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«Inhaltsverzeichnis 1 Räumliche Linienführung 1-1 1.1 Allgemeine Anforderungen an die Überlagerung von Lage- und Höhenplan 1-1 1.2 ...»

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Entwurf und Bau von Straßen Institut für StraßenTeil: Straßenentwurf - und Eisenbahnwesen

Inhaltsverzeichnis

1 Räumliche Linienführung 1-1

1.1 Allgemeine Anforderungen an die Überlagerung von Lage- und Höhenplan 1-1

1.2 Standardraumelemente 1-2

1.3 Defizite in der räumlichen Linienführung 1-7

1.4 Überprüfung der räumlichen Linienführung 1-11

1.5 Quantitative Überprüfung der räumlichen Linienführung 1-13

1.6 Verständnisfragen 1-15 2 Entwurfselemente der Sicht 2-1

2.1 Psychologische und physiologische Sichtweiten 2-2

2.2 Geometrische Sichtweiten 2-4 2.2.1 Haltesichtweiten 2-4 2.2.2 Überholsichtweiten 2-11

2.3 Sichtweitenkontrollen 2-13

2.4 Verständnisfragen 2-17 3 Knotenpunkte 3-1

3.1 Grundlagen der Knotenpunktgestaltung und Definitionen 3-1

3.2 Abgrenzung der Führungen im (Teil-)Knotenpunkt 3-1

3.3 Festlegung der Anzahl und Dichte von Knotenpunkten im Streckenverlauf 3-3

3.4 Verkehrsbewegungen am Knotenpunkt 3-3

3.5 Anforderungen an Knotenpunkte 3-5

3.6 Verständnisfragen 3-7 Entwurf und Bau von Straßen Institut für StraßenTeil: Straßenentwurf - und Eisenbahnwesen 4 Knotenpunkte mit Verkehrsführungen Ein-/Abbiegen und Kreuzen (Teilplangleiche und plangleiche Knotenpunkte) 4-1

4.1 Knotenpunktarten und deren Einsatzbereiche 4-1 4.1.1 Teilplangleiche Knotenpunkte 4-3 4.1.2 Plangleiche Einmündungen / Kreuzungen mit Lichtsignalanlage 4-4 4.1.3 Plangleiche Einmündungen / Kreuzungen ohne Lichtsignalanlage 4-5 4.1.4 Kreisverkehre 4-6

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1 Räumliche Linienführung 1.1 Allgemeine Anforderungen an die Überlagerung von Lage- und Höhenplan Der Entwurf einer Straße und seine Darstellung erfolgt überwiegend getrennt im Lageplan, Höhenplan und Querschnitt. Der Fahrer sieht die Straße in ihren drei Dimensionen jedoch als Raumband. Der Entwurf muss somit auf seine räumliche Wirkung hin überprüft werden.

Für die Beurteilung kommt nur die Fahrerperspektive in Frage.

Durch die Überlagerung der horizontalen und vertikalen Entwurfselemente entstehen Raumelemente und Raumelementfolgen. Da die Abfolge dieser Raumelemente maßgebende Auswirkungen auf das situationsgerechte Verhalten der Fahrer und somit auf die Verkehrssicherheit sowie auf die harmonische Einpassung der Straße in das Umfeld hat, ist diese nach bestimmten Grundsätzen aufeinander abzustimmen. Zusätzlich sind die empfohlenen Werte der Entwurfselemente in Lage und Höhe einzuhalten.

Die räumliche Linienführung ist unter optischen, entwässerungstechnischen und fahrdynamischen Aspekten im Allgemeinen dann befriedigend, wenn die Wendepunkte der Krümmungen im Lage- und Höhenplan ungefähr an der gleichen Stelle liegen und die Anzahl der Wendepunkte des Lageplanes und des Höhenplanes übereinstimmen. Ungünstig ist insbesondere, wenn die Anzahl der Wendepunkte im Höhenplan größer ist als im Lageplan. Kann eine unterschiedliche Anzahl nicht vermieden werden, sollen die Wendepunkte einer Ebene nicht mit Tangentenschnittpunkten der anderen Ebene zusammenfallen. Dabei sollte das Höhenplanelement vom Lageplanelement eingeschlossen werden.

Defizite in der räumlichen Linienführung lassen sich vor allem danach unterscheiden, ob ihnen ein großer Einfluss auf Fahrverhalten und Verkehrssicherheit zuzuschreiben ist. Dieser ist in zwei Fällen besonders hoch: Zum einen dann, wenn durch die ungünstige Überlagerung von Lage- und Höhenplanelementen Sichtschattenbereiche entstehen, bei denen ein Bereich der vorausliegenden Strecke nicht einsehbar ist.; zum anderen in Fällen, in denen der fahrdynamisch relevante Beginn der Lageplankurve durch eine Kuppenüberlagerung verdeckt ist. Besondere Überprüfungen der räumlichen Wirkung einer Trassierung sind daher bei der Überlagerung eines Lageplanelementes mit mehreren Höhenplanelementen nötig, um sicher zu gehen, dass kein kritisches Wiederauftauchen der Fahrbahn nach einer Wanne vorliegt. Richtungsänderungen müssen allgemein deutlich erkennbar innerhalb der vorhandenen Sichtweite und vor dem Kuppenscheitel beginnen (Richtungsänderungswinkel mindestens 3,5 gon). Daher ist evtl. der Anfang der Kurve gegenüber dem der Kuppe vorzuziehen.

Weitere Defizite in der räumlichen Linienführung sind in der Regel eher gestalterischer Art.

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Da durch die räumliche Überlagerung der Entwurfsebenen die Auswirkungen auf die Fahrersicht nur bedingt im Planungsprozess vorhersehbar sind, wurden im aktuellen Regelwerk zunächst die Regeln zur Vermeidung grundsätzlicher Mängel sowie zur Erkennbarkeit von Kurvenbeginnen verankert. Weitere sicherheitsrelevante Defizite insbesondere zu nicht erkennbaren Streckenabschnitten sind nur durch quantitative Verfahren überprüfbar. Gestalterische Mängel wiederum sind am ehesten durch die Erstellung und Überprüfung geeigneter Perspektivbilder aus Fahrersicht zu detektieren.

Die Einhaltung dieser Anforderungen an die räumliche Linienführung wird daher nach einem dreistufigen Verfahren überprüft, das in den „Hinweisen zur Visualisierung von Entwürfen für außerörtliche Straßen“ (H ViSt, 2008) und in den Richtlinien für die Anlage von Landstraßen (RAL, 2012) enthalten ist.

1.2 Standardraumelemente

Standardraumelemente entstehen, wenn Beginn und Ende von Kurven im Lageplan mit dem Beginn von Kuppen und Wannen im Höhenplan zusammenfallen. Dabei werden Geraden im Lageplan wie Kurven mit R = ∞ und konstante Längsneigungen im Höhenplan wie Ausrundungshalbmesser mit R = ∞ behandelt.





Abbildung 1-1 und Abbildung 1-2 zeigen die Wirkungen von Standardraumelementen.

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Gerade mit konstanter Längsneigung gerade Wanne gerade Kuppe Abbildung 1-1 Standardraumelemente mit einer Geraden im Lageplan (RAL, 2012)

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Kurve mit konstanter Längsneigung gekrümmte Wanne gekrümmte Kuppe Abbildung 1-2 Standardraumelemente mit einer Kurve im Lageplan (RAL, 2012) Für eine gute räumliche Linienführung ist es besonders hilfreich, wenn über den gesamten Streckenverlauf Standardraumelemente unmittelbar aufeinanderfolgen, d.h. keine Überlagerungen entstehen, in denen die Wendepunkte bzw. Anfangs- und Endpunkte von Ausrundungen nicht geeignet zusammenfallen.

Abbildung 1-3 zeigt beispielhaft die Einteilung einer Strecke in Standardraumelemente.

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Abbildung 1-3 Beispiel für die Einteilung einer Strecke in Standardraumelemente (SRE) (RAL, 2012) Um ein Standardraumelement handelt es sich prinzipiell auch, wenn diese Anfangs- und

Endpunkte im Lage- und Höhenplan geringfügig (bis zu 20 % der Länge des Lageplanelements) verschoben sind, allerdings nur dann, wenn auch die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

Bei Kuppen-/Kurvenüberlagerungen ist eine Verschiebung des Kurvenbeginns vor den Kuppenbeginn ggf. erforderlich, um die Erkennbarkeit des Kurvenbeginns zu gewährleisten.

Die in Abbildung 1-4 geforderten Werte berücksichtigen den ungünstigsten Fall der Folge Gerade (mit konstanter Längsneigung) – Klothoide (mit Kuppenausrundung) – Kreisbogen.

Annäherungen aus einem Gegenbogen ergeben nahezu gleiche Werte.

Um kritische Dehnungen im Kurvenbeginn bei wannenüberlagerten Kurven mit einem Verhältnis R:H 1:10 zu vermeiden, soll der Kurvenbeginn auch in diesem Fall nicht hinter dem Wannenbeginn liegen, d.h. eine Verschiebung ist nur zulässig, wenn das Höhenplanelement vom Lageplanelement eingeschlossen ist.

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Brückenbauwerke sollen sich in den Streckenverlauf eingliedern. Um die Brettwirkung einer geraden Brücke zwischen zwei Wannen zu vermeiden, sollen die Wannenhalbmesser besonders groß gewählt werden und lange Ausrundungen haben.

Bei der Bemessung der einzelnen Raumelemente sind einige qualitative Bewertungen zu

beachten:

Geraden mit konstanter Längsneigung wirken bei großen Längen eintönig, geschwindigkeitserhöhend und nachts besteht die Gefahr von Blendung durch entgegenkommende Fahrzeuge.

Gerade Wannen ergeben gute Sichtverhältnisse und eine gute optische Führung und sind somit besonders geeignet für Knotenpunkte. Zu vermeiden sind jedoch die Folge mehrerer Wannen mit kleinen Halbmessern sowie die Lage kurzer Wannen zwischen Geraden.

Kritisch sind gerade Kuppen, da hinter dem Horizont der Straßenverlauf nicht mehr einsehbar ist. Bei Kuppen sollten daher möglichst große Halbmesser angestrebt werden.

Kurven mit konstanter Längsneigung sind unproblematisch, wenn ausreichende Sichtweiten gewährleistet sind. Kleine Radien sollten jedoch vermieden werden, da sie einen optischen Knick bewirken.

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Wenn die Entwurfselemente groß genug gewählt werden, sind sowohl gekrümmte Wannen als auch gekrümmte Kuppen problemlos einsetzbar und gewährleisten eine gute optische Führung.

1.3 Defizite in der räumlichen Linienführung

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Abbildung 1-5 Defizite der räumlichen Linienführung und ihre Auswirkungen Bei Neubaumaßnahmen sollen Defizite aller Gruppen vermieden werden. Im Zuge grundhafter Ausbaumaßnahmen gilt dies zumindest für Sichtschatten sowie für verdeckte Kurvenbeginne.

Sichtschatten Sichtschattenbereiche treten dann auf, wenn der Kraftfahrer (Augpunkthöhe ha = 1 m) über eine Fahrstrecke von mindestens 75 m einen Abschnitt des Fahrbahnbandes im vorausliegenden Fahrraum (600 m) nicht erkennen kann (Abbildung 1-6). Sichtschattentiefen von mehr als 0,75 m sollten vermieden werden. Besonders kritisch sind solche Sichtschattentiefen dort, wo für Überholvorgänge der Fahrstreifen für den Gegenverkehr genutzt werden soll.

Sind solche Abschnitte nicht zu vermeiden, ist das Überholen zu unterbinden. Sichtschattenbereiche können durch Springen und Tauchen (Abbildung 1-7) entstehen.

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Verdeckter Kurvenbeginn Ein verdeckter Kurvenbeginn liegt dann vor, wenn aus einer Entfernung von 75 m vor dem Kurvenbeginn im Lageplan die voraus liegende Straßenoberfläche nicht mindestens bis zu dem Punkt einsehbar ist, an dem eine Richtungsänderung von 3,5 gon im Lageplan vorliegt.

Daher ist im Entwurf zu gewährleisten, dass der Beginn des für den Fahrer unsichtbaren Teils der Kuppe vom Fahrer weiter entfernt liegt als der Punkt der relevanten Richtungsänderung. Bei großen Klothoidenparametern (A ≥ 300 m) ist es ausreichend, wenn die Klothoide auf mindestens 100 m Länge einsehbar ist (siehe Abbildung 1-4).

Dehnungen und Stauchungen

In einer Wanne erscheint der Radius des Kreisbogens gedehnter (Abbildung 1-8 oben), in einer Kuppe gestauchter (Abbildung 1-8 unten) als bei einer Kurve mit konstanter Längsneigung. Die Größe der Dehnung/Stauchung wird durch das Verhältnis von Lageplanradius zu Höhenplanhalbmesser (R : H) beeinflusst.

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Dehnung durch Wanne Stauchung durch Kuppe Abbildung 1-8: Dehnung und Stauchung einer Lageplankurve mit gleichem Radius (RAL, 2012)

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Gestalterische Defizite Unstetigkeiten im Fahrbahnband vermitteln dem Kraftfahrer eine unausgewogene Linienführung (Abbildung 1-9 und Abbildung 1-10).

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Abplattung Aufwölbung Abbildung 1-10: Gestalterische Defizite – Abplattung und Aufwölbung ohne und mit Bauwerk (RAL, 2012)

1.4 Überprüfung der räumlichen Linienführung Die Überprüfung der räumlichen Linienführung einer Straße erfolgt im Rahmen eines dreistufigen Verfahrens nach dem H ViSt (2008) (siehe Abbildung 1-11).

Im ersten Arbeitsschritt wird für Trassenabschnitte, die nicht Standardraumelementen entsprechen, geprüft, ob durch Umplanung eine hinreichende Abstimmung der Lage der Wendepunkte möglich ist.

Für die Abschnitte, die auch danach nicht Standardraumelementen entsprechen, wird in einem zweiten Arbeitsschritt geprüft, ob die Kurvenanfänge rechtzeitig und ausreichend zu erkennen sind. Darüber hinaus wird für die gesamte Trasse geprüft, ob der Verlauf des Fahrbahnbandes rechtzeitig und ausreichend zu erkennen ist.

Solche sicherheitskritischen Defizite sind grundsätzlich durch Änderung der Entwurfselemente im Lage- und/oder Höhenplan zu beseitigen. Darauf kann aber verzichtet werden, wenn

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anhand von Perspektivbildern bzw. Perspektivbildfolgen nachgewiesen wird, dass der voraus liegende Trassenverlauf für den Kraftfahrer gut erkennbar und begreifbar ist.

Abbildung 1-11: Prüfablauf zur räumlichen Linienführung (HViSt, 2008)

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In einem dritten Arbeitsschritt wird die Trasse durch die qualitative Analyse von Lage- und Höhenplan unter gezielter Verwendung berechneter Perspektivbilder aus Fahrersicht auf gestalterische Defizite geprüft. Die o.a. Beispieldarstellungen dienen dabei als Hilfestellung.

Gestalterische Defizite können akzeptiert werden, wenn Änderungen am Entwurf mit vertretbarem Aufwand nicht möglich sind.

1.5 Quantitative Überprüfung der räumlichen Linienführung

Für die Überprüfung der Trassierung auf Sichtschattenstrecken und verdeckte Kurvenbeginne geben letztendlich nur quantitative Verfahren Gewissheit, da vor allem Sichtschattenstrecken auch durch die Verwendung von Standardraumelementen und andere planerische Vorgaben nicht ausgeschlossen werden können. Da die Beurteilung dieses Defizits u.a. von der Tiefe des nicht einsehbaren Abschnittes abhängt, sind auch Perspektivbildanalysen nicht zielführend.

Ausgangspunkt für die quantitative Prüfung ist die vorliegende Trassenberechnung mit Hilfe eines CAD-Programms, bei welchem die Achsdaten im Lageplan, die Gradiente im Höhenplan und die Querschnittsdaten in ein digitales Geländemodell überführt werden.

Die vorhandenen Softwaremodule erlauben eine gleichzeitige Überprüfung von kritischen Sichtschattenbereichen und verdeckten Kurvenbeginnen. Deshalb ist eine gemeinsame Prüfung auch für die Trassenabschnitte mit Standardraumelementen zweckmäßig.

Erkannte Defizite können im Rahmen eines Iterationsprozesses durch Veränderung der Entwurfselemente im Lage- und Höhenplan beseitigt werden.



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