Der präventive Winterdienst hat eine hohe volkswirtschaftliche Bedeutung, da hiermit die Leichtigkeit und Sicherheit des Straßenverkehrs sichergestellt wird. Dieses gilt insbesondere auf den Bundesautobahnen mit den hohen Verkehrsbelastungen. Durch das Feuchtsalzverfahren und der zunehmenden Nutzung von Glättemeldeanlagen zur Straßenzustandserfassung konnte der längere Zeit nicht erwünschte präventive Winterdienst effektiv umgesetzt werden. Die bessere Verteilung und Haftung des Taustoffs auf der Fahrbahn und die Einschätzung des richtigen Einsatzzeitpunktes sprachen für die Präventivstreuung zur Vermeidung von Glättebedingungen. Neue Erkenntnisse aus der Forschung zeigen aber auf, dass nur ein relativ kleiner Anteil vom ausgebrachten Taustoff zur Wirkung kommt. Beim präventiven Winterdienst steht häufig keine ausreichende Fahrbahnfeuchte zur Auflösung des ausgebrachten Taustoffs zur Verfügung und ein großer Anteil des nicht gelösten Taustoffs wird durch Verkehrseinwirkung verdrängt. Das geforderte Ergebnis, die Glättevermeidung, wurde in der Regel dennoch erreicht, da nur ein relativ geringer Anteil vom ausgebrachten Taustoff für die jeweilige Situation erforderlich und auch vorhanden war. Diese neuen Forschungsergebnisse erfordern Alternativen für die Winterdienstpraxis. Eine Alternative ist das Ausbringen von flüssigen Taumitteln. Dieses Verfahren ist in den skandinavischen Ländern schon länger im Einsatz. Beim Landesbetrieb Straßenbau NRW wird seit dem Winter 2008/2009 das „Flüssigstreuen“ erprobt und im Rahmen eines Forschungsauftrages des Bundesverkehrsministeriums begleitet. Zielsetzung ist die Minimierung der Taustoffverluste und somit die Erhöhung der Effizienz des Winterdienstes. Die Erhaltung und Sicherstellung der Verkehrssicherheit hat hierbei höchste Priorität.

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

1   Ausgangssituation

Im Winterdienst ist der Taumitteleinsatz unbestritten das effektivste Verfahren zur Glättevermeidung und -beseitigung. Hierbei hat sich das Feuchtsalzverfahren (FS 30) europaweit wegen der besseren Verteilbarkeit und Haftwirkung durchgesetzt. Durch Feuchtsalz wurde in Verbindung mit der Nutzung von Glättemeldeanlagen der präventive Winterdienst erst effektiv möglich. Der Anteil des präventiven Winterdienstes hat in den letzten zwei Jahrzehnten enorm zugenommen, da sich die richtige Erkenntnis durchgesetzt hat, dass – wenn möglich – Glättevermeidung volkswirtschaftlich sinnvoller ist, als die Glättebeseitigung. Diese Feststellung hat aus volkswirtschaftlichen Gründen für Verkehrswege mit hoher Verkehrsbelastung große Bedeutung.

Aus der Winterdienstpraxis und vorliegenden älteren Untersuchungen [1] ist bekannt, dass der ausgebrachte Taustoff in Abhängigkeit der Verkehrsbelastung verdrängt wird. Eine weitere Kenntnis ist der Einfluss des Verkehrs für die Wirksamkeit des Taumittels. Eine starke Verkehrseinwirkung ist z. B. bei vorhandener Schneeglätte vorteilhaft für die Vermengung des Taustoffes mit dem Schnee und damit für eine Beschleunigung des Tauprozesses. Eine große Bedeutung hat neben der vorhandenen Fahrbahntemperatur aber auch die vorhandene Fahrbahnfeuchte. Ohne Fahrbahnfeuchte findet keine Auflösung des festen Taustoffs statt.

Bild 1: Ergebnisse einer Streumaschinenprüfung durch die BASt, 50 km/h, 8 m Streubreite, 20 g/m² FS 30

Eine weitere Abhängigkeit ergibt sich aus der Qualität der Streustoffverteilung. Auch hierzu liegen Erkenntnisse vor [2]. Der Verlustanteil kann eine bedeutende Größe, wie aus dem Bild 1 ersichtlich, annehmen.

Die Verluste ergeben sich aus unterschiedlichen Randbedingungen, wie z. B. Qualität des Streustoffverteilers, Justierung, Seitenwind und Fahrgeschwindigkeit und sind aus den vorliegenden Erfahrungen häufig höher als allgemein angenommen. In einem Entwurf für die „Technische Spezifikation“ von Streumaschinen im Rahmen eines europäischen Normierungsverfahrens wird eine Verlustrate von bis zu 20 % gegenüber der Sollstreumenge zugelassen. Diese einzuhalten, erfordert eine Qualitätssicherung durch wiederholte Kontrollen und erforderliche Nachjustierungen im Betrieb.

Wie sich die Taustoffverteilung nach der Ausbringung unter Verkehrseinfluss darstellt, wurde bereits häufiger untersucht. Die bisherigen Untersuchungen konnten nur durch Sperrungen der Fahrstreifen mit manuellen Messinstrumenten durchgeführt werden und waren daher sehr aufwändig. Eine in 2009 abgeschlossene Untersuchung „Verteilung von Tausalzen auf der Fahrbahn“ [3] konnte jetzt durch Einsatz von eingebauten Fahrbahnsensoren ohne die genannten Nachteile durchgeführt werden. Die Untersuchung bestätigt tendenziell die bisher vorliegenden Ergebnisse und vertieft die Erkenntnisse.

1.1   Forschungsprojekt „Verteilung von Tausalzen auf der Fahrbahn“

Die Messreihen für das Forschungsprojekt wurden im Zuge der BAB A 4 im Bereich Dresden von der Fa. KOMMZEPT, Ingenieurbüro Hausmann, durchgeführt. Für die Untersuchung sind im Versuchsfeld eine Vielzahl von Bodensensoren eingebaut worden, mit denen in verschiedenen Querschnittsbereichen neben den Oberflächentemperaturen vor allem die Fahrbahnfeuchte und die gelöste Salzmenge bezogen auf die Fläche (g/m2) kontinuierlich ermittelt werden konnten.

Neben anderen Ergebnissen konnte aufzeigt werden, dass auf Fahrbahnen mit hoher Verkehrsbelastung und hohen Fahrgeschwindigkeiten durchschnittlich nur ca. 25 % vom ausgebrachten Taustoff wirksam werden. Als Grund wird vor allem beim Präventivstreuen die nicht vorhandene oder geringe Feuchtigkeit auf der Fahrbahn angesehen, die zur Auflösung des festen Taustoffanteils aus der FS 30-Streuung benötigt wird. Die Verdrängung der dann nicht gelösten Taustoffanteile kann unter Verkehrseinwirkung in Abhängigkeit der Verkehrsbelastung innerhalb kurzer Zeiträume sehr hoch sein. Nur wenn größere Mengen Feuchtigkeit vorhanden waren, z. B. beim Schneefall, wurden Taustoffanteile von bis zu 50 % wirksam.

Das genutzte Verfahren – Fahrbahnsensoren – ist vorteilhaft für Untersuchungen unter fließendem Verkehr. Nachteilig ist allerdings, dass hiermit nur gelöste Anteile des Taustoffs und nicht die ungelösten Taustoffanteile erfasst werden konnten. Die Erfassung der nicht gelösten Taustoffanteile ist nur durch Sperrung der Fahrstreifen und unter Einsatz eines geeigneten Messverfahrens möglich. In den älteren Untersuchungen wurde häufig das SOBO 20-Gerät genutzt, mit dem punktuell der vorhandene Taustoff – gelöste und ungelöste Anteile – ermittelt werden kann. Bei der aktuellen Untersuchung erfolgte der Einsatz eines ESG-Gerätes – entwickelt von der Fa. Emissionsmesstechnik und Strömungsmechanik GmbH, Baden-Baden, mit dem alle vorhandene Taustoffanteile von größeren Flächeneinheiten aufgenommen werden.

In Verbindung mit den eingebauten Sensoren im Messfeld konnten somit die Verdrängung der gelösten und der nicht gelösten Anteile ermittelt werden. Die Ergebnisse einer Messreihe aus dem Forschungsprojekt sind im Bild 2 dargestellt.

Bild 2: Taustoffverteilung und -verluste sowie wirksamer Taustoff nach Ausbringung auf feucht-nasser Fahrbahn unter Verkehrseinfluss [3]

Aus den Ergebnissen wird erkennbar, dass nur eine geringe Menge gelöster Taustoff (< 1 g/m²) vorhanden ist. Diese Menge resultiert vermutlich aus der Lösung, die dem trockenen Streusalz beim FS 30-Streuen beigefügt wird. Auf der Fahrbahn wurden direkt nach der Ausbringung knapp 8 g/m² NaCl mit dem ESG ermittelt bei einer Sollstreudichte von 15 g/m² FS 30-Streuung. Hieraus resultiert eine effektive Taustoffmenge von ca. 11,5 g/m² NaCl. Auf dem Standstreifen wurden direkt nach der Ausbringung größere Mengen (ca. 16 g/m²) Taustoff gefunden.

Nach 60 Minuten Verkehrsdurchgang ist eine minimale Abnahme (Toleranzbereich) der gelösten Anteile zu erkennen, aber eine starke Abnahme der ungelösten Anteile von ca. 65 % in der rechten Rollspur. In der Mitte des Fahrstreifens betrug die Abnahme ca. 35 %. Aber auch auf dem Standstreifen ist eine Veränderung in der Taustoffablagerung erkennbar.

Mit den unterschiedlichen Messverfahren bei gleichzeitig durchgeführten Messungen auf demselben Messfeld werden die Probleme bei der Taustoffausbringung, der Einfluss des Verkehrs auf die Verteilung und die Taustoffausnutzung verdeutlicht.

Die gewünschte Wirkung – die Glättevermeidung – wird im Regelfall dennoch erreicht, da die vorhandenen Feuchtigkeitsmengen sehr gering sind und die entstehende Taustofflösung einen ausreichend tiefen Gefrierpunkt besitzt, um Glätte zu vermeiden.

Die Taustoffverluste sind allerdings enorm. Daher erfordern die Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt die Untersuchung von alternativen Ausbringtechnologien für Taumittel, um Straßenwinterdienst effizienter durchführen zu können. Alternativverfahren wurden in verschiedenen europäischen Ländern bereits getestet. Zu einer breiteren Anwendung kam das sogenannte „Flüssigstreuen“ mit mobilen Geräten. Das Verfahren wird in verschiedenen Ländern seit mehreren Jahren aus unterschiedlichen Gründen genutzt. In Deutschland wird das „Flüssigstreuen“ in stationären Taumittelsprühanlagen mit guten Erfahrungen eingesetzt.

1.2  Entwicklung und Stand der „Flüssigstreuung“

Aus der Literatur [4] ist zu entnehmen, dass flüssige Auftaumittel mit mobilen Geräten erstmals 1957 in Paris zur Anwendung kamen. In Italien wurden 1965/66 umfangreiche Versuche mit CaCl₂-Lösung durchgeführt. Es folgten weitere Versuche in den 1970er Jahren auf Autobahnen in Frankreich und in verschiedenen Regionen und Städten in der Schweiz.

Aus DDR-Unterlagen ergibt sich, dass in den 1970er Jahren ca. 55 % der Fernverkehrsstraßen mit MgCl₂-Lösung behandelt wurden. Die Ausbringtechnik war zu diesem Zeitpunkt noch nicht weit entwickelt. Die wegeabhängige Taumitteldosierung wurde erst in den 1980er Jahren nach und nach eingeführt.

In den USA und Skandinavien werden seit Anfang der 1990er Jahre flüssige Taustoffe (NaCl-Lösung) verstärkt im Straßenwinterdienst eingesetzt. Auslöser war in Skandinavien insbesondere die Umweltdiskussion. Auf dem „3. Internationalen Symposium über Winterdienst-Technologie“ 1992 in den USA wird zur Überraschung von deutschen Teilnehmern [5] über den verstärkten Einsatz von flüssiger Salzsole in den USA und Skandinavien berichtet. Die finnischen Teilnehmer berichteten auf dieser Tagung von den positiven Erfahrungen mit geringen Streudichten von 2 bis 3 g Tausalz/m², die für die Reifglättebekämpfung genügen. Die noch ausreichende Wirkung, auch bei Ausbringung der Salzsole 6 Stunden vor der vorhergesagten Glätte und die hohe Ausbringgeschwindigkeit von 70 km/h wurden als weitere Vorteile angeführt. Von ähnlichen Erfahrungen berichteten norwegische Teilnehmer.

In der Bundesrepublik hat das Flüssigstreuen, mit Ausnahme mit Taumittelsprühanlagen und in einigen Städten, wie z. B. u. a. in der Stadt Köln für Präventiveinsätze auf Rheinbrücken, keine Bedeutung erlangt.

Die Straßenbauverwaltung von Westfalen-Lippe führte 1984 ebenfalls Versuche mit flüssigen Taumitteln durch. Anlass waren die festgestellte unzureichende Verteilgenauigkeit und hohe Verlustraten beim Feuchtsalzstreuen. Durchgeführt wurden die Versuche mit einem umgebauten Pflanzenschutzspritzgerät aus der Landwirtschaft und mit einem herkömmlichen FS 30-Gerät, mit dem die Salzlösung über den Streuteller verteilt wurde.

Die Versuche wurden eingestellt, da die notwendigen Voraussetzungen wie z. B. Glättemeldeanlagen und das SWIS für die Unterstützung der Einsatzendscheidung „Präventiveinsatz“ nicht im ausreichenden Umfang (GMA) oder noch nicht (SWIS) vorhanden waren. Darüber hinaus war zu diesem Zeitpunkt das Präventivstreuen aus umweltpolitischen Gründen nicht erwünscht.

Flüssigstreuen für den Präventiveinsatz wird aktuell in den skandinavischen und in südeuropäischen Ländern wie Italien und Spanien im größeren Umfang durchgeführt. Als Taumittel wird weitestgehend NaCl-Lösung genutzt.

1.3   Ergebnisse aus einer Untersuchung in Dänemark

Im dänischen Straßenbauamt Fünen wurden im Zeitraum 1998/1999 umfangreiche vergleichende Untersuchungen mit FS 30-Streuen und Flüssigstreuen, begleitet durch eine Vielzahl von Messreihen, durchgeführt. Der Untersuchungsbericht [6] hierzu enthält eine entsprechende Anzahl von Einzelergebnissen. Die Messreihen wurden mit dem SOBO 20-Gerät an festgelegten Prüfquerschnitten mit Messpunkten im Straßennetz und in festgelegten Zeitabständen nach der Taumittelausbringung durchgeführt. Die Ergebnisse sind eindeutig.

Im Vergleich betrug die Wiederfindungsrate 2 Stunden nach der Ausbringung

• 86 % beim Flüssigstreuen (Ausbringdichte 4,6 g/m² NaCl aus der Lösung) und
• 64 % beim FS 30-Streuen (Ausbringdichte 7,6 g/m² NaCl aus der Gesamtmasse 10 g/m²⁾.

Zusätzlich wurde der Einfluss der Verkehrsdichte (1 800 Messungen mit SOBO 20 auf 2-streifigen Autobahnen) untersucht. Hierbei ist im Vergleich der relative Verlust beim FS 30-Streuen innerhalb von 2 Stunden

• bei geringerer Verkehrsdichte (DTV 5 300) um 21 % höher und
• bei intensiver Verkehrsdichte (DTV 7 200) um 30 % höher

als beim Flüssigstreuen.

Innerhalb von 10 Stunden ist im Vergleich der Verlust um 40 % höher.

Die Ergebnisse sind nicht generell auf deutsche Verhältnisse übertragbar, da wesentlich höhere Verkehrsdichten vorhanden sind.

1.4   Anwenderbewertungen zum „Flüssigstreuen“

Eine Auswertung vorliegender Berichte von Anwendern über das Flüssigstreuen ergab folgende Bewertungen:

Vorteile:

• gut verteilbar; auch bei hoher Geschwindigkeit (60 – 70 km/h)
• direkt wirksam, da kein Löseprozess
• geringerer Taumitteleinsatz
• Verdrängung geringer, dadurch mehr Vorlaufzeit beim Präventiveinsatz.

Nachteile:

• höherer Transportaufwand,
• Anwendung begrenzt auf
  • Temperaturbereich bis – 5 °C (Angaben von bis zu –10 °C aus Norwegen) und
  • geringen Wasserfilmdicken sehr dünnen Eisschichten,
• zusätzlicher Geräteaufwand und
• sofortiger Verdünnungseffekt durch Fahrbahnfeuchte und Niederschlag.

Zur Verwendung von NaCl-Lösung wird ausgeführt, dass die Fahrbahnbahnen häufig sehr schnell abtrocknen (Rekristallisation von NaCl bei einer relativen Luftfeuchte < 80 %) und damit der positive Fahrbahnzustand „Trocken“ erreicht wird.

Eine Beschränkung der Anwendung auf bis zu – 5 °C und auf geringe Wasserfilmdicken ist in vielen Einsatzregionen kein wirkliches Problem. Der größte Anteil der Winterdiensteinsätze wird in dem angegeben Temperaturbereich erforderlich. Präventiveinsätze erfolgen häufig auf trockenen Straßen oder auf feuchten Straßen mit geringen Wasserfilmdicken. Hierfür ist die Flüssigstreuung vorteilhaft nutzbar. Der Einsatz bei tieferen Temperaturen ist bei Beachtung von bestimmten Randbedingungen ebenfalls möglich.

2  Versuche zum „Flüssigstreuen“

Der Landesbetrieb Straßenbau NRW hat die Untersuchung zur „Verteilung von Tausalzen auf der Fahrbahn“ aktiv begleitet und die Ergebnisse zum Anlass genommen, das „Flüssigstreuen“ für Präventiveinsätze zu erproben. Ein wesentlicher Grund ist beim Landesbetrieb der hohe Anteil an Präventiveinsätzen, vor allem auf Bundesautobahnen. Die Auslösung einer notwendigen Winterdienstdurchführung erfolgt durch Winterdienstzentralen, die jeweils ca. 1 100 km Betriebsstrecke überwachen. Durch Informationen aus dem Messstellennetz der Glättemeldeanlagen in Verbindung mit den SWIS-Prognosen des Deutschen Wetterdienstes wird eine hohe Verlässlichkeit bei der Einsatzauslösung ereicht. Mit Präventiveinsätzen wird konsequent das Ziel verfolgt, den Zeitanteil mit vorhandener Straßenglätte zu minimieren.

Für die Erprobung des „Flüssigstreuen“ wurde im Winter 2008/2009 ein Gerät angemietet. Das BMVBS hat diese Aktivität zum Anlass genommen, hierzu eine begleitende Untersuchung zu finanzieren, die von der Fa. KOMMZEPT, Ingenieurbüro Hausmann, durchgeführt wird.

Wesentliche Ziele der Untersuchung:

• Feststellung von Einsatzmöglichkeiten und -grenzen für Salzlösungen im Straßenwinterdienst
• Ermittlung von Einsatzkriterien
• Bestimmung des Einflusses auf die Verkehrssicherheit
• Ermittlung der optimalen Streudichten
• Vergleich der Wirkungsdauer zwischen FS 30 und der Anwendung von Salzlösung
• Betriebswirtschaftliche Bewertung des Einsatzes von Salzlösung.

Untersuchungsmethodik:

• Messung der Wirkungsdauer von Salzlösungen im Vergleich zur FS30 Technologie
• Messung der glätteverhindernden Wirkung der differenzierten Anwendung von Salzlösung (Reibwertmessungen)
• Beobachtung der Wirkung von Salzlösung in Abhängigkeit von meteorologischen Rahmenbedingungen
• Durchführung von realitätsnahen Laborversuchen mit simulierten Glätteschichten in der Kältekammer zur Ermittlung der Anwendungsgrenzen des Einsatzes von Salzlösung
• Kostenermittlung und Kostenvergleich
• Ermittlung der optimalen Geräteausstattung/Fahrzeugausstattung (Nutzlast) unter Berücksichtigung der möglichen Einsatzgegebenheiten (Präventiv- und Kurativeinsätze) einer Autobahnmeisterei im Winterdienst.

Die begleitende Untersuchung wird nach dem Winter 2009/2010 abgeschlossen werden.

Die Durchführung erfolgt in der AM Herford im Zuge der BAB A 2. Ergebnisse aus anderen Bundesländern, die parallel Eigenerprobungen durchführen, werden in die Bewertung einbezogen.

Kennzahlen zum Einsatzbereich und zum eingesetzten Gerät:

Einsatzbereich:  AM Herford, BAB A2, DTV 78.500, 17,5 % SV-Anteil

Gerät:                EPOKE Flüssigstreuer, Typ SL

Kapazität:         11 m³ Salzlösung

Sprühbreite:      3 – 11 m (in 1 m Schritten einstellbar)

Dosierung:        5 – 50 ml/m² (20 %-ige Lösung = 1,15 – 11,5 g/m² NaCl-Anteil)

Bild 3: Sprühgerät Fa. Epoke, Typ SL mit eigenen Antriebsmotor, 11 m³ (Foto: Fa. Epoke)

Dem Einsatzpersonal wurden die in der folgenden Tabelle angeführten Anhaltswerte für die einzustellende Sprühdichte in Abhängigkeit des Fahrbahnzustandes und der Temperatur an die Hand gegeben.

Bild 4: Anhaltswerte für Sprühdichteeinstellung beim Landesbetrieb Straßen.NRW

2.1  Einsätze im Winter 2009/2010

Es wurden die nachfolgenden 8 dokumentierten Einsätze bei unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt:

Bild 5: Winterdiensteinsätze mit Sprühgerät im Winter 2008/2009

Das Einsatzpersonal hebt positiv die hohe Einsatzgeschwindigkeit gegenüber der FS 30-Streuung und die hierbei beobachtete gute flächige Verteilung hervor. Bei allen Einsätzen wurde das Ziel Glättevermeidung erreicht, obwohl gegenüber der FS 30-Streuung eine geringere Taustoffbeaufschlagung erfolgte und teilweise auch Einsätze bei kurzen Schneeschauern durchgeführt wurden. Ob Restsalz aus vorhergehenden FS 30-Einsätzen vorhanden war, konnte nicht ermittelt werden, ist aber bei einigen Einsätzen nicht auszuschließen. Lediglich der Zeitaufwand für die Befüllung des Gerätes mit Salzlösung über die FS 30-Anlage wird negativ bewertet.

2.2  Messdurchführung zur Ermittlung der Liegezeit der Salzlösung

Für die Prüfung der Liegedauer wurde eine erste Messung im Frühjahr 2009 durchgeführt. In einem ausgesuchten Streckenbereich erfolgte eine Markierung der Messflächen für die Taustoffaufnahme.

Zur Sicherstellung, dass kein Restsalz vorhanden ist, erfolgte vor der Ausbringung der Taustofflösung eine Nullmessung. Anschließend wurde die Taustofflösung ausgebracht. Die Nullmessung mit dem ESG-Gerät und die verschiedenen Ansichten der Taustoffausbringung sind in den Bildern 6 bis 8 zu sehen.

Bild 6: Nullmessung mit ESG-Gerät Bild 7: Einsatzfahrt mit 60 km/h

Im Bild 7 wird deutlich, dass trotz der hohen Einsatzgeschwindigkeit kaum Sprühgischt entsteht. Durch eine Falscheinstellung ist in der Verteilung eine Lücke auf dem rechten Fahrstreifen im Bild 8 deutlich erkennbar.

Bild 8: Blick auf Sprühbild

Bild 9: Versuchsfeld nach 5 Minuten Verkehrsbelastung

Nach der Ausbringung wurde die mit Taustoff beaufschlagte Fläche durch den Verkehr weiter befahren. Nach fünf Minuten Verkehrsdurchgang erfolgte dann die Sperrung des Hauptfahrstreifens für eine erste Aufnahme des vorhandenen Taustoffs in den festgelegten Aufnahmefeldern.

Sehr deutlich ist das innerhalb kürzester Zeit rekristallisierte NaCl auf der Verkehrsfläche im Bild 9 zu erkennen. Die Abtrocknung ergab sich aufgrund der sehr geringen relativen Luftfeuchte. Zur Sicherstellung einer möglichst guten Aufnahmequantität und hohen Aussagequalität wurde in jedem Aufnahmefeld zweimal mit dem ESG-Gerät eine Taustoffaufnahme durchgeführt. Nach der Aufnahme wurde die Sperrung des Fahrstreifens für eine 1/2 Stunde aufgehoben und für den Verkehr freigegeben. Anschließend erfolgte erneut eine Sperrung und die Aufnahme des Taustoffs. Dieser Vorgang wurde mehrmals wiederholt.

Bild 10: Taustoffverteilung nach 160 Minuten Verkehrsdurchgang (ca. 1 750 Kfz)

Im Bild 10 sind die Aufnahmefelder sichtbar aber keine Veränderung zu erkennen, die auf eine Abnahme des auskristallisierten Taustoffs schließen ließe. Die Lücke in der Taustoffverteilung ist deutlich erkennbar.

Bei der Beobachtung der Überfahrten war kein Stauben feststellbar. Eine Querverteilung fand nicht statt, da der Taustoff unmittelbar auskristallisierte. Eine Querverteilung erfolgt nach bisherigen Erkenntnissen bei vorhandener Lösung auch nur über den Mitnahmeeffekt der Fahrzeugreifen beim Fahrstreifenwechsel. Eine Längsverteilung durch Mitnahme über die Fahrzeugreifen am Ende des Versuchsfeldes (Sprühstrecke) war deutlich sichtbar.

Die aufgenommenen Taustoffmengen in den Aufnahmefeldern nach der Ausbringung und in zeitlichen Abständen nach Verkehrseinwirkungen sind aus dem Bild 11 zu entnehmen.

Bild 11: Restsalzmengen in den Aufnahmefeldern [3]

Die Messung in der Rollspur direkt nach der Ausbringung zeigte eine höhere Beaufschlagung (6,6 g/m² NaCl) als aufgrund der Einstellung am Gerät (ca. 5,3 g/m²) zu erwarten war. Innerhalb von 160 Minuten Verkehrsbelastung konnte eine Taustoffabnahme von ca. 20 % ermittelt werden. In der Mitte des rechten Fahrstreifens ist sogar zwischenzeitlich ein Anstieg der Taustoffmenge festzustellen aber insgesamt eine Abnahme gegenüber der Messung direkt nach der Ausbringung. Auf dem Standstreifen, ohne Verkehrsdurchgänge, ist ebenfalls eine Abnahme zu verzeichnen.

Die Ergebnisse sind allerdings unter Beachtung folgender Einflussfaktoren und Randbedingungen zu bewerten:

• Verteilgüte des Sprühsystems und Lücke im Sprühbild: Die Verteilgüte wurde im Vorfeld nicht ermittelt.
  Die Verteilung über den Querschnitt konnte im rechten Fahrstreifen nicht gleichmäßig sein, da eine Sprühdüse nicht in Funktion und somit eine Lücke in der Taustoffablage vorhanden war.

• Messverfahren zur Ermittlung des Salzgehaltes:
  Durch die in Fahrbahnlängsrichtung versetzten Messungen im Messfeld ergeben sich unterschiedliche Ergebnisse, die alleine auf eine mehr oder weniger große Verschiebung der Fahrzeuglängsachse zum Fahrbahnquerschnitt bei der Durchfahrt (eine absolute Geradeausfahrt ist nicht möglich) zurückzuführen ist. Diese Feststellung wird durch die unterschiedlichen Ergebnisse auf dem Standstreifen gestützt.

3  Ermittlung der Einsatzgrenzen beim Flüssigstreuen

Aus vorliegenden Erfahrungsberichten sind unterschiedliche Hinweise zu den Einsatzbereichen bzw. -grenzen zu entnehmen. Die Anwendung wird im Wesentlichen in der Prävention gegen Reif- und Eisglätte gesehen. Der Temperaturbereich wird in Einzelfällen mit bis zu –10 °C angegeben.

Die Einsatzgrenzen ergeben sich aus den jeweiligen vorhandenen und zu erwartenden Bedingungen auf der Fahrbahn. Die wesentlichen Bedingungen sind die Fahrbahntemperatur und die Feuchtigkeitsmenge.

Bild 12: Gefrierpunkte (22%-ige NaCl-Lösung) bei verschiedenen Sprühdichten und Wasserfilmdicken

Aus dem Bild 12 ist zu entnehmen, welche Gefrierpunkte sich bei Verdünnung durch eine vorhandene oder hinzukommende Wassermenge (Niederschlag) – dargestellt als Wasserfilmdicke
- bei unterschiedlichen Sprühdichten einer gesättigten NaCl-Lösung

Neben dem üblichen Einsatzbereich für Präventivstreuen ist entsprechend der Darstellung im Bild 12 ein erweiterter Einsatzbereich nutzbar. Hierbei ist auf ausreichende Sprühdichte zu achten.

Bei einer größeren Feuchtemenge im Übergangsbereich von feucht zu nass (Wfd > 0,08/0,10 mm) ist der Einsatzbereich auf ca. –2 °C begrenzt. Eine unmittelbare Glättegefahr bei Unterschreitung des Gefrierpunktes der Lösung ist dennoch nicht gegeben, da nur ein kleiner Teil des enthaltenen Wassers gefriert und der verbleibende Lösungsanteil eine höhere Lösungskonzentration annimmt.

Beim Präventiveinsatz auf trockenen Fahrbahnen ist nach dem Diagramm in Bild 12 der Einsatz mit einer gesättigten NaCl-Lösung bis zu –10 °C durchaus möglich. Im Temperaturbereich unterhalb von –5 °C sind nur noch geringe Feuchtemengen durch Reifablagerungen zu erwarten. Vorhandene Feuchte wird bei diesen Temperaturen Restsalz enthalten, welches durch eine weitere Taumittelausbringung erhöht würde.

Auch bei zu erwartetem Schneefall ist Präventivstreuen mit Salzlösung möglich und sinnvoll. Diese Vorgabe ist z. B. in der Auslöselogik von Taumittelsprühanlagen enthalten. Hier wird zu Beginn des Schneefalls eine Sprühung ausgelöst, damit der Schnee räumfähig gehalten wird. Anschließend muss, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Räumeinsatz, eine FS 30-Streuung für die Erzielung eines ausreichenden Taustoffvorrats folgen.

4   Wirtschaftlichkeit

Die Ausbringung des flüssigen Taustoffs erfordert Gerätekonzepte mit entsprechenden Transportkapazitäten, höhere Fahrzeugnutzlasten, große Lagerkapazitäten und/oder leistungsfähige Löseanlagen für die Herstellung der Taustofflösung.

Einen Wechsel in der Winterdienststrategie, weg von der ausschließlichen FS 30-Technik und hin zu einem differenzierten Winterdienst, der unter Berücksichtigung der jeweiligen Umfeldbedingungen erfolgt, erfordert daher zusätzliche Investitionen.

Hierbei sind die o. a. Anpassungen bei den Winterdienstressourcen zu berücksichtigen, aber auch die für eine effektive Winterdienststeuerung notwendigen Informationssysteme wie z. B. das SWIS in Verbindung mit Glättemeldeanlagen im Streckennetz.

Die erforderlichen Investitionen hängen von den benötigten Geräten und weiterem Ausstattungsbedarf ab.

Flüssigstreuen reduziert den Taumitteleinsatz. Hierdurch ergeben sich Einsparungen beim Taumittelbedarf. Die Höhe der Einsparungen hängt sehr stark vom Anteil der Präventivstreuung am Gesamteinsatz und von der absoluten Summe der Winterdiensteinsätze ab.

Im Flachland sind durchschnittlich ca. 40 bis 50 und im Mittelgebirge ca. 90 bis 140 Winterdiensteinsätze pro Winter zu erwarten. Der Anteil Präventiveinsätze kann hierbei in Abhängigkeit der Winterdienststrategie und Winterdienstregion bis zu 70 und mehr Prozent ausmachen.

In der Untersuchung von Hausmann [3] wurden in den Wintern 2006/2007 und 2007/2008 insgesamt 217 von ca. 300 Winterdiensteinsätzen ausgewertet. Alle Einsätze erfolgten mit FS 30. Von den 217 Einsätzen sind 99 (45 %) als Präventiveinsätze deklariert. Für eine Gegenüberstellung von FS 30-Einsätzen mit Flüssigstreuen sind im Rahmen einer Vergleichsrechnung nur Präventiveinsätze gewertet worden, die über –5 °C durchgeführt wurden. Zusätzlich wurden weitere als nicht verwertbar angesehene Einsätze ausgeschlossen. Es verblieben insgesamt 75 Einsätze, die in die Vergleichsrechnung einbezogen wurden.

Die Vergleichsrechnung erfolgte für die ausgewählten Präventiveinsätze mit einer vorgegebenen Streustrecke von 50 km (Streuschleife) auf einer zweistreifigen Autobahn, wie diese häufig in der Praxis vorkommt.

Bild 13: Vergleichsrechnung FS 30-Streuen mit Flüssigstreuen BAB A 4

Der Tausalzbedarf wäre durch Flüssigstreuen im Rahmen dieser Vergleichsrechnung um ca. 120 t und damit um ca. 60 % geringer.

Bezogen auf die Materialkosten ergibt sich, sofern die Salzlösung in Eigenregie (20 €/t) hergestellt wird, eine Kostenreduktion von 7 650 € (ca. 40 %) bezogen auf den hier vorliegenden Auswertezeitraum von 2 Winterperioden.

Die hier vorgenommene Vergleichsrechnung ergibt bei einem Abschreibungszeitraum von 10 Jahren für die Sprühgerätetechnologie, dass insgesamt 38 250 € durch Materialeinsparung erwirtschaftet werden könnten. Die hier vorgenommene Vergleichsrechnung ist konservativ angelegt. Bei einem höheren Anteil Präventivstreuung mit Salzlösung ergeben sich zusätzliche monetäre Vorteile.

Man kann davon ausgehen, dass die erforderlichen Zusatzausstattungen für das Flüssigstreuen zu einem großen Teil bzw. vollständig kompensiert werden. Die Sicherheitsvorteile durch eine höhere Verweildauer, die Vermeidung von zusätzlichen Einsätzen und die Gewinne für die Umwelt sind hier nicht berücksichtigt.

5   Ausführungen Sprühgeräte, Gerätekapazität

Es wird bereits eine Vielzahl von Gerätetypen angeboten. Diese unterscheiden sich grundsätzlich in der Ausführung als reine Flüssigstreuer oder Kombistreuer. Mit dem Kombistreuer besteht die Möglichkeit zwischen FS 30-Streuen und Flüssigstreuen zu wechseln ohne das Gerät auszutauschen. Welches System zur Anwendung kommt, muss unter Berücksichtigung der jeweiligen Rahmenbedingungen ermittelt werden.

Der Flüssigstreuer ist bei gleicher Kapazität im Verhältnis zum Kombistreuer leichter. Der Kombistreuer benötigt mehr Aufbauplatz, da der Streustoffbehälter mitgeführt wird. Aufgrund dieser Randbedingungen ist die Kapazität für Salzlösung beim Kombistreuer im Regelfall kleiner. Die Kapazität beim Flüssigstreuen hat allerdings eine große Bedeutung für die erreichbare Einsatzstrecke in Abhängigkeit der Sprühdichte und der Anzahl der zu bedienenden Fahrstreifen.

Bild 14: Reichweiten in Abhängigkeit der Kapazität, der Sprühweite (2- oder 3-streifige BAB) und der Sprühdichte

Aus dem Bild 14 ist zu entnehmen, dass bei einer Streuschleife von 50 km und einer 3-streifigen BAB mindestens eine Kapazität von 10 m3 vorhanden sein sollte, damit eine Sprühdichte von 20 g/m3 noch darstellbar ist. Unterhalb von 10 m3 ist eine Streuschleife von 50 km unter Berücksichtigung der meisten Einsatzfälle nicht bedienbar.

Die Sprühgeräte haben darüber hinaus unterschiedliche Konzepte bei der Variation der Sprühbreite. Die Sprühbreite kann entweder ab einer Sprühbreite von 3 m jeweils in Schrittweiten von 1 m verbreitert oder bei einigen Geräten in Schrittweiten von 3,75 m verändert werden. Bei der 1 m-Schrittweite sind alle in der Praxis vorkommenden Einstellungen ab 3 m bis 11 m Sprühbreite darstellbar. Bei der 3,75 m-Schrittweite wird asymmetrisch rechts und/oder links zur Abdeckung des 1. und 3. Fahrstreifens einer BAB jeweils 3,75 m Sprühbreite zu- oder abgeschaltet. Somit sind Variationen in den Sprühbreiten von 3,75 m oder 11,25 m zentriert zum Fahrzeug bzw. jeweils 7,5 m asymmetrisch links oder rechts zur Fahrzeuglängsachse darstellbar. Mit dieser Einstellvariante kann aber die Sprühbreite nicht an Sonderbedingungen, wie z. B. eingeschränkte Fahrstreifen in Baustellen, angepasst werden.

6  Zusammenfassung und Ausblick

Die Untersuchungsergebnisse zur „Verteilung von Tausalzen auf der Fahrbahn“ erfordern Alternativen zur bisherigen Taustoffausbringung beim Präventiveinsatz. Die zurzeit aussichtsreichste Alternative ist das Flüssigstreuen. Vorliegende internationale Erfahrungen und erste Ergebnissse aus Versuchen in Deutschland lassen erwarten, dass das Flüssigstreuen bei richtiger Anwendung eine vielversprechende Alternative darstellt. Die wesentlichen Vorteile sind

• die längere Verweildauer auf der Fahrbahn,
• die bessere Verteilbarkeit,
• der wesentlich geringere Taustoffbedarf,
• die sofortige Wirkung, da kein Löseprozess und
• die hohe Einsatzgeschwindigkeit.

Die Materialeinsparung kann nach ersten Ermittlungen bezogen auf Präventiveinsätze bis zu 60 % betragen.

Die Nachteile (Geräteanpassungen, höhere Fahrzeugnutzlasten und größere Lagerkapazitäten) sind mit entsprechenden Investitionen zu bewältigen. Diese werden auf Dauer durch den verminderten Materialverbrauch kompensiert werden. Die nicht geringe Reduzierung der Umweltbelastung ist hierbei nicht berücksichtigt.

Weitere Erkenntnisse sind aus den Ergebnissen aus der laufenden Untersuchung und den parallelen Erprobungen in den Bundesländern zu erwarten. Hieraus sind vor allem Einsatz- und Einstellvorgaben für das Flüssigstreuen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Umfeldbedingungen wie Temperatur und Fahrbahnzustand zu entwickeln. Diese sind für einen sicheren Einsatz der für Deutschland neuen Winterdiensttechnologie erforderlich.

Präventiveinsätze erfordern eine differenzierte Winterdienststeuerung. Hierfür müssen entsprechende Werkzeuge wie das SWIS und Glättemeldeanlagen zur Verfügung stehen und richtig genutzt werden. In Verbindung mit dem Flüssigstreuen sind dann noch effektivere Präventiveinsätze mit reduziertem Taumitteleinsatz zur Erhaltung der Leichtigkeit und Sicherheit des Verkehrs zu erwarten.

Literaturverzeichnis

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2. Niebrügg e, L.; Badel t, H. (2005): Qualitätssicherung im Winterdienst – Beschaffung und Betrieb von Streumaschinen – VKS-NEWS, 98. Ausgabe, S. 7–11
3. Hausman n, G. (2009): Verteilung von Tausalzen auf der Fahrbahn: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Verkehrstechnik, Heft V 180
4. Rutishause r, R. (1986): Anwendung flüssiger Auftaumittel zur Bekämpfung von Winterglätte: Vereinigung Schweizerischer Strassenfachleute – VSS
5. Durth, W.; Levin, L. (1993): 3. Internationales Symposium über Winterdienst-Technologien: Ergebnisse einer Tagung in den USA, Straße + Autobahn 5/93, S. 281–288
6. Fonnesbec h, J. K. (2000): Ice control Technology with 20 % brine on highways, Head of Highway Maintenance Division County of Funen, Dänemark