Reif und Wirkung der Präventivstreuung

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1 Reif und Wirkung der Präventivstreuung Grundlagen, Bedeutung, Messung und Streustrategie Univ. Lektor Dipl. -Ing. Dr. techn. Markus Hoffmann ASTRAD217 am 11. Mai 217 in Wels

2 1. Was ist Reif und unter welchen Bedingungen entsteht Reif? Sättigungsgrenze (1% Relative Luftfeuchte) Taupunkt TP (RLF=1%) 5 4 Abkühlung Taubildung ABEND: Lufttemperatur +5 C Relative Luftfeuchte (RLF=87,5%) Eis-/Reifbildung ± Luft-/Fahrbahntemperatur [ C] PRAXISTIP: Reif entsteht bei hoher Luftfeuchtigkeit und Minusgraden! HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 2/11

3 2. Wann und wie entwickelt sich Reif? :11 (-,5 C; 86%; TP -2 C Bild: A. Evers) :1 (-1, C; 87%; TP -2 C Bild: A. Evers) :4 (-4, C; 95%; TP -4 C Bild: A. Evers) :1 (-7, C; 93%; TP -8 C Bild: A. Evers) PRAXISTIP: Reifmengen entwickeln sich kontinuierlich an exponierten Stellen bzw. der Straßentextur Geringe Mengen reichen für Glätte! HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 3/11

4 Typischer Verlauf Fahrbahntemperatur & relative Feuchte 3. Mit welchen Reifmengen müssen wir wann rechnen? Ablauf Reifbildung als kumulativer Prozess +4 1% Relative Luftfeuchte +1 ± 8% -1-2 Fahrbahntemperatur : 22: 24: 2: 4: 6: 8: 1: 6% 12: 16 Max. Reifmenge ~ 7: 9: Reifbildungsrate in [g/m 2 /h] Tageszeit [hh:mm] : 22: 24: 2: 4: 6: 8: 1: 12: Tageszeit [hh:mm] PRAXISTIP: Typische Reifmengen liegen zwischen 5 und 15 g/m 2! HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 4/11

5 4. Wie oft kommt Reif im Winter vor? STRENGER WINTER Winterdiensttage [d] Winterdiensttage [d] Kum. Neuchneehöhe [cm] ca Schneefalltage ca Reiftage Schnee- und Reiftage nach Bundesland und Höhenlage (212/213) Ø Reiftage: 58 Ø Schneefalltage: 38 Ø Neuschneehöhe: 183 cm Reiftage (RLF>9% & LT<-1 C) Kum. Neuchneehöhe [cm] MILDER WINTER ca Schneefalltage ca Reiftage Schnee- und Reiftage nach Bundesland und Höhenlage (213/214) Ø Reiftage: 49 Ø Schneefalltage: 13 Ø Neuschneehöhe: 56 cm Reiftage (RLF>9% & LT<-1 C) PRAXISTIP: An etwa 1/3 der Tage im Winter ist Reif zu erwarten! HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 5/11

6 Gefrierpunkt y [ C] 5. Wie viel Salz ist zur Verhinderung der Reifbildung nötig? Konzentration x [%] KONZENTRATION 3,3 m% VS GEFRIERPUNKT Konzentration (x) Gefrierpunkt (y) TAUSALZ (NaCl) -2,5 C y = -,86x 3 +,1548x 2 -,76814x -5-1 NaCl: R² =,99445 BEISPIEL REIF: -2,5 C FB. Temp. 1 g/m 2 Reif (Eis) Gefrierpunkt (y) Konzentration (x) x =,128y 3 +,1669y 2-1,35272x NaCl: R² =,99589 TU Labor - Messung NaCl2 (n=57) TU Labor - Messung CaCl2 (n=46) TU Labor - Messung MgCl2 (n=65) Modell NaCl Modell CaCl2 Modell MgCl Gefrierpunkt -2,5 C Konzentration 3,3 [m%] Gefrierkurven nach Konzentration*: NaCl, CaCl 2, MgCl 2 Erforderliche Salzmenge 1 g/m 2 Reif * 3,3% 3,3 g/m 2 Salz PRAXISTIP: Geringe Mengen Salz präventiv verhindern die Reifbildung! HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 6/11

7 6. Wie viel Salz braucht es um vorhandenen Reif zu tauen? TAULEISTUNG TAUSALZ NACH WIRKDAUER UND TEMPERATUR Tauleistung y tau [g eis /g salz ] , g/g Modellvergleich NaCl (FS) bei -2,5 C [g/g] Tauleistung NaCl (fest) bei -2,5 C [g/g] (n=135) Potenzfunktion Local FIT R2=,986 Potenzfunktion Nested FIT R2=, min Einwirkdauer Local FIT (Potenz) y tau (t) =,6185*t,5361 Nested FIT (Bertalanffy-Hoffmann) Einwirkdauer t [min] BEISPIEL REIF: -2,5 C FB. Temp. 1 g/m 2 Reif (Eis) Gefrierpunkt -2,5 C Salzmenge z.b. 2 g/m 2 (keine Streuverluste) Tauleistung erforderlich y tau = 1 g/m 2 Reif /2 g/m 2 Salz = 5, g eis /g salz Einwirkdauer t=(5/,6185) 1/, min PRAXISTIP: Tauen vorhandener Reifmengen braucht Zeit und viel Salz! HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 7/11

8 Tauleistung - Nested FIT 1 (Bertalanffy - Hoffmann) 7. Wie sieht es bei anderen Verhältnissen aus? 2, 18, 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2,, Goodness of fit: 36 n = 583 Versuche SSE = 683,98 R 2 =,8922 adj R 2 =,8918 RMSE = 1, g/g, -2, -4, -6, -8, Parameter: -1, -12, β1= -,3215 β2= 1,34163 β3=,55685 β4=,1449 HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 8/11

9 8. Wie wirken sich die Streuverluste aus? Streuung FS FS (Trockenstreuung): 2 2 g/m g/m , 2, Streuung FS3 FS3 (Feuchtsalz klassisch): 2 2 g/m g/m , 2, 15,2 15,2 Streuung FS5 FS5 (Feuchtsalz erhöht): erhöht): Streuung FS7 FS7 (Feuchtsalz stark stark erhöht): erhöht): Streuung FS1 (Reine (Reine Solestreuung): 2 2 g/m g/m g/m g/m g/m g/m , 2, 2, 2, 2, 2, 12, 12, 8,8 8,8 5, 5, 5,7 5,7 6, 6, 4,9 4,9 4, 4, 2,4 2,4 Restsalznach min min ca. ca. ca. 25% 25% Restsalz nach nach min min ca. ca. ca. 37,5% 37,5% Restsalznach min min ca. ca. ca. 5% 5% Restsalznach nach min min ca. ca. ca. 55% 55% Restsalznach min min ca. ca. ca. 6% 6% Legende: Wasseranteil im im im Feuchtsalz[g/m 2 ] 2 ] ] 2 ] Ausgebracht (Salz) (Salz) [g/m [g/m 2 ] 2 ] 2 ] Restsalz Restsalz [g/m [g/m 2 ] 2 ] 2 ] mit mit mit 2% 2% Solekonzentration PRAXISTIP: In der Präventivstreuung ist ein erhöhter Soleanteil wichtig! HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 9/11

10 9. Präventive Streuung und Streustrategie Reif? FALL AUSGANGSLAGE STRASSENZUSTAND STREUSTRATEGIE 1 2 FB. Temp. beliebig Luftfeuchte < 85-9% FB. Temp. +1 C Luftfeuchte > 85-9% Trocken kein Reif Keine Streuung Feucht kein Reif Keine Streuung 3 FB. Temp. +1 bis -2 C Luftfeuchte > 85-9% Glätte Reif (gering-mittel) Präventiv FS5 5-1 g/m 2 (zwischen Uhr) 4 FB. Temp. +1 bis -2 C Luftfeuchte > 85-9% Glätte Reif (mittel-hoch) Präventiv FS5 1 g/m 2 2. Streuung FS5 (Bedarf) PRAXISTIP: Prototypen Reifsensoren und erste Prognosemodelle entwickelt Messung und Reifprognose bald verfügbar! HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 1/11

11 1. Wann ist vorsichtig Fahren sinnvoll? Ein herzliches Danke allen Teilnehmern und Mitwirkenden für die Aufmerksamkeit und viel Erfolg im kommenden Winter HOFFMANN M. (217) - ASTRAD am 11. Mai 217 in Wels 11/11