Die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) hat eine umfassende Studie zur Verbesserung des Seitenkraftmessverfahrens (SKM) durchgeführt, das in Deutschland seit mehr als 25 Jahren zur Beurteilung der Straßenhaftung eingesetzt wird. Das Hauptziel des Projekts war es, eine zuverlässige Bewertung von viel kürzeren Straßenabschnitten als dem traditionellen 100-Meter-Intervall zu ermöglichen und dadurch eine detailliertere Charakterisierung der Griffigkeit nach lokalen Reparaturen oder in Zonen mit hohem Verschleiß wie Kreuzungen und Beschleunigungsstreifen zu erlauben. Um dies zu erreichen, konzentrierte sich das Projekt auf eine einheitliche Erfassung von Rohmessdaten, die Entwicklung einer robusten Vertikalkraftkorrektur und die Erstellung eines standardisierten Rohdatenformats, das von bestehenden SKM-Systemen übernommen werden kann.
Die technische Arbeit begann mit einer theoretischen Beschreibung der Messmechanik und einer Laboruntersuchung der Schwingungseigenschaften sowohl von SKM- als auch von SCRIM-Fahrzeugen. Die Experimente zeigten, dass der dominante dynamische Einfluss auf das Seitenkraftsignal von der Eigenfrequenz des Messmechanismus selbst ausgeht, während der Einfluss von Radachsenschwingungen und manuellen „Wichsbewegungen“ vernachlässigbar war. Folglich muss jeder Korrekturalgorithmus nur auf das Frequenzband abzielen, das mit der Eigenfrequenz des Messmechanismus verbunden ist. Daher wurde ein Tiefpassfilter entwickelt, um die durch Laständerungen verursachten Hochfrequenzschwankungen zu unterdrücken, und es wurde eine Phasenkorrekturroutine eingeführt, um die Vertikalkraftdaten mit dem Seitenkraftsignal abzugleichen.
Es wurden mehrere Berechnungsmodelle bewertet. Der konventionelle Ansatz, bei dem die mittlere Seitenkraft durch die mittlere Vertikalkraft über den gewählten Abschnitt geteilt wird, führte zu inkonsistenten Ergebnissen, wenn er auf kurze Intervalle von 1 m oder 0,1 m angewendet wurde, da die Mittelwerte der beiden Signale nicht direkt vergleichbar sind. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Quotientenmethode implementiert, die auf die Rohdaten vor der Mittelwertbildung angewendet wird und so die korrekte Beziehung zwischen den beiden Kräften beibehält. Es wurde auch ein neuer, vereinfachter Korrekturansatz vorgeschlagen, der die Komplexität der Kalibrierung der vertikalen Kraft reduziert, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen. Die Modelle wurden anhand von Labordaten validiert und dann an einem bestehenden Fahrzeug, das mit dem neuen Erfassungssystem ausgestattet war, implementiert. Ausführliche Feldtests an vier verschiedenen SKM-Fahrzeugen bestätigten die Gültigkeit der Korrekturmethoden und zeigten, dass realistische Seitenkraftkoeffizienten für kurze Streckenabschnitte unter Beibehaltung des festgelegten Leistungsniveaus von 100 m erzielt werden können.
Auf der Grundlage der Feldergebnisse entwickelte das Projektteam einen Vorschlag für eine zukünftige Verordnung, die das neue Rohdatenformat und die validierten Korrekturalgorithmen einbeziehen würde. Der Vorschlag skizziert auch einen Weg für weitere Tests an zusätzlichen Fahrzeugen, um die Robustheit über verschiedene Plattformen hinweg sicherzustellen. Der gesamte Aufwand wurde in einem Bericht dokumentiert, der elektronisch über das BASt-Archiv unter https://bast.opus.hbz-nrw.de verfügbar ist.
Das Projekt wurde von der BASt geleitet und von einem multidisziplinären Team durchgeführt, dem die Forscher Jürgen Schmidt, Julius Schmidt, Johannes Schmidt und Müller angehörten. Die Arbeit wurde von der deutschen Bundesregierung im Rahmen des BASt-Forschungsprogramms für Straßenoberflächen finanziert. Durch die Zusammenarbeit wurde sichergestellt, dass die entwickelten Methoden mit der bestehenden SKM-Ausrüstung kompatibel sind, was einen reibungslosen Übergang zum neuen Messstandard ermöglicht.