FGSV-Nr. FGSV 001/26
Ort Bremen
Datum 28.09.2016
Titel Berücksichtigung von Human Factors im Straßenentwurf
Autoren Dipl.-Ing. Janette Zösch
Kategorien Kongress
Einleitung

In allen Lebensbereichen des Menschen wird sein „technisches Umfeld“ auf seine Fähigkeiten und Grenzen ausgerichtet. So erfolgt dies auch bereits seit Beginn des Straßenbaus beim Entwurf, Bau und Betrieb einer Straße. Die Berücksichtigung der menschlichen Fähigkeiten und Grenzen wird seit einigen Jahrzehnten unter dem Begriff „Human Factors“ diskutiert. In diesem Zusammenhang wurden auch neue Entwurfsprinzipen für Straßen entwickelt, wie z. B. die Prinzipien der selbsterklärenden oder der fehlerverzeihenden Straßen. Weiterhin wird u. a. in den Niederlanden, in Dänemark und in Deutschland das Entwurfsprinzip der Stan dardisierung und der Wiedererkennbarkeit von Straßen umgesetzt. Die Berücksichtigung von menschlichen Fähigkeiten und Grenzen und die Standardisierung von Straßen werden dabei in Deutschland schon seit dem ersten offiziellen für den Entwurf von Straßen geltenden Regelwerk „Richtlinien für den Ausbau der Landstraßen“ (RAL 1937) angestrebt. Neben der Entwicklung von neuen Entwurfsprinzipien wurden vor allem international eigen ständige Regelwerke zur Berücksichtigung der Human Factors im Straßenentwurf erarbeitet. Dies sind z. B. die ,,Human factors guideline for safer road infrastructure" der World Road Association (PIARC), die „Human Factors Guidelines for Road Systems“ des Transportation Research Board (TRB) und die „Nordic Human Factors Guideline“ aus Dänemark. Durch die nationale und internationale Weiterentwicklung der Entwurfsprinzipien und die inter nationale Erarbeitung von Human Factors Guidelines werden in Deutschland auch zunehmend die Festlegungen der für den Straßenentwurf maßgebenden Regelwerke und deren ausreichende Berücksichtigung von Human Factors diskutiert. Die Diskussionen betreffen dabei vor allem die für Landstraßen relevanten Regelwerke. Die Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen (FGSV) hat zur Diskussion dieser Fragen den Arbeitskreis (AK) 3.9.5 „Human Factors“ gegründet. Zur Unterstützung der Arbeit im AK 3.9.5 bearbeitet derzeit die Technische Universität Dresden im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) das Forschungsprojekt FE 02.0366/ 2013/FGB „Wahrnehmungspsychologische Aspekte (Human Factors) von Kraftfahrern und deren Einfluss auf die Gestaltung von Landstraßen“. Dabei soll u. a. geklärt werden, welche Human Factors für den Entwurf von Landstraßen relevant sind, durch welche Entwurfsvorgaben die Human Factors ausreichend berücksichtigt werden können und ob die Entwurfsvorgaben ausreichend in den aktuellen Regelwerken enthalten sind. Weiterhin sieht der AK 3.9.5 vor, die nationalen und internationalen Erkenntnisse zu Human Factors im Straßenentwurf mit der Fachwelt auf einem Workshop zu diskutieren und an realen Beispielen zu prüfen.

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Die Fähigkeiten und Grenzen des menschlichen Handelns haben in allen Lebensbereichen des Menschen einen Einfluss auf die Gestaltung seines „technischen“ Umfeldes. Zum Beispiel ist aus Sicherheitsgründen ein moderner Rasenmäher erst funktionsfähig, wenn dessen Nutzer beide Hände am Griffbügel haben. Analog dazu wird auch der Entwurf, Bau und Betrieb einer Straße auf die menschlichen Fähigkeiten und Grenzen ausgerichtet. In den Anfängen des Straßenbaus war dies kaum ein Thema, da die Wege nur von Karren und Lasttieren genutzt wurden. Beim Straßenentwurf war überwiegend die Wahl der kürzesten Verbindung maßgebend, beim Bau wurde auf die Befahrbarkeit der Wege geachtet und beim Betrieb wurde die Sicherheit der Menschen gewährleistet. Anders als in der Vergangenheit, in der die Straßennutzer vor Räubern geschützt werden mussten, müssen und werden vor allem seit der Erfindung des Kraftfahrzeuges zum Schutz der Fahrer, die Straßen u. a. auch auf die menschlichen Fähigkeiten und Grenzen ausgerichtet.

Die „Richtlinien für den Ausbau der Landstraßen“ (RAL 1937; Generalinspektor für das deutsche Straßenwesen 1942) aus dem Jahr 1937 sind eines der ersten offiziellen Regelwerke, die dem Entwurf von Straßen zugrunde gelegt wurden. Bereits in den RAL 1937 werden die menschlichen Fähigkeiten und Grenzen berücksichtigt. Zum Beispiel geben sie folgende Hinweise, durch die vor allem dem Fahrer ein gleichmäßiges Befahren der Straße ermöglicht und die Verkehrssicherheit gewährleistet werden soll:

  • ­Anordnung von Übergangsbögen zwischen Geraden und Kreisbögen,
  • ­Vermeidung von mehreren gleichgerichteten Kurven mit unterschiedlichen Radien in kurzen Abständen,
  • ­Vermeidung von kurzen Zwischenstrecken zwischen gegensinnig gerichteten Kurven,
  • ­Gewährleistung ausreichender Sichtweiten und
  • ­Gewährleistung der definierten Lichtraumprofile.

Die RAL 1937 sind die Grundlage für alle deutschen nachfolgenden, für den Entwurf von Straßen maßgebenden Regelwerke. Sie wurden unter Einbeziehung des aktuellen Stands der Technik und der Forschung zu Fahrzeug, Mensch und Fahrraum sowie der gewonnenen praktischen Erfahrungen weiterentwickelt. Dabei wurde auch die Berücksichtigung der menschlichen Fähigkeiten und Grenzen über die Jahre kontinuierlich weiterverfolgt. Seit einigen Jahrzehnten wird die Berücksichtigung der menschlichen Fähigkeiten und Grenzen beim Straßenentwurf international und national unter dem Begriff „Human Factors“ diskutiert. Dabei wurden auch neue Entwurfsprinzipien für Straßen entwickelt, die die wahrnehmungspsychologischen Aspekte der Kraftfahrer und deren Einfluss auf die Gestaltung von Straßen berücksichtigen sollen. Das Ziel dabei war, vor allem die Verkehrssicherheit zu verbessern. Es wurde u. a. das Konzept der selbsterklärenden Straßen (SER ­ self-explaining roads) erarbeitet. Unter SER werden Straßen verstanden, die so gestaltet sind, dass sie ein angemessenes Fahrverhalten bezüglich der bestehenden Streckenbedingungen bei den Fahrzeugführern erzeugen. Dabei benötigt theoretisch eine perfekt gestaltete SER keine Beschränkungen der zulässigen Höchstgeschwindigkeit oder Verkehrszeichen, die auf Gefahrenstellen in der Linienführung hinweisen (FHWA 2005). Nach Theeuwes, Godthelp (1995) ist für die Umsetzung des Konzeptes der SER die Definition von einheitlichen Straßentypen erforderlich. Durch die Gestaltung der Straßentypen sollen dem Fahrzeugführer die von ihm erwarteten Fahrverhaltensweisen vermittelt werden. Dafür müssen ihm jedoch die an ihn gestellten Erwartungen verständlich gemacht werden. Dies soll über wenige wiedererkennbare Merkmale der Straßentypen erfolgen, da der Fahrzeugführer den Fahrraum stets auf typische Eigenschaften reduziert und sein Fahrverhalten daran anpasst. Neben dem Konzept der SER wird in einigen Ländern, wie z. B. in Frankreich, das Konzept der fehlerverzeihenden Straßen (forgiving roads bzw. forgiving roadsides) angewendet. Dabei ist vorgesehen, den Fahrraum so zu gestalten, dass die Folgen von möglichen Unfällen nicht schwerwiegend sind. Zum Beispiel werden in Frankreich auf einigen Straßen die Seitenräume frei gehalten. Dadurch hat der Fahrer die Möglichkeit, beim Abkommen von der Fahrbahn noch zu bremsen, ohne an ein Hindernis zu prallen (Oser 2013). International wird das Prinzip der Standardisierung und Wiedererkennbarkeit von Straßen u. a. in den Niederlanden und in Dänemark umgesetzt. In den Niederlanden wird das Straßennetz auf der Grundlage der Straßenfunktion in drei Typen aufgeteilt: Hauptverbindungs-, Flächenerschließende- und Anbindungsstraßen. Für jeden Straßentyp sind unterschiedliche Gestaltungsmerkmale festgelegt, wie z. B. die Betriebsform und die Markierung (Bild 1).

Bild 1: Hauptverbindungsstraßen (links, CROW 2004), Flächenerschließende Straßen (Mitte, CROW 2008), Anbindungsstraßen (rechts, Matena, Weber et al. 2006)

In Deutschland wird vor allem für Autobahnen und Landstraßen das Entwurfsprinzip der Standardisierung und Wiedererkennbarkeit verfolgt. Innerortsstraßen unterliegen einer Vielzahl an Anforderungen und Nutzungskonflikten. Daher ist eine Standardisierung dieser Straßen schwer umsetzbar. Die „Richtlinien für die Anlage von Autobahnen“ (RAA, FGSV 2008b) und die „Richtlinien für die Anlage von Landstraßen“ (RAL, FGSV 2012) definieren zur Umsetzung des Prinzips Entwurfsklassen (EK). Die Eingangsgröße zur Bestimmung der EK ist stets die Straßenkategorie nach den „Richtlinien für integrierte Netzgestaltung“ (RIN, FGSV 2008a). Die EK für Autobahnen (EKA) sind weiterhin von der Lage zu bebauten Gebieten und der Straßenwidmung abhängig. Bei Landstraßen hat neben der Straßenkategorie die Verkehrsstärke einen Einfluss auf die Wahl der EKL. Die RAA und die RAL definieren für jede EK Entwurfsund Betriebsmerkmale. Vor allem auf Landstraßen soll so die bisherige Vielfalt an Straßenausprägungen auf vier Straßentypen beschränkt werden (Bild 2).

Bild 2: Gestaltungsmerkmale der EKL nach RAL (nach Hartkopf 2013)

Neben der Entwicklung von Entwurfsprinzipien wurden in den letzten Jahren vor allem international eigenständige Regelwerke erarbeitet, die die für den Straßenentwurf relevanten Human Factors und deren dazugehörigen Entwurfsmerkmale aufführen. Zum Beispiel hat die World Road Association (PIARC) die aktuellen, für den Entwurf von Landstraßen geltenden Regelwerke der Länder Portugal, Kanada, Australien, Japan, Indien, China, Deutschland, Ungarn, Tschechische Republik, Frankreich und Niederlande miteinander verglichen. Im Ergebnis hat sie die „Human factors guideline for safer road infrastructure“ (PIARC 2008) erarbeitet und folgende drei Human Factors-Grundsätze definiert:

  • ­The road should give the driver enough time. ­ 6-Second-Axiom („Fahrer benötigen ausreichend Zeit. ­ 6-Sekunden-Regel“),
  • ­The Field of View Axiom: The road must offer a safe field of view. („Gesichtsfeld-Regel: Eine Straße muss ein zuverlässiges Gesichtsfeld bieten.“) und
  • ­The Logic Axiom: Roads have to follow driver's perception logic. („Logik-Regel: Der Straßenverlauf sollte der Wahrnehmungslogik der Fahrer folgen.“)

In Amerika hat die Transportation Research Board (TRB) die „Human Factors Guidelines for Road Systems“ (Campbell, Lichty et al. 2012) erarbeitet. Das Regelwerk nennt die für den Straßenentwurf relevanten Human Factors und gibt Hinweise, wie sie berücksichtigt werden können. Dabei werden u. a. Hinweise zu einzuhaltenden Entwurfsparametern und Ausstattungselementen gegeben. Für Dänemark hat Helmers (2014) die „Nordic Human Factors Guideline“ erarbeitet. Auch dieses Regelwerk gibt Gestaltungshinweise zur Berücksichtigung der Human Factors.

Mit der nationalen und internationalen Weiterentwicklung der Entwurfsprinzipen, die im Vergleich zu den vorangegangenen Prinzipien noch mehr die menschlichen Fähigkeiten und Grenzen berücksichtigen sollen, und der internationalen Erarbeitung von Human Factors Guidelines werden in Deutschland auch zunehmend die Inhalte der nationalen Regelwerke auf dessen ausreichende Berücksichtigung von Human Factors diskutiert. Durch die Festlegungen der Regelwerke sollen sichere Straßen entworfen, betrieben und gebaut werden. Dabei werden die Aspekte der physikalischen Befahrbarkeit und der Human Factors berücksichtigt, wie bereits oben beschrieben. Daher bestehen folgende Fragen bezüglich der Ursache von Fahrfehlern, die durch Defizite in der Gestaltung der Straßenverkehrsanlage entstehen:

  • Ist die Straßenverkehrsanlage unter dem Gesichtspunkt der Human Factors richtig gestaltet?
  • ­Wenn nicht, weisen die Regelwerke inhaltliche Lücken auf?
  • Oder liegen Defizite in der Gestaltung der Straßenverkehrsanlage vor, weil von den Festlegungen der Regelwerke abgewichen wurde?
  • ­Können Human Factors eine Erklärungsvariable für Unfallschwerpunkte sein?

Die Diskussionen betreffen vor allem die für den Entwurf von Landstraßen maßgebenden Regelwerke. Vor allem auf Landstraßen ist eine Verbesserung der Verkehrssicherheit anzustreben, da dort das größte Unfallvermeidungspotenzial vorliegt. Zudem sind Landstraßen vor allem im Bestand oft nicht gemäß den Festlegungen der derzeit gültigen Regelwerke gestaltet. Daher sind auf diesen Straßen im Vergleich zu Autobahnen und Innerortsstraßen die Abweichungen von den Sicherheitsaspekten am größten. Weiterhin sind Autobahnen weitaus einheitlicher gestaltet als Landstraßen. Sie haben zudem den höchsten Sicherheitsstandard und eine sehr großzügige Linienführung. Wie bereits weiter oben beschrieben, unterliegen Innerortsstraßen einer Vielzahl an Anforderungen und Nutzungskonflikten. Eine Standardisierung dieser Straßen ist nicht möglich und die Erarbeitung von allgemeinen Handlungsempfehlungen ist schwer umsetzbar.

Die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) hat zur Diskussion dieser Fragen den Arbeitskreis (AK) 3.9.5 „Human Factors“ gegründet. Dieser wird von Herrn Prof. Dr.-Ing. Jürgen Follmann geleitet. Zur Unterstützung der Arbeit im AK 3.9.5 bearbeiten die Lehrstühle Verkehrspsychologie und Gestaltung von Straßenverkehrsanlagen der Technischen Universität Dresden im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) das Forschungsprojekt FE 02.0366/2013/FGB „Wahrnehmungspsychologische Aspekte (Human Factors) von Kraftfahrern und deren Einfluss auf die Gestaltung von Landstraßen“. Im Ergebnis des Vorhabens sollen u. a. folgende Fragen beantwortet werden:

  • ­Welche Human Factors sind für den Entwurf von Straßen maßgebend?
  • ­Durch welche Entwurfsvorgaben können die identifizierten Human Factors ausreichend berücksichtigt werden?
  • ­Welche Entwurfsmerkmale sind in den aktuellen für Landstraßen geltenden Regelwerken enthalten? Sind die Regelwerke ggf. zu ergänzen?
  • ­Können Human Factors als ergänzende Gestaltungs- oder Prüfvariable im Planungs- und Entwurfsprozess herangezogen werden?

Dazu erfolgt zunächst eine nationale und internationale Literaturanalyse. Dabei werden die für den Entwurf von Straßen relevanten Human Factors und die dazugehörigen Entwurfsmerkmale erarbeitet. Darauf aufbauend werden mögliche Schnittstellen zwischen den wahrnehmungspsychologischen Erkenntnissen und den Vorgaben im Straßenentwurf identifiziert. Dazu werden die aktuellen für den Entwurf von Landstraßen gültigen Regelwerke dahingehend geprüft, ob sie die aus der Literatur erarbeiteten Festlegungen zu Entwurfsmerkmalen zur Berücksichtigung der Human Factors in ausreichender Form enthalten oder ggf. ergänzt werden müssten. Auf der Grundlage der Literatur- und der Schnittstellenanalyse werden allgemeine Handlungsansätze zur Bewertung von Landstraßen aus verkehrspsychologischer Sicht formuliert. Diese werden anschließend exemplarisch an bestehenden Landstraßen angewendet und auf deren Praktikabilität überprüft. Auf den Untersuchungsstrecken werden auch ggf. vorhandene Unfallschwerpunkte analysiert. Dabei wird herausgearbeitet, ob Human Factors eine mögliche Erklärungsvariable für Unfallschwerpunkte sein können. Im Ergebnis werden die gewonnenen Erkenntnisse so aufgearbeitet, dass sie der Praxis als allgemeingültige Empfehlungen zur Verfügung gestellt werden können, z. B. als Textvorschlag für ein Wissensdokument. Es wird jedoch auch geprüft, ob in den Regelwerken Änderungen der Festlegungen zu den Entwurfsmerkmalen erforderlich sind. Das Forschungsprojekt wird derzeit noch bearbeitet. Aus den bisherigen Erkenntnissen gehen die in der Tabelle 1 dargestellten Schnittstellen zwischen den aus der Literatur identifizierten Entwurfsvorgaben zur Berücksichtigung der Human Factors und den Festlegungen der in Deutschland für den Landstraßenentwurf geltenden Regelwerken hervor.

Tabelle 1: Schnittstellenanalyse von Entwurfsmerkmalen zur Berücksichtigung der Human Factors (HF) beim Entwurf von Landstraßen

Aus den bisherigen Ergebnissen des Forschungsprojektes geht hervor, dass in den relevanten Regelwerken bei allen Aspekten des Straßenentwurfs Human Factors berücksichtigt werden. Es brauchen offensichtlich ausschließlich vereinzelt Hinweise ergänzt und optimiert werden. Die bisherigen nationalen und internationalen Erkenntnisse zu Human Factors im Straßenentwurf sowie die Ergebnisse aus dem Projekt „Wahrnehmungspsychologische Aspekte (Human Factors) von Kraftfahrern und deren Einfluss auf die Gestaltung von Landstraßen“ sollen mit der Fachwelt auf einem Workshop diskutiert werden. Der Workshop findet am Anfang des Jahres 2017 statt und wird von der TU Dresden in Kooperation mit der BASt und der FGSV organisiert. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Arbeit des AK 3.9.5 der FGSV ein. Weiterhin soll durch die TU Dresden an realen Beispielen geprüft werden, ob alle aus der Literatur festgestellten und als maßgebend identifizierten Entwurfsmerkmale zur Berücksichtigung von Human Factors eingehalten werden. Dabei soll auch das ggf. vorhandene Unfallgeschehen analysiert und festgestellt werden, ob alle möglichen Defizite bereits in der Planung zu erkennen waren oder erst in der Praxis ersichtlich sind.

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