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Hamburger Deckel in Sicht

Eine anschauliche Vermittlung fachlicher Planungen gegenüber der Öffentlichkeit spielt heute eine große Rolle – gerade, wenn es um höchst komplexe Maßnahmen geht, wie die Kapazitätserweiterung und Überdeckelung der A 7 in Hamburg. Die INTER OFFICE GmbH aus Dresden nahm sich dieser Aufgabe an, visualisierte und simulierte die Planung des Abschnitts HH-Stellingen. Die Datenbasis für die virtuelle Realität lieferte CARD/1.

Übersichtsdarstellung des Plangebietes HH-Stellingen.Visualisierung des Baus der Richtungsfahrbahn Flensburg.Visualisierung des Baus der Richtungsfahrbahn Hannover.Visualisierung des fertiggestellten Tunnels.Detailzoom mit Verkehrsfluss zum besseren Verständnis.CARD/1 Daten bildeten die Basis für die 3D-Modellierung, die die Größen der DLZ und die Abstände der Anzeigequerschnitte repräsentierten.Aus CARD/1 Daten wurden komplexe 3D-Modelle erstellt ...... in ein Virtual Reality–System übertragen und in einem Simulator zur Projektion gebracht.Blick in den Simulator – Probanden fuhren durch die verschiedenen Tunnelmodelle.Visualisierung des Deckels in Schnelsen in einer frühen Planungsphase.Digitales Geländemodell (DGM) der geplanten Tunneldecke.
Übersichtsdarstellung des Plangebietes HH-Stellingen.
Visualisierung des Baus der Richtungsfahrbahn Flensburg.
Visualisierung des Baus der Richtungsfahrbahn Hannover.
Visualisierung des fertiggestellten Tunnels.
Detailzoom mit Verkehrsfluss zum besseren Verständnis.
CARD/1 Daten bildeten die Basis für die 3D-Modellierung, die die Größen der DLZ und die Abstände der Anzeigequerschnitte repräsentierten.
Aus CARD/1 Daten wurden komplexe 3D-Modelle erstellt ...
... in ein Virtual Reality–System übertragen und in einem Simulator zur Projektion gebracht.
Blick in den Simulator – Probanden fuhren durch die verschiedenen Tunnelmodelle.
Visualisierung des Deckels in Schnelsen in einer frühen Planungsphase.
Digitales Geländemodell (DGM) der geplanten Tunneldecke.

Erstellen der Tunnelgeometrie

Beim Entwurf der Straßenverkehrsanlagen mit CARD/1 erzeugten wir außer den Lageplänen auch Längsschnitte und Querprofile. Dabei erstellten wir neben der Fahrbahn auch die Geometrie des geplanten Lärmschutztunnels. Dies war erforderlich, um die Höhenentwicklung dieses Ingenieurbauwerkes nachvollziehen zu können – besonders wegen der Vielzahl von Planungszwangspunkten in der Lage und Höhe. So war z. B. ein Kompromiss zu finden, der einerseits eine tiefe Lage des Tunnels ermöglicht und andererseits verhindert, dass der Fahrbahnaufbau bei ansteigendem Grundwasser innerhalb dieses Grundwassers liegt.

Mithilfe entwickelter CardScript-Lösungen erzeugten wir die innere und äußere Tunnelgeometrie, jeweils bezogen auf die Querneigung und Höhe an der entsprechenden Station. Die Tunneldecke korrespondierte demzufolge in ihrer Längs- und Querneigung mit der Fahrbahn. Zusätzlich sahen wir Nischen in der Tunneldecke vor, in denen sich Teile der betriebstechnischen Ausstattung, wie Dauerlichtzeichen und Lüftungstechnik, und Wegweiser anbringen ließen. Die entstandenen Querprofile bildeten die Grundlage für die Entwicklung eines DGM der geplanten Tunneloberfläche.

Vielfache Nutzung der Daten

Für den Datenaustausch verwendeten wir in erster Linie die CARD/1 DWG-/DXFSchnittstelle. Die Übergabe der DGM Daten zusätzlich als ASCII-Daten spielte eine weitere wesentliche Rolle. Das DGM zusammen mit den Querprofilen und dem Lageplan bildeten u.a. die Grundlage eines Studentenwettbewerbes zur zukünftigen Gestaltung der Tunneloberfläche mit Gärten, Wegen und sonstigen vielfältigen Nutzungen.

Basierend auf diesen Grundlagen entwickelte ein Planungsbüro für Landschaftsarchitektur die bevorzugten Varianten. Im Zeitraum des Vor- und Genehmigungsentwurfes wurden die Ergebnisse der CARD/1 Planung für vielfältige Zwecke im Zuge der Öffentlichkeitsarbeit, der Darstellung des Bauablaufes zur Tunnelherstellung und der Überprüfung der Verkehrssicherheit im Tunnelabschnitt weiter verarbeitet.

Visualisierungen zur besseren Verständlichkeit ...

Im Bereich des Tunnels Stellingen ist während der Bauzeit mit erheblichen Einschränkungen für die Anwohner zu rechnen. Da die Bauarbeiten unter Verkehr stattfinden müssen – eine Sperrung der A 7 kam grundsätzlich nicht in Frage – wurde mit Bautechnologien geplant, die eine schnellstmögliche Fertigstellung des Tunnelabschnittes zum Ziel hatten. Für eine rechtzeitige und umfassende Information der anliegenden Bewohner gab der Auftraggeber DEGES eine Applikation in Auftrag, die die Planer bei den Bürgerveranstaltungen zur Unterstützung Ihrer Argumentationen einsetzen konnten. Hierzu wurden hochaufgelöste Schrägluftbilder zur Grundlage genommen, in denen die auf Visualisierungen und Simulationen spezialisierte INTER OFFICE GmbH die jeweiligen Bauphasen in virtueller Realität darstellte. Sie programmierten die Applikation als interaktive Anwendung, in der sich in vier Perspektiven jeweils vier Bauphasen darstellen ließen. Aufgrund der hohen Auflösung der zugrundeliegenden Schrägluftbilder realisierten die Entwickler außerdem, dass der Betrachter sich in die Perspektiven bis zum Faktor 50 hineinzoomt und somit kleinste Details erkennt. Die Applikation diente auch im Internet als Bürgerinformation.

... und Öffentlichkeitsarbeit

Neben den Luftbildern bildeten die CARD/1 Planungsdaten der einzelnen Bauphasen die entscheidende Grundlage für die korrekte Abbildung der einzelnen Bauphasen. Diese übergaben wir in Form von Lageplan-, Querprofil- und Achsdaten per DWG Schnittstelle an das Büro INTER OFFICE, das daraus ein 3D-Modell erstellte. Da als Visualisierungswerkzeug 3D-Studio Max zum Einsatz kam, war über die DWG Schnittstelle technologisch ein optimaler Workflow möglich. Als zusätzliches Feature ist es für den technisch versierten Betrachter möglich, die jeweils zur Planungsphase gehörenden Lagepläne, Querschnitte und Bauwerkspläne einzublenden. Im Rückblick ist festzustellen, dass sich während der öffentlichen Veranstaltungen mittels dieses Visualisierungstools viele Fragen klären ließen und den Bürgern die Abläufe vermittelt werden konnten.

Ist der Tunnelbetrieb sicher?

Da es in Europa nur wenige Lärmschutztunnel mit einer vergleichbaren Anzahl von Fahrstreifen (5 Fahrstreifen + 1 Standstreifen pro Richtung) gibt, wie sie für den geplanten Tunnel Stellingen vorgesehen sind, äußerte die Verkehrsbehörde hinsichtlich der Dauerlichtzeichen Bedenken. Die in der RABT (Richtlinien für die Ausgestaltung und den Betrieb von Straßentunneln) vorgeschriebenen Größen für Dauerlichtzeichen (DLZ 30 cm) würden für einen sicheren Betrieb in den neuen Tunneln der A 7 nicht ausreichen. Als Beispiel führte die Verkehrsbehörde ihre Erfahrungen beim Betrieb der Elbtunnel an: Nach Angaben der Mitarbeiter der Tunnelleitzentrale sind die Größen der Dauerlichtzeichen zu gering, als dass sie auf die Verkehrsteilnehmer eine sofortige Wirkung haben. Größere Dauerlichtzeichen erfordern als Alternative allerdings eine größere Deckenhöhe und entsprechend erhebliche Mehrkosten.

Daraus ergab sich die Fragestellung, welche Dauerlichtzeichengröße hinsichtlich der Verkehrssicherheit und der Baukosten als Optimum zu betrachten ist. Die Unternehmen INTER OFFICE GmbH und Human-Factors-Consult GmbH wurden mit einer Untersuchung beauftragt:

  • Bewirkt die Vergrößerung der DLZ den erwarteten Sicherheitsgewinn?
  • Ist dieser Sicherheitsgewinn mit den Mehrkosten vereinbar?
  • Ist der Sicherheitsgewinn größerer DLZ nicht u.U. durch Verringerung der Abstände zwischen den DLZ ausgleichbar?

Gewissheit per Simulation

Um die Fragen zu beantworten, sollten Probanden die Wahrnehmbarkeitschwelle von Größenänderungen bei DLZ ermitteln, um ein Optimum für die Höhe des Lichtraumprofils zu finden. Ein Simulator wurde entwickelt, der die CARD/1 Planungsdaten des Stellinger Tunnels als Basis verwendete. Mehrere entwickelte 3D-Modelle sollten die verschiedenen Größen der Dauerlichtzeichen und die veschiedenen Abstände der Anzeigequerschnitte repräsentieren. Diese Modelle wurden in ein Virtual Reality-System übertragen und in einem halbkugelförmigen Simulator zur Projektion gebracht. Probanden wurden nach einer zufälligen Auswahl zur Fahrt durch die verschiedenen Tunnelmodelle gebeten. Die Fahrten der einzelnen Probanden wurden genau beobachtet und aufgezeichnet.

Ein spezielles Eye-Tracking-System verfolgte die Augenbewegungen der Probanden, so konnten daraus Rückschlüsse auf die Wahrnehmung der DLZ gezogen werden. Um sicherzugehen, dass die Situation im Simulator die Probanden nicht negativ beeinflusste, wurden mit anderen Probanden Testfahrten in Realtunneln (A 17-Tunnel Dölzschen, B6-Schottenbergtunnel Meißen, A 113 Berlin) durchgeführt, um die Ergebnisse der Simulationen zu validieren. Die Ergebnisse der Versuche waren eindeutig und wurden durch das BMVBS akzeptiert. Im Ergebnis wurde die Planung des Tunnels auf die Größe der DLZ von 50 cm hin angepasst.

Mehrwert der CARD/1 Daten

Durch die sinnvolle Verknüpfung von Planungsdaten aus CARD/1 und der weiteren Bearbeitung durch geeignete Dienstleistungsunternehmen ist es möglich, einen bedeutenden Mehrwert zu schaffen, Planungszeiten zu verkürzen und die Öffentlichkeit umfangreich zu informieren.

Damit lassen sich komplexe Bauvorhaben bereits in der Planungsphase der Öffentlichkeit so nahe bringen, dass schon zu diesem Zeitpunkt das Ziel des Bauträgers vermittelt und das Vorhaben somit eine größere Akzeptanz erfährt. Die Bedeutung der frühzeitigen Bürgerbeteiligung in derart komplizierten Großprojekten hat das BMVBS erkannt und auch dringlich eingefordert. Wir sind erfreut darüber, dass mit CARD/1 ein Beitrag dazu geleistet werden kann.