Vereinheitlichung der Tunnelbeleuchtung

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2008/204_OBF
• Projekttitel Englisch: Standardizing of tunnel lighting

Schlüsselwörter (Deutsch)

Tunnelbeleuchtung, Lichttechnik, Optische Führung, Typisierung, Standard, Lebenszykluskosten, Leuchten, Verkehrssicherheit

Schlüsselwörter (Englisch)

tunnel lighting, lighting technology, optical guidance, standardization, life-cycle-costs, luminaries, traffic safety

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Basierend auf weitgehend standardisierten Anforderungen an die Tunnelbeleuchtung (im Sinne von Leuchtdichten) soll die Forschungsarbeit die Vereinheitlichung der Art und Weise der Realisierung, der Art der Leuchten und der neuen Technologien behandeln. Dabei sollen vor allem Aspekte wie Energieeffizienz, neue Technologien, Lebenszykluskosten betrachtet werden.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The research project shall investigate realization aspects, the luminaire itself, new lamp types - of the widely standardized tunnel lighting systems. The results shall incorporate energy efficiency, new technologies, life cycle costs and further aspects.

Projektbeschreibung (Deutsch)

Hinsichtlich der Beleuchtungskonzepte in Tunneln besteht heute eine grosse Vielfalt, obwohl die grundsätzlichen Anforderungen weitgehend standardisiert sind. Basierend auf dieser Ausgangslage sind im Rahmen des Projekts die massgebenden Aspekte und insbesondere auch ihre Schnittbereiche zu analysieren. Eine Übersicht über die wesentlichen Elemente findet sich in der Kurzbeschreibung. Im Folgenden werden die massgebenden zu behandelnden Randbedingungen beschrieben.

Verkehrssicherheit

Die Tunnelbeleuchtung trägt anerkanntermassen wesentlich zur Verkehrssicherheit im Tunnel bei, und zwar im Normalbetrieb wie auch im Ereignisfall. Umso mehr sollen in diesem Projekt auch die bisher weniger behandelten Themen wie optische Führung durch geeignete Wahl der Leuchtentypen, Vereinheitlichung der Installationen etc. behandelt werden. Währenddem Einfahrtsbeleuchtungen weitgehend einheitlich ausgeführt werden, sind die Durchfahrtsbeleuchtungen noch wenig vereinheitlicht.

Tunnelzufahrt, Tunnelraum

Die optische Führung in der Tunnelzufahrt sowie im Einfahrtsbereich und im Tunnelraum hängt wesentlich von der Auslegung der Leuchten ab. Die Reflexion an Wänden und an der Fahrbahn trägt zur Ausleuchtung bei und ist entsprechend zu berücksichtigen.

Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit

Die Optimierung des Energieverbrauchs der Beleuchtung ist hinsichtlich der Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit ein zentrales Thema der Studie. Es steht in einer engen Beziehung zu den unmittelbar beleuchtungsorientierten Standards, jedoch auch zur Häufigkeit der Reinigung der Tunnelwände und insbesondere der Leuchten. Eine häufige Reinigung der Leuchten ermöglicht eine erhebliche Herab-setzung der Leistung der Tunnelbeleuchtung.

Anforderungen aus Sicht Erhaltung

Die betrieblichen Anforderungen an die Tunnelbeleuchtung sind für die Tunnel soweit sinnvoll zu vereinheitlichen und zu vereinfachen. Im Rahmen des Projekts sind insbesondere die Leuchten hinsichtlich der Reinigung und des Ersetzens der Lampen zu prüfen. Anforderungen seitens Erhaltung bestehen auch im Bereich Steuerung und Regelung sowie beschränkt auch zur Rettung der Tunnelbenützer bei Brandereignissen. Grundsätzlich zu beurteilen sind die Anforderungen mit Bezug zur Zuverlässigkeit und zu Verfügbarkeit.

Anforderungen an die Bauteile

Die Festlegung der Anforderungen an die Bauteile ist ein wesentliches Element der Vereinheitlichung. Diese liefert eine massgebende Grundlage für die Bearbeitung eines Standardleistungsverzeichnisses. Die Vereinheitlichung bezieht sich auch auf die Bereiche Licht und Materialtechnik sowie Korrosion und Unterhaltsfreundlichkeit. Zu bemerken ist, dass in Strassentunneln die Anforderung hinsichtlich Korrosion nicht nur hoch, sondern auch sehr speziell sind.

Variierende Einfahrverhältnisse

Die Einfahrverhältnisse in Tunneln sind hinsichtlich der Lichtverhältnisse ausserordentlich unterschiedlich. Dies erschwert grundsätzlich eine Vereinheitlichung, der im Hinblick auf die Verkehrssicherheit eine hohe Priorität zukommt. Eine Vereinheitlichung ist nicht nur bezüglich einheitlicher Bauelemente, sondern auch hinsichtlich einer Abstimmung auf die örtlichen Verhältnisse notwendig.

Analyse der Standards

Die Elemente der Analyse sind im Anhang A, Übersicht zum Projekt, aufgeführt. Dabei handelt es sich um die Analyse der Standards hinsichtlich ihrer Relevanz, des Niveaus aktueller Standards sowie um die Umsetzung der Erkenntnisse in die Vereinheitlichung. Wesentlich sind die Beziehung zur Verkehrssicherheit, Massnahmen der optischen Führung, der Gestaltung des Tunnelraumes, der Tunnelreinigung sowie der klimatischen Verhältnisse im Tunnel.

Erwartete Erkenntnisse/ Nutzen, Nutzniesser (Deutsch)

Erwartete Erkenntnisse

Das Projekt liefert die notwendigen Erkenntnisse im Hinblick auf die Optimierung von Beleuchtungs- anlagen von Tunneln.

Nutzen

Das Projekt liefert einen wesentlichen Beitrag zur Herabsetzung der Kosten der Realisierung von Beleuchtungsanlagen sowie auch beim Betrieb. Im Vordergrund stehen im Hinblick auf die Nachhaltigkeit Einsparungen von elektrischer Energie. Im Weiteren sind eine Vereinfachung der Projektierung sowie eine Optimierung der unterhaltsbezogenen Logistik zu erwarten.

Nutzniesser

Nutzniesser sind primär der Bund als Eigentümer und Betreiber der Nationalstrassen sowie auch Kantone und grosse Städte.

Methoden (Deutsch)

Das Erreichen der Projektziele ist im Wesentlichen von der Intensität der Recherchen sowie von der Optimierung von Standards abhängig. Im Folgenden sind die im Hinblick auf die Methodik massgebenden Charakteristiken des Projekts dargestellt.
- Der übergeordnete methodische Ansatz besteht darin, dass alle monetarisierbaren Parameter der
Tunnelbeleuchtung analysiert und deren Kostenelemente bestimmt werden. Diese sind eine Grundlage
für die Kostenoptimierung.

- Die Aspekte der Sicherheit werden basierend auf einer Risikoanalyse behandelt. Dies betrifft sowohl die
Verkehrssicherheit als auch Sicherheitsaspekte im Zusammenhang mit ausserordentlichen Ereignissen
wie Grossbrände. Die notwendigen Grundlagen können recherchiert und geschätzt werden.

- Die Optimierung des Energieeinsatzes für die Beleuchtung basiert auf Wirtschaftlichkeitsberechnungen.
Auch für diesen Bereich stehen Daten zur Verfügung.

Spezielle Geräte und Installationen (Deutsch)

Es werden keine benötigt

Allgemeiner Stand der Forschung (Deutsch)

Es liegen technische Grundlagen, Forschungsarbeiten und praxisbezogene Studien vor, welche Grund-lagen liefern. Sie beziehen sich vielfach auf mehrere Bereiche. Es betrifft dies die Tunnelbeleuchtung, die Verkehrssicherheit, die optische Linienführung, spezielle Aspekte der Tunnelzufahrt, die Tunnelreinigung, die Erhaltung und das Equipment Management. Publikationen zum Thema sind nachfolgend zusammen-gestellt. Speziell zu beachten: SLG-Richtlinien.

Projektziele (Deutsch)

Basierend auf den Zielen der Neugestaltung des Finanzausgleiches und der Aufgabenteilung zwischen Bund und Kantonen ist der Bund heute Eigentümer und Bauherr der Nationalstrassen. Aus dieser Situation ergibt sich die Notwendigkeit, die Ausführung aller zur realisierenden und zu erneuernden Beleuchtungen von Tunneln des Nationalstrassennetzes zu vereinheitlichen und auf das Erhaltungsmanagement abzustimmen, auf Basis der bestehenden SLG-Richtlinie 201:11-2005 öffentliche Beleuchtung, welche zurzeit in eine VSS-Norm umgearbeitet werden soll. Die SLG-Richtlinie definiert die Anforderungen an die Leuchtdichten ohne auf Art und Weise der Realisierung, der Art der Leuchten, der Technologie und Energieeffizienz einzugehen. Die Forschungsarbeit konzentriert sich insbesondere auf diese Aspekte. Mit der Vereinheitlichung sind die folgenden Ziele zu erreichen:

- Vereinheitlichung der Beleuchtungs-Technologie

- Optimierung der Beleuchtung bezüglich der Energie-Effizienz, insbesondere im Hinblick auf die

Einführung neuer Technologien

- Optimierung der Beleuchtungstechnik im Hinblick auf die Lebenszykluskosten, die Erneuerung und den

Ersatz, inkl. Betrachtung der Montage-Technik

- Vorschläge zum Beleuchtungskonzept und der Systemwahl für alle Bereiche eines Tunnels inkl. der
Tunnelzufahrt

- Effizienzsteigerung der Projektierung

- Beurteilung der Beleuchtungstechnologien unter dem Aspekt der optischen Führung

Projektziele (Englisch)

Based on the aims for the reorganization of the financial adjustment and the task sharing between federal and cantonal governments, today the federal government is the manager and building-owner of the national highways. In accordance to this situation the need for a standardization of tunnel lighting is given. A coordination of the Maintenance is also necessary. The standardization achieves the following goals:

- Standardization of lighting technology

- Optimization of lighting systems regarding energy conservation, especially with the focus on new technologies

- Optimization of lighting systems regarding life cycle costs, replacement aspects including installation techniques

- Proposals for the lighting concept and the system selection for all tunnel areas including the tunnel entry

- More efficient system engineering

- Evaluation of lighting systems regarding optical guidance

Forschungsplan (Deutsch)

Das Arbeitsprogramm basiert auf der Übersicht Elemente des Projekts Vereinheitlichung der Tunnel-beleuchtung im Anhang A. Der Ablauf der Forschung ist im Anhang B zusammen mit den Meilensteinen dargestellt.

Phase 1:

- Grobanalyse

- Recherchen

Phase 2:

- Analyse der Richtlinien

Phase 3:

- Konzept

- Grundlagenbearbeitung

Phase 4:

- Forschungsbericht

- Projektabschluss

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Das Forschungsprojekt liefert mit den Vorschlägen für die Vereinheitlichung und Umsetzung der Forschungselemente, die Grundlage für wirtschaftliches und nachhaltiges Bauen sowie einen effizienten Betrieb der Tunnelbeleuchtung. Die Resultate werden mit dem ASTRA abgesprochen und in geeigneter Form publiziert

Berichtsnummer (Deutsch)

1373

Literatur (Deutsch)

Allgemein

Norm SN 531 197/2, Projektierung Tunnel, Strassentunnel, Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich, 2005

Richtlinie Tunnel und Elektromechanik, Signalisation der Sicherheitseinrichtungen in den Tunnels (in Vorbereitung), Bundesamt für Strassen, Bern

Bundesamt für Strassen, Tunnel Task Force, Schlussbericht, Bern, 2000

Beleuchtung

Richtlinie SLG 201:11-2005, Leitsätze der Schweizerischen Licht Gesellschaft, Öffentliche Beleuchtung,

Strassentunnels, -galerien und -unterführungen

Tunnel Entrance Lighting: A Survey of Fundamentals for Determining the Luminance in the Threshold

Zone, CIE-Publikation Nr.61(1984), SLG Bern

Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses, CIE-Publikation Nr.88-2004

ISBN 3 901 906 312, SLG Bern

Richtlinien der SLG: Öffentliche Beleuchtung, Strassen und Plätze sowie Expressstrassen und Autobahnen, Eclairage public. Rues, routes et places ainsi que routes express et autoroutes, SN 150907:1997, SLG Bern.

Handbuch für Beleuchtung, 5. Auflage, LiTG, LTAG, NSvV, SLG/Ecomed Verlag (1992), SLG Bern

H. Dudli, P Blaser, Tunnel lighting: Method of calculating luminance of access zone L₂₀, Light. Res. Tech. (25) No 1 (1993) Deutsche Übersetzung: Eine Methode zur Bestimmung des Richthöchstwertes der Leucht­dichte der Annäherungsstrecke L₂₀ von Tunnelportalen, SLG Bern

SLG-Richtlinien: Messen und Bewerten von Beleuchtungsanlagen, (SN 418910)

SN 640 016a Massgebender Verkehr

SN 640 017a Leistungsfähigkeit, Verkehrsqualität, Belastbarkeit

SN 640 900a Projektierung, Grundlagen, Sichtweiten

SN 640 005a Ganglinientypen und durchschnittlicher täglicher Verkehr (DTV)

Blendung, in: http://de.wikipedia.org/wiki/Blendung (Stand: 25.03.2007)

P Blaser, Die Gegenstrahlbeleuchtung in der Einfahrzone von Strassentunnels Bulletin 5EV72
(1981), Nr.17, SLG Bern

Evaluation von Tunnelreinigungsmethoden, VSS Forschungsauftrag 18/90, Bundesamt für Strassenbau, Bern, 1995

H.J. Hentschel, Licht und Beleuchtung, Hüthig Verlag, Heidelberg, 1982

G. Hanreich, H. Lukaschek, J. Schrefel. W. Hopferwieser, Einfluss der Tunnelbeleuchtung auf die Verkehrssicherheit, Strassenforschung Heft 304, Bundesministerium für Bauten und Technik, Wien 1986

United Nations, Economic and Social Council, Economic Commission for Europe, Inland Transport Committee, Recommendations of the group of experts on safety in road tunnels, final report, Genf, 2001

Kommission der Europäischen Gemeinschaften, Vorschlag für eine Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates über Mindestanforderungen für die Sicherheit von Tunneln im transeuropäischen Strassennetz, Brüssel, 2002

K. Robatsch, C. Nussbaumer, Tunnels mit Gegenverkehr und Richtungsverkehr, Verkehrssicherheits-vergleich von Tunnels mit anderen Strassenarten, Heft 539, Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie

Stand der Forschung

Optische Linienführung, Tunnelzufahrt

Hilfsmittel zur Verdeutlichung der optischen Linienführung, Teil I / Kurven, Forschungsbericht 200, Bundesamt für Strassenbau, Bern, 1990

M. Weissert, Reduzierte Tunnelbeleuchtung, Auswirkungen auf das Unfallgeschehen, Kantonspolizei Zürich, Zürich, 1994

R. Weber, M. Weissert, Verkehrstechnische Untersuchungen im Nordportal des Gubristtunnels, Kantonspolizei Zürich, Zürich, 2001

R. Weber, M. Weissert, Ausnahmebetrieb/Optische Gestaltung von Über­fahrten, Kantonspolizei Zürich, Zürich, 1998

Betriebs- und Sicherheitsanlagen (BSA) inkl. Erhaltung

Brand- und Störfalldetektion in Strassentunneln - Vergleichende Untersuchungen, Heft 925, Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, D 2005

Bundesamt für Konjunkturfragen, Impulsprogramm BAU, Erhaltung von Tunnelbauwerken, Bern, 1993

B. Steinhauer, G. Mayer, M. Brake, Videobasierte Störfalldetektion in Tunneln, Strasse + Autobahn, Köln, 2003

Richtlinie Tunnel und Elektromechanik, Signalisation der Sicherheitseinrichtungen in den Tunnels (in Vorbereitung), Bundesamt für Strassen, Bern

Richtlinie Tunnel und Elektromechanik, Verkehrsfernsehen (in Vorbereitung), Bundesamt für Strassen, Bern

Absichtserklärung EMS-CH, Dokumentation, Bundesamt für Strassen, Bern, 2007

B. Steinauer, G. Mayer, M. Brake, Videobasierte Störfalldetektion in Tunneln, Fachartikel, Strassen + Autobahn Nr. 4, 2003

U. Welte, G. Friedrich, Zerfallszyklen von elektromechanischen Anlagen: Beispiel Leittechnik, Fachartikel, Strasse und Verkehr Nr. 5, VSS, Zürich, 2006