Mobilität ist eine zentrale Voraussetzung für wirtschaftliches Wachstum, Beschäftigung und Teilnahme am gesellschaftlichen Leben. Hierfür sind leistungsfähige und optimal vernetzte Verkehrswege unabdingbar. Zunehmende Verkehrsleistungen sind aber auch mit steigenden Umweltbelastungen für Mensch, Fauna und Vegetation verbunden. Aus diesem Grund müssen zukunftsfähige Lösungen entwickelt werden, die unsere Mobilität langfristig sichern, wirtschaftlich tragfähig und sozial ausgewogen sind und gleichzeitig die Umwelt schonen. Um diese Ziele zu erreichen, wurden u.a. mehrere Luftschadstoffe durch die Richtlinie 2008/50/EG über Luftqualität und saubere Luft für Europa limitiert und durch die 39. BImSchV in nationales Recht umgesetzt. Luftschadstoffmessungen im gesamten Bundesgebiet haben jedoch gezeigt, dass der seit 2010 geltende NO₂-Jahresmittelgrenzwert insbesondere an verkehrsnahen Standorten zum Teil stark überschritten wird. Unterschiedliche Maßnahmen sollen in diesem Zusammenhang helfen, die Luftschadstoffkonzentrationen zu minimieren und somit die Grenzwerte einzuhalten. Zur Planung und Evaluierung solcher Maßnahmen müssen neben Modellrechnungen auch Messungen vor Ort durchgeführt werden. Um Messgeräte auch nicht-stationär einsetzen zu können, wurde ein mobiles Messsystem (Messroboter) entwickelt. Mit diesem Messroboter können z.B. Längsprofile der Luftschadstoffkonzentration an Verkehrswegen, die Linienquellen für die Emission von Schadstoffen darstellen, erhoben werden und stationäre Messungen ergänzen bzw. auf geeignete Standorte für solche stationären Messungen hinweisen.

Mobiles Messsystem

Das entwickelte Messsystem sollte zunächst an Tunnelstandorten zur Anwendung kommen und Längsprofilmessungen von Luftschadstoffen in diesen aufnehmen. Der Einsatz in einem Tunnel stellte gewisse Anforderungen an den Messroboter. Zum einen durfte er die Bedingungen im Tunnel nicht verändern, dies gilt insbesondere den fließenden Verkehr nicht zu beeinflussen. Zum Anderen sollte bei den Einsatzfahrten eine konstante Geschwindigkeit von ≤ 3 km/h gehalten werden können. Des Weiteren musste die Energieversorgung unabhängig sein und nicht zu einer Konzentrationserhöhung der gemessenen Luftschadstoffe beitragen. Aufgrund dieser Anforderungen wurde ein Roboter entwickelt, der eine Breite von 65 cm aufweist und somit auf dem seitlichen Fluchtweg eines Tunnels fahren kann ohne den Verkehr zu beeinflussen. Er enthält eine Energieversorgung mit Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren, die eine maximale Laufzeit von etwa drei Stunden garantieren. Der Roboter kann bis zu zwei 19 Zoll-Geräte, Staub- und Nanopartikelmesstechnik, Meteorologische-Sensoren sowie einen Spannungswandler aufnehmen.

Neben den ursprünglich geplanten Längsprofilmessungen in Tunneln sind weitere Einsatzgebiete wie zum Beispiel an innerstätischen Verkehrswegen möglich. Da es je nach Umgebungsbedingungen und Randbebauung innerhalb eines Straßenabschnitts zu deutlichen Unterschieden der Luftschadstoffkonzentrationen kommen kann, sind auch hier Messungen von Schadstofflängsprofilen von großem Interesse. So wurden im letzten Jahr drei Messfahrten mit dem Messroboter in Reutlingen durchgeführt. Der Standort Reutlingen (Lederstraße, Bundesstraße B312/313) wird seit dem Jahr 2005 im Rahmen der Spotmessungen Baden-Württemberg als verkehrsbedingter Belastungsschwerpunkt beprobt. Mit einer baubedingten Umstellung der Station um ca. 100 m nach Südosten im Jahr 2007 erhöhten sich die Messwerte für die beiden Schadstoffe PM₁₀ und NO₂ erheblich. Mit dem Roboter werden nun in unterschiedlichen Vegetationsperioden und Jahreszeiten Profilmessungen parallel zur Straße durchgeführt, um die Änderungen der Schadstoff-Konzentrationen entlang des relevanten Abschnittes der Lederstraße aufzuzeigen. Im Vergleich zu den meisten Tunnelmessungen finden die Untersuchungen in Reutlingen nur auf einer sehr kurzen Strecke von etwa 150 Metern statt. Aus diesem Grund wurden keine kontinuierlichen Messfahrten durchgeführt, sondern im Zuge einer Durchfahrt an festgelegten Messpunkten jeweils 5 Minuten Daten aufgenommen.

Die Messungen in Reutlingen sind zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht abgeschlossen und werden zu verschiedenen Jahreszeiten wiederholt, so dass den meteorologischen Bedingungen und der Vegetation der unterschiedlichen Jahreszeiten Rechnung getragen wird.

Abbildungen 1 und 2: Der Messroboter im Einsatz an einer Tunnelausfahrt (oben) und an einer Bundesstraße in Reutlingen (unten).

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.