Das Projekt "KLIWAS PJ 4.04 - Ermittlung notwendiger Fahrrinnenbreiten für eine sichere und leichte Schifffahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. 1.1 Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Das Forschungsprogramm KLIWAS des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung soll klimabedingte Änderungen auf Wasserstraßen für den Zeitraum bis 2100 abschätzen. KLIWAS trägt dazu bei, den umweltfreundlichen Verkehrsträger Wasserstraße leistungsfähig zu erhalten und dabei ökologische und ökonomische Aspekte gleichermaßen zu berücksichtigen. Die BAW ermittelt im Teilprojekt 4.04 u. a. am Beispiel der Anpassungsoption 'Fahrrinne in der Fahrrinne' (FiF) die notwendigen Mindestfahrrinnenbreiten. Im Rahmen der wasserbaulichen Untersuchungen im KLIWASTeilprojekt 4.03 wird geprüft, ob durch Reduzierung der Breite der Fahrrinne mit begrenztem Aufwand bei Niedrigwasser durchgängig eine größere, durchgängige Tiefe erreichbar ist. Technischer Standard bei der Fahrrinnendimensionierung ist derzeit die Anwendung von Trassierungsverfahren. Diese sind nach Ergebnissen des BAW-FuE-Vorhabens nur bei schwach eingeschränktem Fahrwasser und geringen Querströmungsgeschwindigkeiten aussagefähig. Zudem müssen Einflüsse z.B. aus dem 'human factor' oder starker Turbulenz durch Zuschläge berücksichtigt werden. Hinsichtlich des Verkehrsflächenbedarfs können die Ergebnisse solcher Trassierungen z.T. weit auf der unsicheren Seite liegen. Die Anwendung von Schiffsführungssimulatoren haben diese Einschränkungen generell nicht. Einflüsse aus instationärer Turbulenz oder extrem eingeschränkter Fahrwasserverhältnisse in Tiefe oder/und Breite führen allerdings auch diesen genauen Verfahren immer noch an Grenzen. Deshalb und vor allem wegen des großen Aufwandes zur statistisch angemessenen Berücksichtigung des 'human factor' durch eine entsprechend große Anzahl von Simulatorfahrten mit verschiedenen Schiffsführen werden im Rahmen des vorliegenden KLIWAS-Projektes sowohl empirische Methoden, die möglichst nahe an Messwerten zum Verkehrsflächenbedarf bleiben und deterministische Simulationsverfahren mit Autopilotierung eingesetzt. Die letzteren vor allem deshalb, weil sie einen direkten Variantenvergleich ermöglichen, der diesbezüglich nicht von 'human-factor-Effekten' überprägt ist. Hierzu dient das experimentelle fahrdynamische Modell PeTra2D, das die BAW zusammen mit der Universität Rostock (Dissertation Kolarov) entwickelt wurde. Es ist der Lage, den Verkehrsflächenbedarf im seitlich und tiefenmäßig begrenzten Fahrwasser mit begrenztem Aufwand für verschiedene Fahrzeuge realistisch abzubilden. 1.2 Bedeutung für die WSV: Um die volkswirtschaftlichen und ökologischen Vorteile der Binnenschifffahrt als Verkehrsträger zu erhalten, muss die WSV geeignete Maßnahmen für den Fall treffen, dass extreme Wasserstände zukünftig tatsächlich häufiger eintreten und länger andauern. Da die Effizienz vieler Anpassungsoptionen stark von der angestrebten Fahrrinnenbreite abhängt, sind nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen, sondern auch aus Gründen der Sicherheit zuverlässige Modellprognosen notwendig. usw.
Das Projekt "Optimierung der Befahrbarkeit von Flüssen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist der Aufbau eines fahrdynamischen Modells zur Bewertung und Analyse der Befahrbarkeit in Fließgewässern, wobei der Fokus bisher auf der Modellierung im Flachwasser, z. B auf dem Rhein, und von Großmotorschiffen lag. Mit Vorlage der Dissertation von Kolarov und des in diesem Rahmen entwickelten Verfahrens PeTra2D sollten die FuE-Untersuchungen in 2007 abgeschlossen werden. Aktuelle Untersuchungen für extrem enge Gewässer, die von Flachwasserbedingungen abweichen, wie Stichkanäle, Einfahrten in Schleusen oder auch die Befahrbarkeitsanalysen für den Neckar sowie Aufträge der WSDen Südwest und West zur Zulassung von neuen Fahrzeugen, haben aber gezeigt, dass die Modellverfahren insbesondere hinsichtlich der Erfassung von typischen Schiff-Wasserstraße-Effekten, die nur in engen Gewässern auftreten, wie banking Einflüsse, beliebige Fahrzeugzusammenstellungen und moderne Bug- und Heckruderanlagen, weiterentwickelt werden müssen. Deshalb wurde in 2007 zunächst eine Analyse der Binnenschiffe im Hinblick auf Standards der Propulsionsanlagen bei der Uni Duisburg (Prof. Maksoud) in Auftrag gegeben. Weiterentwicklungen in 2008 betrafen die Verbesserung der Berechnungsgrundlagen für Propulsions- und Steuersysteme für PeTra2D und die weitere Ertüchtigung von PeTra2D für sehr enge Gewässer. Hierzu gehörte auch die Entwicklung eines Modellverfahrens, mit dem das instationäre Schiffsumströmungsfeld simultan zu PeTra2D errechnet werden kann. Dadurch sollen die bekannten Nachteile bestehender Simulationsverfahren, die das vom Schiff selbst veränderte Strömungs- und Absunkfeld nur grob vereinfacht parametrisiert erfassen, im Hinblick auf die Verbesserung der Prognosefähigkeit für enge Fahrwasserverhältnisse erweitert werden. Das Vorhaben wird deshalb auf unbestimmte Zeit fortgesetzt.
Das Projekt "Mikroskopische Simulation von Kraftstoffverbrauch und Abgasemission zur Entwicklung von emissionsminimalen Steuerungen in kritischen Strassenzuegen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Verkehrswesen durchgeführt. Um die Schadstoffemission des motorisierten Verkehrs in einem als kritisch im Sinne des Immissionsschutzes definierten Gebiets zu reduzieren, sollen die bestehenden Lichtsignalanlagen dazu verwendet werden, den gesamten in das Gebiet fliessenden Verkehr zu reduzieren, und den verbleibenden Verkehr emissionsarm zu steuern. Mikroskopische Verkehrsflusssimulation ist eine etablierte Methode zur Bewertung von Verkehrssteuerungsstrategien hinsichtlich Leistungsfaehigkeit und Verkehrsqualitaet. Die bestehenden Simulationswerkzeuge sollen erweitert werden um die Moeglichkeiten der Berechnung von Emissionen des simulierten Verkehrs auf der mikroskopischen Ebene ihrer Verkehrsmodelle. Repraesentative Emissionsdaten liegen aber nur auf wesentlich aggregierterem Niveau vor, z.B. in Form der vom Umweltbundesamt veroeffentlichten Emissionsfaktoren fuer den Strassenverkehr, die fuer einen Katalog von bestimmten Verkehrssituationen die Emissionen angeben. Um fuer einen gegebenen simulierten Fahrtverlauf die Emissionen auszurechnen, werden zwei Wege beschrieben. Auf der makroskopischen Ebene werden fuer den Fahrtverlauf statistische Kenngroessen bestimmt, und dann wird anhand eines geeigneten Abstandsmasses eine gewichtete Summe der Emissionsfaktoren der am besten passenden Verkehrssituationen gebildet. Auf mikroskopischer Ebene wird ein fahrdynamisches Modell anhand der Emissionsfaktoren geeicht, indem es auf die Fahrmuster angewendet wird, die den Emissionsfaktoren des Umweltbundesamtes zugrunde liegen.