ways2go, 2. Ausschreibung (2009)

3D-Bike

3D-Beschleunigungsmessung als Instrument zur Bewertung des Komforts, Evaluierung: Mensch-Fahrrad-Infrastruktur

Radfahren ist ein wichtiger Bestandteil eines nachhaltigen Verkehrssystems. Um dieses nicht motorisierte Individualverkehrsmittel zu fördern, ist es notwendig die Qualität der Infra-struktur und damit den Komfort ihrer Benutzung zu erhöhen. Verschiedene automatisierte und manuelle Methoden wurden und werden zur Messung der Qualität der Fahrbahnoberflä-che eingesetzt. Für andere den Komfort beeinflussende Merkmale wie eine möglichst gerade Linienführung ohne Umwege und wenige Fahrtunterbrechungen sind dagegen keine Anwen-dungen automatisierter Messmethoden bekannt. Ziel des Projekts 3D-Bike ist die Entwick-lung einer Messanordnung mit der die drei genannten Faktoren durch die Messung der Be-schleunigungen in drei Dimensionen simultan in einer Befahrung erhoben werden können.

Ausgangslage:
Radfahren wird heute als ein wichtiger Bestandteil eines nachhaltigen Verkehrssystems angesehen.
Die Stadt Wien z.B. verfolgt das Ziel den Radverkehrsanteil von 4% auf 8% zu erhöhen
(Magistrat der Stadt Wien, 2003). Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig, fahrradfreundliche Bedingungen herzustellen. Die Qualität der Radinfrastruktur und damit der
Komfort der Benutzung hängt von objektiven und subjektiven Faktoren ab. Dazu zählen neben dem subjektiven Sicherheitsempfinden die Qualität des Fahrbahnbelags, eine möglichst gerade Linienführung ohne Umwege und wenige Fahrtunterbrechungen (Alrutz et al., 1998;Jensen and Arshadi, 2007; Meschik, 2008). Ziel des Projektes 3D-Bike ist es, die drei letztgenannten Faktoren mit Hilfe eines zu entwickelnden Messfahrrades quantitativ zu erfassen und auszuwerten. In Kopenhagen ist seit 2003 ein Messfahrrad im Einsatz, welches die Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche mit Hilfe eines vertikalen Beschleunigungssensors erfasste (Jensen and Arshadi, 2007). Das Danish Road Directorate und die Firma Dynatest
entwickelten unabhängig voneinander Mess-Pkws, welche die Oberflächenbeschaffenheit
von Radwegen mittels Laser erfassen (Jensen and Arshadi, 2007). Weiter verbreitet ist eine
qualitative Erhebung der Fahrbahnbeschaffenheit im Rahmen von Begehungen (Pfaffenbichler et al., 2007; Statens Vegvesen, 2004). Die Linienführung und die Anzahl der (potentiellen) Fahrtunterbrechungen können entweder aus Kartenmaterial oder durch Begehungen erhoben werden (Pfaffenbichler et al., 2007). Aus den erhobenen Daten können geeignete Maßzahlen berechnet und z.B. farblich in Karten dargestellt werden.
Technisch wissenschaftliche Ziele:
Im Rahmen des Projekts 3D-Bike wird eine Messanordnung entwickelt, welche die Messung
der Beschleunigung in drei Dimensionen erlaubt. Mit Hilfe der Vertikalbeschleunigung soll
wie in (Jensen and Arshadi, 2007) die Rauhigkeit und Unebenheit der Fahrbahn gemessen
werden. Über die Messung der Querbeschleunigung können Aussagen über die Linienführung und Hindernisse gemacht werden. Die Messung der Längsbeschleunigung erlaubt Rückschlüsse über Fahrtunterbrechungen. Jensen and Arshadi, 2007 argumentieren, dass der Einfluss des Fahrrades (Reifendimension, Reifendruck, Stoßdämpfer, etc.) ein Nachteil sei. Im Rahmen des Projekts 3D-Bike wird darin allerdings ein Vorteil gesehen, da dadurch differenzierte Aussagen über die Eignung der Infrastruktur für bestimmte Fahrradtypen möglich sind. Aufgabe der Messeinrichtung ist die zeitliche Aufzeichnung aller Bewegungsparameter des Messfahrrads über beliebiges Gelände, verknüpft mit GPS Wegdaten. Die Messeinrichtung ist vibrationsgeschützt, einfach zu installieren, leicht und wasserdicht. Die Länge der Messzyklen beträgt maximal 3 Stunden. Abbildung 1 zeigt die Gesamtanordnung. Die Messelektronik (Mikrokontroller) besteht aus Beschleunigungs- und Drehzahlsensoren, die über Kabel mit einem iPhone verbunden ist. Die Messelektronik ist am Fahrrad montiert, das iPhone wird vom Fahrer getragen. Die Steckverbindung löst sich im Falle eines Sturzes. Das iPhone bietet einen relative großen Messspeicher, GPS Ortsdaten und sofortige Visualisierung mit Hilfe von Google Maps. Insbesondere werden die gewonnenen Daten als Layer in Google Maps bzw. Google Earth integriert.
Additionalität:
Die Methode der 3D-Messung der Beschleunigung kann dazu verwendet werden, die Qualität der Infrastruktur für nicht motorisierte Verkehrsteilnehmer zu evaluieren. Aus den Ergebnissen lassen sich kritische Netzelemente und möglich Verbesserungen ableiten. Es können Komfortkennzahlen berechnet und in (digitalen) Karten grafisch dargestellt werden. Die Methode ist sowohl auf die Netze des Alltagsradverkehrs als auch auf touristische Radwege anwendbar. Für touristische Radrouten können differenzierte Komfortkarten nach Fahrradtypen erstellt werden. Z.B. Teilstück A bietet guten Komfort für gefederte Tourenräder, zufrieden stellenden Komfort für ungefederte Tourenräder und nicht akzeptablen Komfort für Rennräder. Die Methode bringt sowohl der Verkehrsplanung als auch dem Tourismus Nutzen.
Durch eine Verbindung mit der Messung physiologischer Parameter lässt sich die Methode auch in der Verkehrswissenschaft anwenden.

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