1 Einleitung

Die Frage nach Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit von Taumittel-Sprühanlagen (TMS) ist aktuell, seit 1982 in Deutschland die erste Anlage gebaut wurde. 1993 veröffentlichte die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) ihren ersten umfassenden Bericht zu dieser Thematik, und zwar über die Anlage auf A 45 (Sauerlandaufstieg), die längste Anlage Europas mit einer Länge von über 6 km. Die Ergebnisse waren eine der Grundlage für die „Hinweise für Planung, Bau und Betrieb von Taumittel-Sprühanlagen – TMS“, die 1995 von der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen veröffentlicht und vom Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) eingeführt wurden.

Im Jahr 2003 waren bundesweit insgesamt 16 Taumittel-Sprühanlagen in Betrieb. Diese große Anzahl veranlasste das BMVBW, die BASt mit der Fortschreibung der damaligen Untersuchungen zu beauftragen. Der Auftrag umfasste zunächst eine Bestandsaufnahme, das heißt gefragt waren Stand der Technik, Größe und Zustand der Anlagen. Es war zu ermitteln, ob für die neueren Anlagen die Vorgaben der „Hinweise für Planung, Bau und Betrieb ...“ angewendet worden waren und ob diese Hinweise noch aktuell oder inzwischen überarbeitungsbedürftig sind.

Es war zu recherchieren, ob es Neuerungen bezüglich Technik und/oder Anlagengröße gibt, ob diese Neuerungen in der Lage sind, den Winterdienst auf stark belasteten Bundesautobahnen zu optimieren und ob sie ggf. Auswirkungen auf die Preisgestaltung bei neuen Anlagen haben. Der wichtigste Teil der Untersuchung galt der Ermittlung der Wirtschaftlichkeit der vorhandenen TMS. Gefragt war eine Wirtschaftlichkeitsabschätzung über den Versuch einer Monetarisierung der Auswirkungen auf Verkehrssicherheit und Verkehrsablauf.

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

1 Einleitung

Die Frage nach Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit von Taumittel-Sprühanlagen (TMS) ist aktuell, seit 1982 in Deutschland die erste Anlage gebaut wurde. 1993 veröffentlichte die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) ihren ersten umfassenden Bericht zu dieser Thematik, und zwar über die Anlage auf A 45 (Sauerlandaufstieg), die längste Anlage Europas mit einer Länge von über 6 km. Die Ergebnisse waren eine der Grundlage für die „Hinweise für Planung, Bau und Betrieb von Taumittel-Sprühanlagen – TMS“, die 1995 von der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen veröffentlicht und vom Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) eingeführt wurden.

Im Jahr 2003 waren bundesweit insgesamt 16 Taumittel-Sprühanlagen in Betrieb. Diese große Anzahl veranlasste das BMVBW, die BASt mit der Fortschreibung der damaligen Untersuchungen zu beauftragen. Der Auftrag umfasste zunächst eine Bestandsaufnahme, das heißt gefragt waren Stand der Technik, Größe und Zustand der Anlagen. Es war zu ermitteln, ob für die neueren Anlagen die Vorgaben der „Hinweise für Planung, Bau und Betrieb ...“ angewendet worden waren und ob diese Hinweise noch aktuell oder inzwischen überarbeitungsbedürftig sind.

Es war zu recherchieren, ob es Neuerungen bezüglich Technik und/oder Anlagengröße gibt, ob diese Neuerungen in der Lage sind, den Winterdienst auf stark belasteten Bundesautobahnen zu optimieren und ob sie ggfs. Auswirkungen auf die Preisgestaltung bei neuen Anlagen haben. Der wichtigste Teil der Untersuchung galt der Ermittlung der Wirtschaftlichkeit der vorhandenen TMS. Gefragt war eine Wirtschaftlichkeitsabschätzung über den Versuch einer Monetarisierung der Auswirkungen auf Verkehrssicherheit und Verkehrsablauf.

2 Die Deutschen Taumittelsprühanlagen

In Deutschland waren zum Zeitpunkt der Datenerhebungen zu dieser Untersuchung insgesamt 16 TMS in Betrieb. Von diesen Anlagen befinden sich 12 auf Bundesautobahnen und vier auf Bundesstraßen. In der Tabelle 1 sind die Anlagen nach ihrem Baujahr sowie nach Straßenkategorie und Zweck ihrer Installation geordnet. Das Bild 1 zeigt ihre Verteilung über das Bundesgebiet. Sie sind farblich unterschieden. Bei den grün gekennzeichneten Anlagen handelt s sich um Anlagen auf Autobahnbrücken, die blau gekennzeichneten Anlagen befinden sich auf Steigungs- bzw. Gefällestrecken, ebenfalls auf Autobahnen, und die roten Punkte geben die Lage von Anlagen auf Brücken im Zuge von Bundesstraßen wieder.

Die Hälfte der Anlagen, insgesamt acht, befinden sich auf Autobahnbrücken. Bei sämtlichen Brücken handelt es sich um Stahlkonstruktionen, mit denen eine Fluss oder eine feuchte Niederung überquert wird. Alle waren vor Installation der TMS so genannte „Glättefallen“, das heißt, es handelt sich um Streckenabschnitte, die aufgrund ihrer Bauart und besonderen Lage früher als das umgebende Netz zur Glättebildung neigen, ohne dass diese Glätte von den Verkehrsteilnehmern unmittelbar bemerkt wird.

Vier Anlagen sind auf Steigungs- bzw. Gefällestrecken installiert. Die Strecken sind von den betreuenden Autobahnmeistereien relativ weit entfernt und zeichnen sich dadurch aus, dass es aufgrund ihrer topographischen Lage im Winter häufig zu starken, langanhaltenden Schneefällen kommt. Die TMS dienen vornehmlich dem Zweck, den fallenden Schnee durch das Ausbringen von Taustofflösung so lange räumfähig zu halten, bis der konventionelle, kurative Winterdienst vor Ort ist.

Vier weitere Anlagen gibt auf es auf Stahlbrücken im Zuge von Bundesstraße. Auch diese Brücken waren vor der Installation der TMS im Winter Häufungspunkte glättebedingter Unfälle. Zu ihnen gehört die älteste Anlage in Deutschland überhaupt, die Hangbrücke Schellenberg bei Donauwörth. Diese Anlage ist inzwischen außer Betrieb. Die drei anderen Brückenanlagen sind auch schon über 10 Jahre alt, aber nach wie vor in Betrieb.

Tabelle 1: Übersicht über die Taumittelsprühanlagen in Deutschland, Stand 2003

Bild 1: Lage der deutschen Taumittelsprühanlagen, Stand 2003

3 Was kostet eine Taumittelsprühanlage?

Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung stellt ganz allgemein die Kosten einer Maßnahme dem Erreichen des angestrebten Zieles gegenüber. Dabei liegt die Schwierigkeit meistens darin, das Erreichen des Zieles zu monetarisieren. Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung im Rahmen dieser Untersuchung wurde die Barwertmethode gewählt. Betrachtet wird dabei ein konkretes Jahr, das sogenannte „Bezugsjahr“. Für dieses Jahr werden die anfallenden Kosten der Maßnahme ermittelt und den in diesem Jahr auftretenden Nutzen gegenübergestellt. Das Ergebnis der Betrachtung, der Quotient aus Nutzen und Kosten, ist der Wirtschaftlichkeitsfaktor F_W. Eine Maßnahme ist grundsätzlich wirtschaftlich, wenn F_W größer als 1 ist.

3.1 Die Investitionskosten

Die wesentlichen Kosten bei TMS sind – wie fast überall – die Anschaffungskosten. Sie sind anhand vorliegender Rechnungen sehr genau zu ermitteln. Die Tabelle 2 gibt einen Überblick über die nicht unerheblichen Investitions- und Modernisierungs- bzw. Sanierungskosten sämtlicher Anlagen.

Tabelle 2: Bau- und Modernisierungskosten

Die Investitionskosten wurden mit einem Jahreszins von 3 % auf das Bezugsjahr aufgezinst. Für diese Untersuchung wurde das Jahr 2004 als Bezugsjahr gewählt. Zum Ermitteln der im Jahr 2004 zu Buche stehenden Kosten wurden die Summen auf die Nutzungsdauer verteilt. Dabei wurde in Anlehnung an die „Hinweise für Planung, Bau und Betrieb von TMS“ eine rechnerische Lebensdauer von mindestens 15 Jahren angenommen. Da Sanierungs- oder Modernisierungsmaßnahmen an den Anlagen ebenfalls erhebliche Kosten verursachen, wurden sie nach demselben Verfahren in Jahresraten umgerechnet und den Investitionskosten zugeschlagen.

Das Umrechnen der den Anschaffungskosten der Anlagen in Anhaltswerte für z. B. Kosten pro Kilometer Streckenlänge oder Kosten pro Quadratmeter besprühter Fläche führt nicht zu aussagekräftigen Werten. Das liegt zum einen daran, dass zwischen der erforderlichen Infrastruktur (Lösungstank, Elektroversorgung) und der eigentlichen Anlage (Leitungen, Ventile, Sprühdüsen) unterschieden werden muss. Eine weitere Ursache ist in den sehr unterschiedlichen örtlichen Randbedingungen der einzelnen Anlagen zu sehen.

3.2 Die Betriebskosten

Ebenfalls relativ genau sind die Betriebskosten einer TMS zu ermitteln. Den wesentlichen Teil machen Pflege und Wartung aus – Wartungsverträge sind allgemein teurer als die Wartung mit eigenem Personal, haben aber den Vorteil, dass im Winter bei Ausfall der Anlage schnell umfangreiche Hilfe vor Ort ist. Einen weiteren, nicht unwesentlichen Teil der zum Betreiben einer TMS erforderlichen Kosten machen die Ausgaben für Taustofflösung und Energie (Strom) aus. Die Tabelle 3 stellt die für die deutschen Taumittelsprühanlagen ermittelten jährliche Kosten zusammen, ermittelt für das Bezugsjahr 2004. Bei den hier aufgeführten Investitionskosten handelt es sich somit um die auf das Jahr 2004 aufgezinsten und dann auf Jahresbeträge heruntergerechnete Werte. Die Betriebskosten sind die im Bezugsjahr 2004 in den Meistereien angefallenen realen Kosten.

Tabelle 3: Jährliche Kosten

Die Tabelle 3 macht deutlich, dass die jährlichen Aufwendungen zum Betrieb einer TMS für eine Anlage zur Ergänzung des konventionellen, mobilen Winterdienstes erheblich sind. Je nach Länge und Örtlichkeit der Anlage betragen die jährlichen Gesamtkosten zwischen ca.

35.000 und 160.000 €. Die Betriebskosten belaufen sich dabei auf ca. 5 % bis 35 %, im Durchschnitt der Anlagen fast 20 % der jährlichen Gesamtkosten.

4 Die monetarisierten Auswirkungen einer Taumittel sprühanlage

Den anfallenden Kosten stehen Nutzen der Maßnahme TMS gegenüber, die sich aus den Auswirkungen einer Anlage auf die Verkehrssicherheit und den Verkehrsablauf ergeben. Durch die Anlagen werden Unfälle und Staus vermieden – das ist der Grund für ihren Bau. Diese Verbesserungen von Verkehrssicherheit und Verkehrsablauf können monetarisiert werden, wenn Aufzeichnungen über Unfall- und Stauereignisse vor und nach Einbau der Anlage vorliegen.

Real eingespart werden können auch Kosten für den ohne die Anlage erforderlichen konventionellen kurativen Winterdienst.

4.1 Der betriebliche Nutzen

Durch die Anlagen können Kontrollfahrten und Sondereinsätze eingespart werden, also notwendige Streueinsätze speziell auf den durch die TMS entschärften Gefahrenstrecken. Die Tabelle 4 stellt zusammen, wie viele Einsätze die Autobahn- und Straßenmeistereien nach eigenen Angaben durch die Installation einer TMS eingespart haben, und ermittelt daraus die Summen, die real eingespart wurden.

Tabelle 4: Betriebliche Nutzen

Aufgeführt sind die Entfernung der Anlage von der jeweilige Meisterei und die Anzahl der erfahrungsgemäß vor Bau der Anlage erforderlichen Sondereinsätze. Je nach Verkehrsbedeutung und Örtlichkeit der ehemaligen Glättefalle können bis zu 100 Sondereinsätze pro Jahr vermieden werden, das entspricht einer Arbeitszeiteinsparung von bis zu 300 Stunden. Der betriebliche Nutzen ergibt sich aus diesem nicht mehr erforderlichen Stundenaufwand und den Kosten für einsatzfähiges Streufahrzeug (Lkw, Streumaschine, Fahrer, Beifahrer). Für diese Untersuchung wurde auf die entsprechenden Einzelkostensätze aus Nordrhein- Westfalen zurückgegriffen, da es in diesem Bundesland die meisten Anlagen gibt. Der Kostensatz für ein einsatzfähiges Streufahrzeug wurde mit 117,23 €/h ermittelt.

Bei der Zusammenstellung sind sechs Anlagen nicht aufgeführt. Es fehlen zunächst einmal sämtliche Anlagen auf Steigungs- bzw. Gefällestrecken. Bei diesen Anlagen entfallen durch den Bau der TMS keine Sondereinsätze, denn diese Anlagen sind nicht zum Entschärfen von Glättefallen konzipiert. Sie dienen vielmehr dazu, den frisch gefallenen Schnee durch das Aufbringen von Taustofflösung bis zum Eintreffen der Winterdienstfahrzeuge im Rahmen des erforderlichen kurativen Einsatzes räumfähig halten.

Auch auf der Wiehltalbrücke (A 4) bei Overath werden keine Sondereinsätze einspart, da bei jedem – kurativen und präventiven – Winterdiensteinsatz auch mehrere, von Meisterei weiter entfernte Brücken versorgt werden müssen. Die TMS dient in diesem Fall nur dazu, die besonders glättegefährdete Wiehltalbrücke schneller zu bedienen, als mit den Einsatzfahrzeug möglich ist.

Auf der Hangbrücke Schellenberg (B 2) wurden in den letzten Jahren keine Sondereinsätze mehr gefahren, da das gesamte Streckennetz der SM besonders intensiv winterdienstlich betreut wird.

4.2 Der Nutzen durch vermiedene Unfälle

Gesamtwirtschaftlich gesehen ergibt sich ein Nutzen einer TMS aus der Erhöhung der Verkehrssicherheit auf dem betreuten Streckenabschnitt. Nach dem Einbau der Anlage sollten sich hier pro Winterperiode weniger glättebedingte Unfälle ereignen als vor dem Einbau. Als Basis für das Ermitteln des Nutzens wurden versucht, für jede einzelne Anlage die durchschnittliche Anzahl glättebedingter Unfälle pro Jahr vor und nach Installation der TMS nachzuvollziehen. Das war nicht für jede Anlage möglich. Die Differenz der Mittelwerte, also die durchschnittliche jährliche Reduzierung der Unfälle, multipliziert mit den Unfallkostensätzen der BASt [3, 4] ergibt den monetären Wert der Verbesserung der Verkehrssicherheit durch den Einbau der TMS.

Je nach Unfallschwere werden einem Unfall verschiedene Kostensätze zugeordnet. Da eine Zuordnung der Unfallschwere zu den erfassten glättebedingten Unfällen mangels ausreichender Dokumentation nachträglich nicht mehr möglich war, wurde mit einem gewichteten Mittelwert gerechnet.

Von der A 45, AM Lüdenscheid, liegt eine Dokumentation von 236 glättebedingten Unfällen aus 18 Jahren vor. Die Mehrzahl der Unfälle (60 %) sind Unfälle mit leichtem Sachschaden, 17 % führen zu schwere Sachschäden und nur jeder 8. Unfall (12 %) verursacht auch Personenschäden. Glättebedingte Unfälle mit Todesfolge sind in diesen 18 Jahren nicht vorgekommen.

Das Bild 2 stellt die Anteile der verschiedenen Unfallkategorien [3, 4] am winterlichen Unfallgeschehen gegenüber. Die Verknüpfung der jeweiligen Häufigkeit der einzelnen Unfalltypen mit den entsprechenden Kostenraten ergibt einen gewichteten Mittelwert der Kostenrate für glättebedingte Unfälle von 13.735 € pro Unfall.

Bild 2: Prozentuale Verteilung der Unfallkategorien von 236 glättebedingten Unfällen im Bereich der TMS Sauerlandanstieg (A 45)

Die Tabelle 5 stellt die mittlere Anzahl der durch die Anlage vermiedenen Unfälle und die so jährlich eingesparten volkswirtschaftlichen Kosten zusammen. Die nicht ganzzahligen Werte für die Anzahl vermiedener Unfälle sind Folge der Mittelwertbildung aus mehreren Jahren. Von drei Brücken (Dortmund-Ems-Kanal bei Ibbenbüren (A 30) und Ladbergen (A 1) sowie von der Brücke über den Oder-Havel-Kanal (A 11) bei Finowfurt) lagen keine verwertbaren Unfalldaten vor.

Tabelle 5: Nutzen durch vermiedene Unfälle

4.3 Der Nutzen durch vermiedene Staus

Ein weiterer gesamtwirtschaftlicher Nutzen von TMS ergibt sich aus der Verbesserung des Verkehrsablaufes. Durch das Vermeiden von Staus werden für die Verkehrsteilnehmer entstehende Zeitkosten eingespart.

Da für die Streckenabschnitte mit TMS jedoch keinerlei Aufzeichnungen über Anzahl und Dauer von Stauereignissen vorlagen, weder für Staus vor noch nach Einbau der jeweiligen Anlage, wurde zum Abschätzen der durch vermiedene Stauereignisse erzielten volkswirtschaftlichen Nutzen plausible Annahmen getroffen.

Für die Steigungs- und Gefällestrecken wurde auf vorhandene Daten aus der Untersuchung 1993 über die A 45 zurückgegriffen. Dort wurden pro Jahr nach Einbau Anlage drei Staus von jeweils 10 km Länge und drei Stunden Dauer vermieden. Der Beobachtungszeitraum erstreckte sich über 6 Jahre vor und 7 Jahre nach Einbau der Anlage. Deshalb wurde für die Steigungs-/Gefällestrecken in Anlehnung an diese Untersuchung angenommen, dass jährlich drei: Staus a 10 km Länge und mit einer Dauer von drei Stunden vermieden werden.

Auch nach Unfällen kommt es zu Staubildungen, die aber im Regelfall nicht dokumentiert werden. Um die Nutzen einer TMS aus vermiedenen Staus nach Unfällen abzuschätzen, wurde die Hypothese abgeleitet, dass ca. jeder zweite Unfall einen Stau verursacht. Zusätzlich wurde angenommen, dass jeder dieser Stau etwa 3 km lang ist und eine Stunde dauert.

Für die entstehenden Zeitkosten wurde anhand der Verkehrszusammensetzung ein gewichteter Mittelwert ermittelt. Die Tabelle 6 zeigt ein Berechnungsbeispiel.

Tabelle. 6: Beispiel der Ermittlung eines gewichteten Zeitkosten mittelwertes

Bei einem Pkw-Anteil von gut 85 % und einem Schwerlastanteil von knapp 15 % ergibt sich ein Zeitkostensatz von 8,50 € pro Stunde und Fahrzeug, das in diesem Stau steckt. So ergeben sich durch vermiedene Stauereignisse erhebliche eingesparte gesamtwirtschaftliche Kosten. Die Tabelle 7 stellt sie für Anlagen zusammen, für die eine ausreichende Datenbasis vorhanden war.

Erwartungsgemäß sind die Einsparungen – und damit der Nutzen der Anlage – bei den Anlagen auf den Steigungsstrecken besonders groß – sie liegen durchschnittlich um eine Zehnerpotenz höher als die auf Brücken eingesparten Staukosten.

Tabelle 7: Nutzen durch vermiedene Staus

5 Wie wirtschaftlich sind Taumittelsprühanlagen?

Die Tabelle 8 stellt die aus Nutzen und Kosten ermittelten Wirtschaftlichkeitsfaktoren für die zum Untersuchungszeitpunkt in Deutschland betriebenen Taumittelsprühanlagen zusammen.

Dabei werden bewusst zwei Faktoren angegeben, die Wirtschaftlichkeitsfaktoren mit und ohne Berücksichtigung der Nutzen aus vermiedenen Staus.

Tabelle 8: Für die deutschen Taumittelsprühanlagen abgeschätzte Wirtschaftlichkeitsfaktoren

6 Fazit

Für 13 der insgesamt 16 Anlagen war eine plausible Wirtschaftlichkeitsbetrachtung möglich. Acht von ihnen „arbeiten“ allein aufgrund der Verbesserung der Verkehrssicherheit (vermiedene Unfälle) auf dem gefährdeten Streckenabschnitt wirtschaftlich. Nimmt man den Nutzen durch Verbesserung des Verkehrsablaufes (vermiedene Staus) als Bewertungskriterium hinzu, so weisen insgesamt 10 Anlagen einen Wirtschaftlichkeitsfaktor > 1 auf. In dieser Gruppe finden sich sämtliche Anlagen an Steigungs- und Gefällestrecken, deren Hauptziel eben das Vermeiden von Staus und nur sekundär das Vermeiden von Unfällen ist. Es wird zudem deutlich, dass keine der Anlagen auf Brücken durch die Hypothese der als Folge von Unfällen vermiedenen Staus „gesund gerechnet“ wird.

Aufgrund der in dieser Untersuchung nach Installation der Anlagen vorgenommenen Wirtschaftlichkeitsabschätzung kann der Bau weiterer Anlagen empfohlen werden. Voraussetzung ist allerdings eine sehr detaillierte und mit nachprüfbaren Daten durchgeführte Vorab-Schätzung der Wirtschaftlichkeit geplanter Anlagen. Aus der Untersuchung ergeben sich zwei Empfehlungen zur Überarbeitung der „Hinweise für Planung, Bau und Betrieb von Taumittelsprühanlagen“:

1. Sowohl für die Vorab-Schätzung der Wirtschaftlichkeit einer geplanten Anlage als auch für die nachträgliche Bestätigung ist vor allem eine umfangreiche Dokumentation von Unfällen und Staus auf dem betreffenden Streckenabschnitt unverzichtbar.

2. Modernisierungskosten sind oft erheblich, deshalb sollten sie bei der Nachkalkulation den Investitionskosten zugeschlagen werden.

Literaturverzeichnis

1. Baumann, D.; Dumont, A.-G.: Die Evaluation von automatischen Taumittelsprühanlagen, Straße und Verkehr, Heft 11, 2004
2. BMVBW: Maßnahmenkatalog zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Straßenbetriebsdienstes, MK6a. Bonn, 2004
3. Bundesanstalt für Straßenwesen: Volkswirtschaftliche Kosten der Personenschäden im Straßenverkehr, bisher unveröffentlicht, Stand 2003
4. Bundesanstalt für Straßenwesen: Volkswirtschaftliche Kosten der Sachschäden im Straßenverkehr, bisher unveröffentlicht, Stand 2003
5. Cypra, Th.; Zimmermann, M.: Optimierung des Winterdienstes auf hochbelasteten Autobahnen. Schlussbericht zum FE 03.343/2001/HGB, Uni Karlsruhe, noch nicht veröffentlicht, 2005
6. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Hinweise für Planung, Bau und Betrieb von Taumittel-Sprühanlagen (TMS), Köln, 1995 (FGSV 364)
7. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Empfehlungen für die Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen an Straßen (EWS) – Aktualisierung der RAS-W 86, Köln, 1997 (FGSV 132)
8. Landesbetrieb Straßenbau NRW: Kostensätze, (Persönliche Mitteilungen), Stand 2004)
9. Moritz, K.; Breitenstein, J.: Wirksamkeit von Taumittelsprühanlagen, Zwischenbericht, Bundesanstalt für Straßenwesen, 1988
10. Wirtz, H.; Moritz, K.: Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit von Taumittelsprühanlagen, Bericht der Bundesanstalt für Straßenwesen, Heft V3, 1993