeiten zu Beginn und am Ende der Steigung ergaben sich sowohl 2009 als auch 2002 fast ausschliesslich Verzögerungsvorgänge. Die Geschwindigkeitsabnahmen auf den einzelnen Steigungsstrecken in den zwei Betrachtungszuständen liegen in ähnlicher Grössenordnung. Im Jahr 2009 liegen diese zwischen 5 und 17 km/h, 2002 lagen sie zwischen 5 und 24 km/h.

Die Dauergeschwindigkeiten von langsamen, beladenen Lastwagen (V_15%-Werte) am Ende der Neigungsstrecken haben sich in der Steigungsrichtung im Zustand 2009 bei 3 der 6 vergleichbaren Strecken um bis zu 6 km/h erhöht, bei 2 der Strecken um bis zu 4 km/h reduziert. Im Durchschnitt der vergleichbaren Strecken ergab sich nur eine geringe Veränderung der Werte von 2009 (47.5 km/h) zu 2002 (46.7 km/h).

Wie bei den früheren Untersuchungen zeigt sich auch im Zustand 2009 bei zunehmender Längsneigung eine klare Tendenz zur Abnahme der Dauergeschwindigkeiten von Lastwagen. Aus der Gegenüberstellung der ermittelten Funktionskurven in den Zuständen "Vorher" (2002) und "Nachher" (2009) ergaben sich nur kleine Unterschiede. Die für die Steigungsrichtung durchgeführte Überprüfung hat ergeben, dass diese Veränderungen statistisch nicht signifikant sind. Der Wegfall der Kontingentierung führte somit nicht zur adäquaten Veränderung der Dauergeschwindigkeiten von Lastwagen in Steigungen.

Die Zahl der alpenquerenden Lastwagenfahrten hat seit dem Beginn des Jahres 2002 infolge der Dosierungsmassnahmen abgenommen. Die Reduktion der Fahrtenzahl wird offensichtlich durch die im Mittel höheren Betriebsgewichte pro Fahrt weitgehend kompensiert. Im Rahmen der vorliegenden Gewichtsauswertungen und Vergleiche konnte die Tendenz zu höheren Betriebsgewichten nach der Aufhebung der Kontingente für Lastwagenfahrten mit über 28 t Gesamtgewicht bestätigt werden. Die Häufigkeit der schwer beladenen Lastwagenfahrten hat sich gegenüber dem Vorher – Zustand (Jahr 2002) wesentlich erhöht, und zwar sowohl im Nord - Süd- wie auch im West – Ost - Verkehr.

Aus dem "Vorher" - / "Nachher" – Vergleich zwischen den Erhebungen in den Jahren 2002 (mit Kontingentierung) und 2009 (ohne Kontingentierung) ergab sich für die Gewichtsgruppe > 31 t auf der Nord – Süd – Achse eine starke Zunahme. Das Dosierungssystem am Gotthard beschränkt zwar die Anzahl der Lastwagenfahrten insgesamt, die Anzahl von Fahrten mit Betriebsgewichten über 31 t hat sich jedoch auf der Nord – Süd – Achse um einen Faktor von ca. 1.6 deutlich erhöht. Der Anteil dieser Fahrten beträgt am Gotthard bereits knapp 30%, während er noch vor 7 Jahren nur ca. 19% ausmachte. In der West - Ost - Richtung (WIM-Messstelle Mattstetten) hat sich die Anzahl der Lastwagenfahrten mit Betriebsgewichten über 31 t um einen Faktor von ca. 1.8, also noch stärker als am Gotthard erhöht. Der Anteil dieser Fahrten an allen Lastwagenfahrten betrug im Jahr 2009 ca. 13%, gegenüber 7.5% im Jahr 2002.

Folgerungen

Bereits aufgrund des Vergleichs zwischen den Zuständen 1999 (mit Beschränkung auf 28 t Gesamtgewicht) und 2002 (mit Kontingentierung für Gesamtgewichte über 28 t) wurde festgestellt, dass die höheren Ladeund somit Gesamtgewichte sich auf die empirisch ermittelten Dauergeschwindigkeiten nicht proportional auswirken. Diese Feststellung wurde mit der vorliegenden Untersuchung bestätigt. Aus diesen Tatsachen muss gefolgert werden, dass zumindest auf der Nord-Süd-Achse für die schwerbeladenen Güterfahrzeuge die entsprechende Nutzleistung bereitgestellt wird. Offensichtlich haben sich die Transportunternehmer auf die Situation mit erhöhter Gewichtslimite eingestellt, indem sie für alpenquerende (und damit steigungsreiche) Fernfahrten mit hohen Betriebsgewichten Fahrzeuge mit entsprechend hoher Motorleistung und mit besser abgestimmten Getriebeverhältnissen einsetzen.

Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse kann auch davon ausgegangen werden, dass eine künftige Zunahme des Anteils von Lastwagenfahrten mit Gesamtgewichten von über 28t nicht zu wesentlichen Veränderungen der Dauergeschwindigkeiten in Steigungen und Gefällen führen wird. Eine weitere Überprüfung der Geschwindigkeiten würde sich erst nach der Umsetzung der geplanten Absicht, den schweren Güterverkehr von der Strasse auf die Bahn zu verlagern, aufdrängen.

Aufgrund der nur geringen Veränderungen der Dauergeschwindigkeiten und der Form der Geschwindigkeitsverläufe entlang von Neigungsstrecken zwischen den Zuständen 2002 und 2009 drängen sich keine Anpassungen des bestehenden Geschwindigkeitsmodells in den VSS-Normen auf.

Die erhöhten Geschwindigkeiten von Lastwagen und die durch die Herabsetzung der Tempolimiten bewirkte Reduktion der Geschwindigkeiten von Personenwagen haben zu einer Annäherung der Geschwindigkeitsniveaus dieser beiden Fahrzeuggruppen beigetragen. Obwohl sich dadurch das Bedürfnis zum Überholen grundsätzlich verringert hat, entstehen bei Überholvorgängen mit kleineren Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen dem überholenden und dem überholten Fahrzeug längere Überholwege, die v.a. bei Überholungen durch Lastwagen typisch sind und zu Behinderungen des Verkehrsflusses führen können. Die negativen Auswirkungen der Überholungen durch Lastwagen versucht man durch vermehrte Anordnung von Überholverboten für Lastwagen zu beschränken. Die Zweckmässigkeit dieser Massnahme wurde in Deutschland wissenschaftlich untersucht. Wie weit die ausländischen Ergebnisse auf die Verhältnisse auf schweizerischen Autobahnen übertragen werden können, sollte durch entsprechende Untersuchungen in der Schweiz geprüft werden.