Startbahn-Reibungsmessung und -Bewertung

Definition und Zweck der Startbahn-Reibungsmessung

Die Startbahn-Reibungsmessung ist der systematische Prozess der Messung des Reibungskoeffizienten – bezeichnet mit dem griechischen Buchstaben Mu (μ) – zwischen einem standardisierten Testreifen und der Startbahnoberfläche unter kontrollierten Nassbedingungen. Die Messung wird mit kontinuierlichen Reibungsmessgeräten (CFME) durchgeführt, speziellen Vorrichtungen, die eine durchgehende Aufzeichnung der Reibungswerte über die gesamte Länge und Breite der Startbahn liefern. Die Ergebnisse werden als dimensionslose Reibungskoeffizientenwerte auf einer Skala von 0,00 bis 1,00 ausgedrückt, wobei höhere Werte eine größere Rutschfestigkeit anzeigen.

Der grundlegende Zweck der Startbahn-Reibungsmessung ist die Sicherheitsgewährleistung. Die Bremsleistung und Richtungskontrolle von Flugzeugen während der Landung und des Startabbruchs hängen direkt von den Reibungseigenschaften der Startbahnoberfläche ab. Bei nasser Startbahn erzeugt das Wasser zwischen Reifen und Belag ein Aquaplaning-Potenzial – ein Zustand, bei dem der Reifen auf einem Wasserfilm fährt, anstatt direkten Kontakt mit der Belagoberfläche zu haben. Der Reibungskoeffizient kann auf nassem gegenüber trockenem Belag um 50 % oder mehr abnehmen, und das Risiko steigt dramatisch mit Wassertiefe, verringerter Textur und höheren Fluggeschwindigkeiten.

ICAO Annex 14 – Aerodromes, Band I, Kapitel 10, legt verbindliche Anforderungen für die Messung und Instandhaltung von Startbahn-Reibungseigenschaften fest. Abschnitt 10.2.3 besagt, dass die Oberfläche einer befestigten Startbahn in einem Zustand zu halten ist, der gute Oberflächenreibungseigenschaften und geringen Rollwiderstand für Flugzeuge bietet. Zur Einhaltung müssen Flugplatzbetreiber regelmäßige Reibungsmessungen mit zugelassenen CFME durchführen, Aufzeichnungen dieser Messungen führen und korrektive Instandhaltungsmaßnahmen ergreifen, wenn die Reibungswerte unter festgelegte Schwellenwerte fallen.

Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation untersucht Startbahn-Reibungsfragen seit den 1950er Jahren, mit eigenen Studiengruppen, die 1965 (Schnee, Schneematsch, Eis und Wasser auf Flugplätzen), 1974 (Bremsleistung) und 1979 (Startbahnoberflächenzustände) eingerichtet wurden. 2008 wurde die ICAO Reibungs-Arbeitsgruppe formell einberufen, um aktualisierte SARPs und Leitfäden zur Bewertung, Messung und Meldung des Startbahn-Oberflächenzustands zu entwickeln, was in ICAO Circular 329 (Cir 329 AN/191) – Bewertung, Messung und Meldung des Startbahn-Oberflächenzustands gipfelte, der die umfassendste Behandlung von Reibungsthemen in der Luftfahrt bietet.

Die Startbahn-Reibungsmessung erfüllt mehrere unterschiedliche Funktionen innerhalb eines Flughafen-Instandhaltungsprogramms. Erstens liefert sie Trendanalysedaten im Zeitverlauf, um eine allmähliche Reibungsverschlechterung durch Kornabrieb, Gummiablagerung, Oberflächenabnutzung und Umweltalterung zu erkennen. Zweitens identifiziert sie lokalisierte Reibungsdefizite, wie sie beispielsweise durch Gummiablagerungen in Aufsetzzonen oder Verunreinigungen durch Kraftstoff-/Ölverschmutzung verursacht werden. Drittens validiert sie die Wirksamkeit korrektiver Instandhaltungsmaßnahmen wie Gummiabtrag, Nachstrukturierung, Rillung oder Belagserneuerung. Viertens unterstützt sie die Konformitätsprüfung mit den Anforderungen der nationalen Luftfahrtbehörden an die Reibungswerte.

Ein wichtiger Unterschied muss verstanden werden: Die Startbahn-Reibungsmessung ist kein direktes Maß für die Bremsleistung von Flugzeugen. Die ICAO hat durchgängig festgestellt, dass keine verlässliche, konsistente Korrelation zwischen CFME-Mu-Werten und tatsächlichen Bremswegen von Flugzeugen auf nassen Startbahnen besteht. Das Reibungsmessgerät liefert eine Systemantwort, die von dem spezifischen Reifen, dem Schlupfverhältnis, der Wassertiefe, der Geschwindigkeit und dem Messprinzip des Geräts abhängt – keines davon bildet die komplexe Dynamik einer Flugzeuglandung mit mehreren Rädern, Antiblockiersystemen und variierenden Radlasten ab. Daher werden CFME-Reibungsmessungen für Instandhaltungsmanagementzwecke verwendet – zur Erkennung von Verschlechterungen, Planung korrektiver Arbeiten und Überprüfung der Wiederherstellung – und nicht zur operativen Weitergabe als Bremsleistungsmeldungen.

Arten kontinuierlicher Reibungsmessgeräte

Die ICAO erkennt fünf primäre Arten kontinuierlicher Reibungsmessgeräte für regulatorische Konformitätszwecke an, die jeweils nach unterschiedlichen Messprinzipien arbeiten. Alle CFME müssen die grundlegenden technischen Spezifikationen in ICAO Doc 9137 – Airport Services Manual, Teil 2, Kapitel 5 und Anhang 1 erfüllen.

Grundlegende technische Spezifikationen für alle CFME

Unabhängig vom spezifischen Gerätetyp verlangt die ICAO, dass alle CFME die folgenden technischen Mindestspezifikationen erfüllen:

Mu-Meter

Das Mu-Meter ist ein Seitenkraft-Reibungsmessgerät, das vom britischen Transport Research Laboratory entwickelt wurde. Es arbeitet nach einem grundlegend anderen Prinzip als Bremsschlupfgeräte. Das Mu-Meter ist ein dreirädriger Anhänger mit zwei Messrädern, die auf Stummelachsen in einem Winkel von 7,5 Grad nach außen zur Fahrtrichtung montiert sind (der Schräglaufwinkel). Wenn der Anhänger entlang der Startbahn gezogen wird, erzeugen diese angewinkelten Räder eine Seitenkraft proportional zur Reibung zwischen Reifen und Belagoberfläche.

Das Seitenkraft-Messprinzip simuliert die Kurvenkräfte, die von Flugzeugreifen während Richtungsmanövern auf nassen Startbahnen erfahren werden. Die Messräder verwenden Reifen mit glatter Lauffläche, die auf 70 kPa aufgepumpt sind – deutlich niedriger als bei Bremsschlupfgeräten. Das Mu-Meter meldet Reibungswerte als Mu-Werte, die proportional zum Verhältnis der gemessenen Seitenkraft zur vertikalen Radlast sind.

Das Mu-Meter wird mit Geschwindigkeiten bis zu 130 km/h von einem geeigneten Fahrzeug gezogen, das mit einem Selbstbenetzungssystem ausgestattet ist, das einen gleichmäßigen Wasserfilm von 1 mm vor beiden Messrädern liefert. Die Standardeinheit liefert eine kontinuierliche Datenausgabe mit Mittelung für jedes 150-Meter-Segment der Startbahn. Die Mu-Meter-Konfiguration umfasst eine Tastaturoption, die es dem Bediener ermöglicht, Beobachtungen, Befehle und Notizen während der Reibungsmessung aufzuzeichnen.

Skiddometer BV11

Das Skiddometer BV11, hergestellt von Moventor (Finnland), ist ein Fest-Schlupf-Bremsoberflächen-Reibungsmessgerät mit über 50 Jahren Betriebsgeschichte. Das Skiddometer wurde erstmals 1968 eingeführt und ist zu einem der am weitesten verbreiteten CFME-Typen der Welt geworden und wird sowohl von der ICAO als auch der FAA anerkannt. Es ist das Gerät, mit dem neuere CFME-Typen typischerweise zu Zertifizierungszwecken vergleichend getestet werden.

Das Skiddometer BV11 arbeitet als zweirädriger Anhänger, der hinter jedem geeigneten Fahrzeug gezogen wird. Das Messprinzip verwendet ein Schlupfverhältnis von 17 % – das Messrad wird so abgebremst, dass es sich um 17 % langsamer dreht als die freie Rollgeschwindigkeit, während die tatsächliche Reibungskraft an der Grenzfläche zwischen Reifen und Belag kontinuierlich gemessen wird. Der Reibungswert wird als Verhältnis der Längsreibungskraft zur vertikalen Radlast berechnet.

Das Skiddometer verwendet einen Reifen mit glatter Lauffläche der Größe 4.00-8 (16x4.0, 6 ply RL2) mit einem Fülldruck von 120 kPa. Das Gerät ist für Testgeschwindigkeiten von 40 bis 130 km/h geeignet. Es verfügt über ein Selbstbenetzungssystem, das eine gleichbleibende Wassertiefe von 1 mm vor dem Messreifen aufrechterhalten kann. Das Selbstbenetzungssystem ist in zwei Konfigurationen erhältlich: Water OnBoard (Pumpe am Skiddometer-Anhänger montiert, Wassertank im Zugfahrzeug) und WMS Water Measurement System (separater Wasseranhänger, der bis zu 15 km durchgehende Messung pro Befüllung ermöglicht).

Das Skiddometer BV11 verfügt über ein einzigartiges Design mit Mess- und Referenzrädern, die in einer Linie statt nebeneinander montiert sind. Die Rotationskraft des Referenzrades wird mechanisch auf das Messrad umgelenkt, was einen verringerten Rollwiderstand und eine verbesserte Stabilität bietet. Das System umfasst eine automatische Selbstnullstellung und eine Ein-Knopf-Kalibrierungsprüfung. Das Elektronikpaket bietet cloudbasierte Analysewerkzeuge für die Trendüberwachung.

GripTester

Der GripTester (hergestellt von Findlay Irvine/Argon-X) ist ein Fest-Schlupf-Reibungsmessgerät, das mit einem Schlupfverhältnis zwischen 15 % und 17 % arbeitet. Er unterscheidet sich in mehreren wichtigen Spezifikationen von anderen CFME-Typen. Der GripTester verwendet einen kleineren Reifen mit glatter Lauffläche der Größe 10x4,5-5 mit einem Fülldruck von 140 kPa, was ihn unter den anerkannten CFME-Typen einzigartig macht.

Der GripTester ist eine kompakte Anhängereinheit, die von einem standardmäßigen Flughafenfahrzeug gezogen werden kann. Der Messreifen wird bei dem festen Schlupfverhältnis abgebremst, während die Reibungskraft kontinuierlich gemessen wird. Das Gerät verfügt über ein integriertes Selbstbenetzungssystem, das einen kontrollierten Wasserfilm vor dem Testreifen liefert. Die Testgeschwindigkeiten reichen von 40 bis 130 km/h.

Der GripTester wird sowohl in Flughafen- als auch in Straßenanwendungen häufig eingesetzt. Seine kompakte Größe und sein geringeres Gewicht machen ihn besonders für Flughäfen geeignet, bei denen die Gerätehandhabung und -lagerung eingeschränkt sind. Der GripTester liefert kontinuierliche Reibungsdaten, die in Intervallen aufgezeichnet werden, die für 150 m oder andere Segmentlängen konfiguriert werden können.

Runway Friction Tester und Surface Friction Tester

Der Runway Friction Tester (RFT) ist ein Fünftrad-Reibungsmessgerät, das direkt an einem Fahrzeug montiert und nicht als gezogener Anhänger konfiguriert ist. Das Messrad wird aus dem Fahrzeugkörper ausgefahren und arbeitet nach dem Fest-Schlupf-Bremsprinzip. Der RFT verwendet einen Reifen mit glatter Lauffläche der Größe 4.00-8 mit einem Fülldruck von 120 kPa.

Der Surface Friction Tester (SFT) ist funktional ähnlich wie der RFT, verwendet ebenfalls eine Fünftrad-Konfiguration mit Fest-Schlupf-Bremsung und denselben Reifenspezifikationen (4.00-8, 120 kPa). Beide Geräte können in ein spezielles Reibungsmessfahrzeug integriert oder als herausnehmbares System installiert werden.

Sowohl RFT als auch SFT liefern die Standardausgabeparameter: kontinuierliche Reibungsspur, 150-m-Segmentdurchschnitte und Drittelsegmentdurchschnitte. Sie sind mit Selbstbenetzungssystemen ausgestattet, die für 1 mm Wassertiefe bei allen Testgeschwindigkeiten kalibriert sind. Ein optionales Tastatursystem ermöglicht es dem Bediener, die Reibungsaufzeichnung mit Beobachtungen und Notizen während der Messung zu versehen.

Äquivalente Reibungswerte

Da verschiedene CFME-Typen unterschiedliche Messprinzipien, Reifengrößen, Reifendrücke und Schlupfverhältnisse verwenden, sind die von jedem Gerät erzeugten rohen Mu-Werte nicht direkt vergleichbar. Ein Mu-Wert von 0,50, gemessen mit einem Mu-Meter, ist nicht gleichwertig mit 0,50, gemessen mit einem GripTester oder Skiddometer. ICAO, FAA und andere Behörden haben Korrelationstabellen und Umrechnungsgleichungen entwickelt, die es ermöglichen, Reibungswerte verschiedener CFME-Typen auf einer gemeinsamen Basis zu vergleichen.

Der Flugplatzbetreiber muss sicherstellen, dass Reibungsmessungen durchgängig mit demselben CFME, kalibriert nach denselben Spezifikationen, durchgeführt werden, oder dass geeignete Korrelationsverfahren angewendet werden, wenn zwischen verschiedenen CFME-Typen gewechselt wird.

Reibungsmessverfahren

Die Startbahn-Reibungsmessung muss nach standardisierten Verfahren durchgeführt werden, die Wiederholbarkeit, Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der Ergebnisse im Zeitverlauf gewährleisten. ICAO Doc 9137 Teil 2 enthält detaillierte Verfahrensanforderungen.

Vorbereitende Maßnahmen

Vor jeder Reibungsmessung muss das CFME auf ordnungsgemäßen Betrieb und Kalibrierung überprüft werden. Die Ausrüstung muss gemäß den Herstellervorgaben gewartet und in einwandfreiem Betriebszustand sein. Das Reibungsmesssystem und alle Komponenten müssen innerhalb der vom Hersteller vorgegebenen Toleranzen kalibriert sein. Bei Selbstbenetzungssystemen muss die Wasserdurchflussrate überprüft werden, um die korrekte Wassertiefe von 1 mm gleichmäßig und konstant über den gesamten Geschwindigkeitsbereich zu gewährleisten.

Ein empfohlenes Verfahren ist die Überprüfung des CFME auf einem definierten Testbelagsabschnitt, der nicht für Flugzeugbetrieb genutzt wird, vor und nach jeder Reibungsmessung. Der Vergleich der Testabschnittswerte mit früheren Ergebnissen bietet eine sofortige Überprüfung der gleichbleibenden CFME-Leistung. Jede signifikante Abweichung von etablierten Basiswerten sollte eine Neukalibrierung und Untersuchung auslösen.

Das Wasserabgabesystem muss getestet und kalibriert werden. Die Wasserpumpe muss ausreichend Durchfluss liefern, um die spezifizierte Wassertiefe von 1 mm bei der maximalen Testgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Die erforderliche Durchflussrate hängt von der Testbreite (benetzte Breite vor dem Messreifen) und der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Bei einer typischen benetzten Breite von 25 mm bei 95 km/h beträgt die erforderliche Durchflussrate etwa 0,66 Liter pro Minute pro Millimeter Breite. Das Düsensystem muss das Wasser gleichmäßig über die gesamte Breite des Reifenaufstandsfelds verteilen.

Anforderungen an die Testgeschwindigkeit

Die Reibungsmessung wird bei spezifizierten Geschwindigkeiten durchgeführt, die den Betriebsgeschwindigkeiten der die Startbahn nutzenden Flugzeuge entsprechen. Die ICAO verlangt Tests bei Geschwindigkeiten von 40 bis 130 km/h. Die Standardtestgeschwindigkeit für Instandhaltungsplanungszwecke beträgt 95 km/h (ca. 51 Knoten) für Startbahnen, die von Strahlflugzeugen genutzt werden. Tests bei 65 km/h (ca. 35 Knoten) können ebenfalls zur Korrelation mit historischen Daten oder für Startbahnen durchgeführt werden, die hauptsächlich von Turboprop-Flugzeugen genutzt werden.

Die Testgeschwindigkeit beeinflusst direkt den gemessenen Reibungswert. Bei den meisten CFME-Typen nehmen die Reibungswerte mit zunehmender Geschwindigkeit auf nassem Belag ab – ein Phänomen, das als Geschwindigkeitsgradient bekannt ist. Eine Oberfläche, die bei 65 km/h einen Mu-Wert von 0,60 liefert, kann bei 130 km/h nur 0,40 liefern. Diese Geschwindigkeitsabhängigkeit ist eine kritische Überlegung bei der Bewertung von Reibungsdaten zu Sicherheitszwecken. Flugzeuge setzen mit deutlich höheren Geschwindigkeiten als 95 km/h auf – große Verkehrsflugzeuge können mit 120-160 Knoten (222-296 km/h) aufsetzen – was bedeutet, dass die Reibung bei Betriebsgeschwindigkeiten niedriger ist als die bei standardisierten Testgeschwindigkeiten gemessene Reibung.

Der Geschwindigkeitsgradient ist auf Oberflächen mit unzureichender Makrotextur steiler, da das Wasser bei höheren Geschwindigkeiten nicht schnell genug unter dem Reifenaufstandsfeld abfließen kann. Der Zusammenhang zwischen Textur, Geschwindigkeit und Reibung ist der grundlegende Grund, warum Makrotexturanforderungen neben Reibungsanforderungen bestehen.

Anforderungen an die Wassertiefe

Alle Reibungsmessungen zu Instandhaltungszwecken werden mit einer kontrollierten Wassertiefe von 1 mm durchgeführt, die unmittelbar vor dem Reibungsmessreifen aufgebracht wird. Dies simuliert nasse Startbahnbedingungen und liefert die aussagekräftigsten Reibungswerte zur Bestimmung, ob korrektive Instandhaltungsmaßnahmen erforderlich sind.

Die Wassertiefe von 1 mm wird durch präzise Steuerung der Wasserdurchflussrate in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten. Das elektronische Steuersystem des CFME passt die Pumpenleistung automatisch an, um die Zielwassertiefe unabhängig von Beschleunigung, Verzögerung oder Konstantfahrt zu halten. Das Selbstbenetzungssystem bezieht Wasser typischerweise aus einem Tank von 1.000 Litern oder mehr, was etwa 15 km ununterbrochene Messung bei 1 mm Tiefe ermöglicht.

Tests können auch auf natürlich nassen Startbahnen während oder unmittelbar nach Regenfällen durchgeführt werden, wenn die Wasserstände die Anforderung von 1 mm Tiefe erfüllen. Die natürliche Benetzung führt jedoch aufgrund von Niederschlagsintensitätsschwankungen, Entwässerungsmustern und Windeffekten zu Variabilität der Wassertiefe. Die Selbstbenetzung wird für konsistente, wiederholbare Ergebnisse stark bevorzugt.

Anforderungen an die Startbahnabdeckung

Die Reibungsmessung muss die gesamte Betriebslänge der Startbahn in definierten Spuren abdecken. Die ICAO verlangt Reibungsmessungen entlang dreier Längslinien auf der Startbahn: der Mitte der Startbahn (Mittellinie), der linken Radspur (ca. 3 Meter von der Mittellinie) und der rechten Radspur (ca. 3 Meter von der Mittellinie auf der gegenüberliegenden Seite). Bei Startbahnen, auf denen Flugzeuge typischerweise in eine bestimmte Richtung operieren, sollten die Radspuren den Hauptfahrwerkswegen der vorherrschenden Flugzeugtypen entsprechen.

Jede Spur muss in beide Richtungen getestet werden, um etwaige richtungsbedingte Unterschiede in den Reibungseigenschaften zu identifizieren. Die Reibungswerte für jedes 150-Meter-Segment jeder Spur werden separat gemeldet. Die Drittelsegmentdurchschnitte (Aufsetzzone, Mittelabschnitt und Ausroll-/Stoppbereich für jedes Startbahnende) werden ebenfalls berechnet und gemeldet.

Das Reibungsmessfahrzeug muss mit der Flugverkehrskontrolle koordinieren, um die Messung in Zeiten minimaler Verkehrsbeeinträchtigung zu planen. Der CFME-Bediener muss jederzeit Funkkontakt mit der Flugverkehrskontrolle halten und bereit sein, die Startbahn bei Bedarf sofort zu räumen.

Testdokumentation

Jeder Reibungstest erzeugt eine permanente Aufzeichnung, die Folgendes umfasst: die durchgehende grafische Spur der Reibungswerte entlang der Startbahnlänge, den durchschnittlichen Reibungswert für die ersten 100 Meter jeder Spur, Durchschnittswerte für jedes 150-Meter-Segment, Durchschnittswerte für jedes Drittelsegment, das Datum und die Uhrzeit des Tests, den verwendeten CFME-Typ und die Konfiguration, die Testgeschwindigkeit, Wassertiefe, Reifendruck, Umgebungstemperatur, Belagtemperatur sowie alle während der Messung vom Bediener gemachten Beobachtungen oder Anmerkungen. Diese Aufzeichnungen müssen für den von der nationalen Luftfahrtbehörde festgelegten Zeitraum, typischerweise mindestens fünf Jahre, aufbewahrt werden.

ICAO-Reibungsniveaukategorien

Die ICAO definiert drei unterschiedliche Reibungsniveauschwellenwerte, die den Rahmen für das Reibungsmanagement innerhalb eines Belag-Instandhaltungsprogramms bilden. Diese Schwellenwerte sind das Design Objective Level (DOL), das Maintenance Planning Level (MPL) und das Minimum Friction Level (MFL).

Design Objective Level (DOL)

Das Design Objective Level ist der Reibungswert, der auf einer neuen oder sanierten Startbahn erreicht oder überschritten werden muss, bevor sie in Betrieb genommen wird. Der DOL stellt das Reibungsleistungsziel für neu gebaute Oberflächen dar und liefert die anfängliche Basislinie, von der aus die Reibungsverschlechterung im Zeitverlauf gemessen wird. Neue Beläge müssen durch Abnahmetests Reibungswerte auf oder über dem DOL nachweisen, bevor die Startbahn für den Betrieb freigegeben wird.

Die DOL-Werte variieren je nach CFME-Typ. Ein typischer DOL für das Mu-Meter bei 65 km/h beträgt 0,52, während für das Skiddometer bei 95 km/h der DOL etwa 0,60 beträgt. Der spezifische DOL für einen bestimmten Flughafen sollte von der nationalen Luftfahrtbehörde basierend auf dem CFME-Typ, der Testgeschwindigkeit und den örtlichen Gegebenheiten festgelegt werden.

Maintenance Planning Level (MPL)

Das Maintenance Planning Level ist der Reibungswert, unter dem der Flugplatzbetreiber die Planung korrektiver Instandhaltungsmaßnahmen einleiten sollte. Wenn Reibungsmessungen durchgängig Werte auf oder unter dem MPL zeigen, sollte der Betreiber mit der Planung von Gummiabtrag, Nachstrukturierung oder anderen Wiederherstellungsarbeiten beginnen. Das Ziel der Festlegung des MPL über dem MFL besteht darin, ausreichend Zeit für die Instandhaltungsplanung und -durchführung zu lassen, bevor die Reibung auf das minimal akzeptable Niveau abfällt.

Der MPL bietet einen Sicherheitspuffer zwischen dem Planungsschwellenwert und dem minimal akzeptablen Niveau. Sobald die Reibung den MPL erreicht, sollte der Betreiber einen Instandhaltungsplan bereit und Ressourcen zugewiesen haben, um die Reibung wiederherzustellen, bevor der MFL erreicht wird. Der typische MPL für das Mu-Meter bei 65 km/h beträgt 0,44, verglichen mit dem MFL von 0,38.

Minimum Friction Level (MFL)

Das Minimum Friction Level ist der Reibungswert, unter dem korrektive Instandhaltungsmaßnahmen ergriffen werden müssen und unter dem die Startbahn bei Nässe als potenziell rutschig gelten kann. Wenn Reibungsmessungen an irgendeinem Punkt entlang der Startbahn unter den MFL fallen, muss der Flugplatzbetreiber sofortige Korrekturmaßnahmen ergreifen und die Flugberatungsdienste per NOTAM benachrichtigen, dass die Startbahn bei Nässe rutschig sein kann.

Der MFL stellt die minimal akzeptable Reibung für den sicheren Flugzeugbetrieb unter nassen Bedingungen dar. Eine Startbahn mit Reibung unterhalb des MFL auf einem wesentlichen Teil ihrer Oberfläche sollte für Betriebsbeschränkungen oder Sperrung in Betracht gezogen werden, bis Korrekturmaßnahmen die Reibung auf akzeptable Werte wiederherstellen können.

Reibungskategorie-Beschreibungen

Zusätzlich zu den drei quantitativen Schwellenwerten verwendete die ICAO historisch fünf qualitative Reibungskategorien für Meldezwecke. Obwohl diese zugunsten des Global Reporting Format (GRF) und des RCAM-Systems auslaufen, bleiben sie für das Instandhaltungsmanagement relevant:

Das neuere RCAM-basierte Meldewesen im Rahmen des ICAO Global Reporting Format verwendet Startbahnzustandscodes (RWYCC) von 0 bis 6 anstelle dieser reibungsbasierten Kategorien. Für Instandhaltungsmanagementzwecke – die primäre Anwendung der CFME-Reibungsmessung – bleibt das Dreischwellen-System (DOL, MPL, MFL) jedoch weit verbreitet.

ICAO-Anforderungen an die Reibungsmessung

ICAO Annex 14, Band I, Kapitel 10, Abschnitt 10.2 – Beläge, legt den regulatorischen Rahmen für die Startbahn-Reibungsmessung fest. Die Anforderungen gelten für alle befestigten Startbahnen, die von Strahlflugzeugen genutzt werden, mit empfohlener Anwendung auf Startbahnen, die von schweren Turboprop-Flugzeugen genutzt werden (maximale zertifizierte Startmasse von 15.000 kg oder mehr).

Testhäufigkeit

Die Häufigkeit der Reibungsmessung wird durch das jährliche Volumen der Flugbewegungen auf der Startbahn bestimmt. Die ICAO empfiehlt folgende Mindesthäufigkeiten:

Für Turboprop-Betrieb mit einer MCTOW von 15.000 kg oder mehr: weniger als 15 Bewegungen pro Tag – Tests alle 5 Jahre; 16 bis 30 Bewegungen pro Tag – Tests alle 3 Jahre; 31 bis 90 Bewegungen pro Tag – Tests jährlich. Für Startbahnen, die von Turboprops unter diesem Gewicht genutzt werden, werden Tests mindestens alle 3 Jahre empfohlen.

Der Flugplatzbetreiber kann die Testhäufigkeit basierend auf historischen Trenddaten anpassen. Wenn die Reibungsverschlechterung schneller als erwartet eintritt, sollte die Häufigkeit erhöht werden. Bleiben die Reibungswerte stabil deutlich über dem MPL, kann der Betreiber eine Verlängerung des Intervalls in Betracht ziehen, sofern eine ausreichende Begründung dokumentiert wird.

Tests nach Instandhaltungsmaßnahmen

Reibungsmessungen müssen nach jeder signifikanten Instandhaltungsmaßnahme an der Startbahnoberfläche durchgeführt werden, auch wenn die Maßnahme nicht darauf abzielte, die Reibungseigenschaften zu beeinflussen. Dies umfasst Gummiabtrag, Rillung, Nachstrukturierung, Rissversiegelung, Asphaltflicken, Überzüge, Oberflächenbehandlungen und chemische Sanierungsmaßnahmen. Die Tests sollten, wann immer möglich, durchgeführt werden, bevor die Startbahn wieder in Betrieb genommen wird, oder so bald wie möglich danach.

Wenn die Reibungsmessung nach der Instandhaltung Werte unter akzeptablen Niveaus ergibt, sollten im Laufe der Zeit zusätzliche Tests durchgeführt werden, um festzustellen, ob sich die Reibungswerte verbessern (da neue Oberflächen manchmal eine Einlaufzeit benötigen), stabil bleiben oder zusätzliche Korrekturmaßnahmen erfordern.

Tests nach Meldungen schlechter Bremsleistung

Wenn Piloten eine schlechte Bremsleistung auf einer trockenen oder feuchten (nicht verunreinigten) Startbahn melden, sollte eine Reibungsmessung zur Überprüfung des Zustands durchgeführt werden. Pilotenmeldungen der Bremsleistung – klassifiziert als GOOD, GOOD-TO-MEDIUM, MEDIUM, MEDIUM-TO-POOR, POOR oder NIL – liefern einen betrieblichen Hinweis auf die Bremsleistung, der möglicherweise Oberflächenreibungsmängel identifiziert, die bei der visuellen Inspektion nicht erkennbar sind. Anhaltende Meldungen schlechter Bremsleistung rechtfertigen eine sofortige Reibungsmessung, selbst wenn die Startbahn visuell akzeptabel erscheint.

Tests für neue und sanierte Startbahnen

Neue Startbahnoberflächen und sanierte Oberflächen (Überzüge, Rillungen, PFC-Anwendungen) müssen vor der Inbetriebnahme einer Abnahmereibungsmessung unterzogen werden. Die Oberfläche muss das Design Objective Level (DOL) durch Tests unter kontrollierten Nassbedingungen bei der geeigneten Geschwindigkeit erreichen oder überschreiten. Die Tests sollten auf einer sauberen Oberfläche (frei von Nachbehandlungsmitteln, Staub oder Bauschutt) nach der erforderlichen Aushärtezeit durchgeführt werden.

Bei gerillten Startbahnen überprüft die Abnahmereibungsmessung sowohl die Rillengeometrie (Tiefe, Breite, Abstand) als auch die Oberflächenreibung zwischen den Rillen, um die Spezifikationsanforderungen zu erfüllen. Bei porösen Reibungsschichten (PFC) wird durch Tests überprüft, ob die Reibungswerte den DOL erreichen und die Permeabilitätseigenschaften für die Wasserableitung durch die Belagstruktur ausreichend sind.

Startbahnzustandsbewertungsmatrix und Global Reporting Format

Die Startbahnzustandsbewertungsmatrix (RCAM) ist ein standardisiertes Klassifizierungswerkzeug, das von der ICAO im Rahmen des Global Reporting Format (GRF) entwickelt wurde und international im November 2021 in Kraft trat. Die RCAM stellt eine direkte Beziehung zwischen beobachteten Startbahnoberflächenzuständen – einschließlich Verunreinigungstyp und -tiefe – und der erwarteten Bremsleistung eines Flugzeugs her.

Die RCAM weist jedem Segment der Startbahn basierend auf der Oberflächenzustandsbewertung einen Startbahnzustandscode (RWYCC) von 0 bis 6 zu:

Die RCAM gilt für verunreinigte und nasse Startbahnbedingungen zu operativen Meldezwecken. Sie ersetzt nicht die CFME-Reibungsmessung, die das Werkzeug für das Instandhaltungsmanagement auf trockenen und nassen Startbahnen bleibt. Für die operative Weitergabe von Informationen über den Startbahnzustand hat die RCAM jedoch die Praxis ersetzt, Mu-Werte direkt an Flugbesatzungen zu melden.

Die ICAO hat festgestellt, dass keine durchgängige Korrelation zwischen CFME-Mu-Werten und der Bremsleistung von Flugzeugen auf verunreinigten Oberflächen besteht. Die RCAM ist darauf ausgelegt, Flugbesatzungen eine bessere Indikation der erwarteten Bremsleistung basierend auf Verunreinigungstyp, -tiefe und -temperatur anstelle von Reibungsmesswerten zu geben.

Zusammenhang zwischen Reibung und Oberflächentextur

Die Startbahn-Reibung wird grundlegend durch die Oberflächentextur des Belags auf zwei verschiedenen Skalen bestimmt: Mikrotextur und Makrotextur. Beide Skalen müssen ausreichend sein, damit die Startbahn unter nassen Bedingungen eine akzeptable Reibungsleistung bietet.

Mikrotextur

Die Mikrotextur bezieht sich auf die submillimetergenaue Oberflächenrauheit einzelner Gesteinskörnungen, die auf der Belagoberfläche freiliegen. Diese feinskalige Textur wird durch die mineralogische Zusammensetzung der im Belag der Deckschicht verwendeten Gesteinskörnungen bestimmt. Die Mikrotextur sorgt für die molekulare Haftung zwischen dem Reifengummi und der Belagoberfläche – den Mechanismus, der auf trockenen und nassen Oberflächen Reibung erzeugt.

Die Mikrotextur wird im Labor durch den Polished Stone Value (PSV)-Test gemessen (EN 1097-8, BS 812, ASTM D3319). Gesteinskörnungen mit höherem PSV – typischerweise solche mit harten, kantigen Mineralbestandteilen wie Quarz, Feldspat und anderen Silikatmineralien – behalten ihre Mikrotextur länger unter der polierenden Wirkung des Verkehrs. Kalksteinkörnungen haben dagegen einen niedrigen PSV und können innerhalb von Monaten nach Verkehrsfreisetzung glatt poliert werden.

Wenn Flugzeugreifen wiederholt über dieselbe Oberfläche fahren, werden die Gesteinskörnungen poliert – die Mikrotextur wird durch die mechanische Einwirkung des Gummis, der über die Steinoberfläche gleitet, abgetragen. Diese Politur ist am stärksten in den Aufsetzzonen, wo Flugzeuge zuerst Kontakt mit der Startbahn haben, während die Reifen noch nicht auf Geschwindigkeit hochgelaufen sind, was erhebliche Gleitreibung und Wärme erzeugt. Das Ergebnis ist eine fortschreitende Verringerung der Mikrotextur und eine entsprechende Verringerung der Reibung, insbesondere auf nassen Oberflächen.

Makrotextur

Die Makrotextur bezieht sich auf die größeren Oberflächenunregelmäßigkeiten mit Wellenlängen von 0,5 mm bis 50 mm. Die Makrotextur ist die Oberflächeneigenschaft, die Drainagewege für Wasser schafft, das unter dem Reifenaufstandsfeld während nasser Betriebsbedingungen entweichen kann. Ohne ausreichende Makrotextur bleibt ein Wasserfilm zwischen Reifen und Belag eingeschlossen, was zu Aquaplaning führt – dem vollständigen Verlust des Reifen-Belag-Kontakts.

Die Makrotextur wird mit verschiedenen Methoden gemessen. Der volumetrische Patchtest (Sandpatch-Methode) (ASTM E965, EN 13036-1) misst die mittlere Texturtiefe (MTD), indem ein bekanntes Volumen Sand oder Glasperlen auf der Oberfläche verteilt und die abgedeckte Fläche gemessen wird. Das Laserprofilometer misst die mittlere Profiltiefe (MPD), indem die Oberfläche mit einem Laser abgetastet wird, um ein zweidimensionales Profil der Textur zu erstellen. Das Ausströmungsmessgerät misst die Zeit, die Wasser benötigt, um aus einem versiegelten Zylinder auf der Belagoberfläche abzufließen.

Die ICAO empfiehlt eine minimale MTD von 1,0 mm für neue Startbahnen und 0,8 mm für bestehende Startbahnen. Wenn die MTD unter 0,4 mm fällt, besteht für die Startbahn ein deutlich erhöhtes Aquaplaning-Risiko bei Nässe. Unter 0,25 mm gilt die Oberfläche als poliert und es sind Korrekturmaßnahmen erforderlich. Der Zusammenhang zwischen Makrotextur und Reibung ist nichtlinear – kleine Zunahmen der Texturtiefe am unteren Ende des Bereichs führen zu überproportional großen Verbesserungen der Nassreibung.

Querrillung

Die Querrillung ist speziell darauf ausgelegt, Makrotextur auf Startbahnbelägen zu erzeugen. Rillen werden in regelmäßigen Abständen senkrecht zur Fahrtrichtung in die ausgehärtete Belagoberfläche geschnitten. Typische Rillenabmessungen sind 4 bis 6 mm Tiefe, 4 bis 8 mm Breite und 25 bis 38 mm Mittenabstand. Die Rillung schafft Drainagekanäle, die Wasser seitlich unter dem Reifenabdruck entweichen lassen.

Das FAA Advisory Circular AC 150/5320-12C enthält Standards für die Startbahnrillung. Auf Asphaltbelägen werden Rillen mit einer Betonsäge geschnitten, die mit mehreren Diamantklingen auf einer einzigen Welle bestückt ist. Auf Betonbelägen werden Rillen entweder in die ausgehärtete Oberfläche geschnitten (Nachrüstrillung) oder während des Baus im plastischen Beton geformt (zeitgesteuerte Rillung). Studien haben gezeigt, dass die Rillung Unfälle auf nassen Startbahnen um bis zu 80 % reduzieren kann.

Poröse Reibungsschicht

Die poröse Reibungsschicht (PFC) ist eine Asphaltdeckschicht, die mit einer offengestuften Gesteinskörnungszusammensetzung ausgelegt ist, die miteinander verbundene Luftporen (typischerweise 15-22 % Luftporengehalt) in der gesamten Belagschichtdicke erzeugt. Wasser auf der Startbahnoberfläche drainiert vertikal durch die PFC-Schicht und dann lateral innerhalb der Schicht zum Belagrand oder zur darunter liegenden undurchlässigen Schicht.

PFC bietet eine überlegene Reibungsleistung auf nassen Startbahnen, da Wasser fast augenblicklich von der Reifen-Belag-Grenzfläche entfernt wird – es besteht keine Notwendigkeit, dass Wasser seitlich durch Makrotexturrillen entweicht. Dies macht PFC-Oberflächen besonders effektiv für Startbahnen in niederschlagsreichen Gebieten. Die PFC-Schicht ist typischerweise 25 bis 50 mm dick und wird auf einer darunter liegenden dichtgestuften Asphaltschicht mit einem polymermodifizierten Bindemittel zur Verbesserung der Haltbarkeit aufgebracht.

PFC-Oberflächen haben einige Einschränkungen. Die offene Porenstruktur kann sich im Laufe der Zeit mit Gummiablagerungen und Schmutz zusetzen, was eine regelmäßige Reinigung durch Hochdruckwasserspülung erfordert. PFC kann eine kürzere Nutzungsdauer als dichtgestufte Oberflächen haben, aufgrund der Oxidation der dünnen Bindemittelfilme, die die Gesteinskörnungen beschichten. In kalten Klimazonen kann PFC Frost-Tau-Schäden erleiden, wenn die Poren mit Wasser gesättigt sind, das anschließend gefriert.

Gummiabtrag und Reibungswiederherstellung

Gummiablagerungen auf Startbahnbelägen sind die häufigste Ursache für Reibungsverschlechterungen auf Flughafenstartbahnen. Jede Flugzeuglandung hinterlässt eine dünne Gummischicht von den Reifen auf der Belagoberfläche, hauptsächlich in der Aufsetzzone – dem Bereich, der sich etwa 300 bis 500 Meter von der Startbahnschwelle erstreckt, wo die meisten Landungen stattfinden. Nach Tausenden von Betriebszyklen baut sich dieses Gummi zu einer dichten, verdichteten Schicht auf, die die Makrotexturvertiefungen füllt und die Gesteinsmikrotextur bedeckt, wodurch die Fähigkeit der Oberfläche, unter nassen Bedingungen Reibung zu erzeugen, drastisch reduziert wird.

Mechanismen der Gummiablagerung

Wenn ein Flugzeug aufsetzt, rotieren seine Hauptreifen nicht mit der für die Fluggeschwindigkeit erforderlichen Drehzahl – sie werden durch die Reibung zwischen Reifen und Startbahn während der ersten Umdrehungen auf die entsprechende Drehzahl hochgeschleudert. Dieser Hochlaufprozess erzeugt erhebliche Wärme und hinterlässt eine Schicht aus verdampftem und teilweise geschmolzenem Gummi auf der Belagoberfläche. Aufeinanderfolgende Landungen verdichten und bauen diese Schicht auf und erzeugen einen dichten, dunklen Film, der in stark genutzten Aufsetzzonen Dicken von 0,5 bis 3 mm erreichen kann.

Der physikalische Mechanismus, durch den Gummi die Reibung verringert, umfasst sowohl Mikrotextur- als auch Makrotexturwirkungen. Der Gummi film bedeckt die scharfe Mikrotextur der Gesteinskörnungen, verhindert den direkten Kontakt des Reifengummis mit der Steinoberfläche und verringert die adhäsive Komponente der Reibung. Gleichzeitig füllt der Gummi die Makrotexturvertiefungen, verringert die Fähigkeit des Belags, Wasser unter dem Reifenaufstandsfeld zu drainieren, und erhöht das Aquaplaning-Risiko. Eine Startbahn mit erheblichen Gummiablagerungen kann Reibungsminderungen von 30-50 % gegenüber einer sauberen Oberfläche desselben Belagtyps aufweisen.

Methoden des Gummiabtrags

Die am weitesten verbreitete und effektivste Methode zum Gummiabtrag ist das Ultrahochdruck-Wasserstrahlen (UHPW). Dieses Verfahren verwendet Wasserdrücke von 8.000 bis 14.500 psi (550 bis 1.000 bar), die durch spezielle Düsen abgegeben werden, die auf einem Fahrzeug montiert sind, das die Startbahn mit kontrollierter Geschwindigkeit befährt. Der Wasserstrahl wird in einem Winkel auf die Belagoberfläche gerichtet, der optimiert ist, um die Gummischicht vom Belag abzuscheren, ohne die darunter liegende Gesteinskörnung oder das Bindemittel zu beschädigen.

UHPW-Systeme arbeiten typischerweise mit Durchflussraten von 20 bis 30 Gallonen pro Minute pro Düse, wobei mehrere Düsen über die Breite des Reinigungsfahrzeugs angeordnet sind. Die Reinigungsrate beträgt etwa 278 m² pro Stunde pro Einheit. Für eine typische Startbahn-Aufsetzzone von 500 Metern mal 30 Metern (15.000 m²) würde eine einzelne Einheit etwa 54 Stunden Reinigungszeit benötigen. Mehrere parallel arbeitende Einheiten können die Zeit entsprechend verkürzen.

Alternative Methoden des Gummiabtrags umfassen:

Chemische Entfernung mit biologisch abbaubaren Lösungsmitteln, die die Gummischicht aufweichen und emulgieren, die dann mit Wasser abgewaschen wird. Chemische Methoden sind langsamer als UHPW und werfen Umweltbedenken hinsichtlich des Abflusses in Entwässerungssysteme auf. Sie werden typischerweise nur eingesetzt, wenn UHPW nicht verfügbar ist oder bei leichten Gummiablagerungen.

Mechanische Entfernung mit Abrasivstrahl- oder Kugelstrahlgeräten. Diese Methoden traben die Gummischicht physikalisch von der Belagoberfläche ab, entfernen jedoch auch eine dünne Schicht des Belags selbst, was möglicherweise die Nutzungsdauer der Deckschicht verkürzt. Die mechanische Entfernung wird im Allgemeinen für kritische Startbahnoberflächen nicht empfohlen.

Hochdruckwasser mit erhitztem Wasser – einige Systeme erhitzen das Wasser auf 80-90°C (176-194°F), um die Gummischicht vor der Hochdruckentfernung aufzuweichen. Das erhitzte Wasser verbessert die Abtragseffizienz für starke, gealterte Gummiablagerungen, die im Laufe der Zeit hart und spröde geworden sind.

Überprüfung nach dem Abtrag

Nach dem Gummiabtrag muss eine Reibungsmessung durchgeführt werden, um zu überprüfen, ob die Reibungswerte auf akzeptable Niveaus wiederhergestellt wurden. Die Reibungswerte nach dem Abtrag sollten auf oder über dem Maintenance Planning Level (MPL) für den verwendeten CFME-Typ und die Geschwindigkeit liegen. Bleiben die Reibungswerte nach dem Gummiabtrag unter dem MPL, können zusätzliche Reinigungsdurchgänge oder alternative Wiederherstellungsmethoden erforderlich sein.

Die Reibungsmessung nach dem Abtrag dient auch dazu, eine neue Trendbasislinie für die gereinigte Oberfläche zu etablieren. Die Reibungswerte unmittelbar nach der Reinigung stellen die maximale Reibung dar, die von der vorhandenen Mikrotextur und Makrotextur des Belags erreichbar ist. Wenn dieser Maximalwert unter dem DOL liegt, deutet dies darauf hin, dass sich der Belag selbst über das hinaus verschlechtert hat, was allein durch Gummiabtrag wiederhergestellt werden kann, und eine Oberflächennachstrukturierung oder Belagserneuerung erforderlich sein kann.

Nachstrukturierung

Wenn der Gummiabtrag allein nicht ausreicht, um die Reibung auf akzeptable Niveaus wiederherzustellen, kann eine Oberflächennachstrukturierung erforderlich sein. Zu den Nachstrukturierungsmethoden gehören:

Kugelstrahlen – Schleudern von Stahlkies auf die Belagoberfläche, um eine dünne Bindemittelschicht zu entfernen und frische Gesteinskörnung freizulegen. Dieser Prozess schafft neue Mikrotextur auf den freigelegten Gesteinsoberflächen.

Diamantschleifen – Verwenden von diamantbesetzten Schneidköpfen, um eine dünne Schicht der Belagoberfläche zu entfernen und eine gleichmäßige Textur mit kontrollierter Makrotexturtiefe zu erzeugen. Diese Methode wird häufig auf Betonbelägen angewendet.

Fräsen – Verwenden einer rotierenden Trommel mit Hartmetallschneidzähnen, um die obere Schicht des Belags zu entfernen und eine texturierte Oberfläche zu erzeugen. Das Fräsen entfernt 10-25 mm der Deckschicht und wird typischerweise eingesetzt, wenn die Oberfläche stark poliert oder beschädigt ist.

Cape Seal – Auftragen einer Chip Seal (Gesteinskörnung eingebettet in eine Asphaltbindemittelschicht), bedeckt mit einer Schlämme, die sowohl erneuerte Mikrotextur als auch Makrotextur bietet.

Visuelle Inspektion versus Reibungsmessung

Es besteht ein kritischer Unterschied zwischen der visuellen Oberflächenzustandsinspektion und der quantitativen Reibungsmessung. Diese beiden Bewertungsmethoden erfüllen komplementäre, aber grundlegend unterschiedliche Rollen im Flughafen-Belag-Instandhaltungsmanagement.

Was jede Methode bietet

Visuelle Inspektion – durchgeführt mit Systemen wie TarmacView oder durch manuelle Inspektion durch geschultes Personal – liefert eine Bewertung des Oberflächenzustands, die Folgendes umfasst: Identifizierung und Klassifizierung von Oberflächenschäden (Risse, Abrieb, Spurrillen, Ausbluten, Aufschieben), Bewertung des Ausmaßes und der Dicke von Gummiablagerungen, Beurteilung des Kornabriebs (Verlust der Mikrotextur), Messung der Makrotexturtiefe, Erkennung von Verunreinigungen durch Kraftstoff-/Ölverschmutzung, Identifizierung von Entwässerungsmängeln und Standwasserstellen sowie strukturelle Zustandsbewertung.

Reibungsmessung – durchgeführt mit CFME – liefert: quantitative Reibungskoeffizienten (Mu-Werte) entlang der gesamten Startbahnlänge, segmentspezifische Reibungsdurchschnitte zur Identifizierung lokalisierter Defizite, geschwindigkeitsabhängige Reibungseigenschaften (Geschwindigkeitsgradient), Trends der Reibungsverschlechterung im Zeitverlauf, Überprüfung der Wirksamkeit des Gummiabtrags sowie Zertifizierung neuer Oberflächen, die die Designziele erfüllen.

Warum visuelle Inspektion die Reibungsmessung nicht ersetzen kann

Der Reibungskoeffizient kann nicht aus dem visuellen Erscheinungsbild geschätzt werden. Eine Belagoberfläche, die rau und texturiert erscheint, kann unzureichende Mikrotextur aufweisen, um bei Nässe Haftung zu bieten. Umgekehrt kann eine glatt erscheinende Oberfläche eine hervorragende Makrotextur aufweisen, die eine ausreichende Nassreibung bietet. Die Beziehung zwischen visuellem Erscheinungsbild und tatsächlicher Reibungsleistung ist komplex und nichtlinear, beeinflusst durch Faktoren, die nicht visuell beurteilt werden können: die mineralogische Zusammensetzung der Gesteinskörnungen (bestimmt die Mikrotexturretention), die Dicke des Bindemittelfilms, der die Gesteinskörnungen bedeckt, das Vorhandensein unsichtbarer Verunreinigungen (mikroskopische Gummifilme, Ölrückstände) und die tatsächliche Drainagekapazität der Makrotextur bei Betriebsgeschwindigkeiten.

Die ICAO-Spezifikationen erfordern beide Methoden. Anhang 14 Kapitel 10 schreibt regelmäßige Inspektionen zur Identifizierung von Oberflächenzustandsänderungen UND periodische Reibungsmessungen zur quantitativen Bewertung vor. Das Inspektionsprogramm muss sowohl strukturelle als auch funktionale Belagverschlechterungen behandeln. Die Reibungsmessung befasst sich mit der funktionalen Leistung, während die visuelle Inspektion sowohl den strukturellen als auch den funktionalen Zustand behandelt.

Der TarmacView-Ansatz

TarmacView bietet eine visuelle Oberflächenqualitätsbewertung, die die CFME-Reibungsmessung ergänzt. Das TarmacView-System erfasst hochauflösende Bilder der Startbahnoberfläche, verarbeitet die Bilder mit fortschrittlicher Computer Vision und Algorithmen des maschinellen Lernens und erstellt quantitative Bewertungen des Oberflächenzustands, darunter: Gummiablagerungskartierung, die Ausmaß und Schweregrad der Gummiablagerung auf der gesamten Startbahnoberfläche zeigt, Makrotexturbewertung basierend auf Bildtexturanalyse, Erkennung von Kornabrieb, der Bereiche identifiziert, in denen Mikrotextur verloren gegangen ist, Klassifizierung und Kartierung von Oberflächenschäden sowie Verschlechterungstrendanalyse aus wiederholten Erhebungen.

Das TarmacView-System kann Bereiche identifizieren, in denen die Reibungsmessung priorisiert werden sollte – zum Beispiel Zonen mit starker Gummiablagerung, sichtbarem Kornabrieb oder Standwasser-Entwässerungsproblemen. Es bietet auch ein Mittel zur Überwachung der Wirksamkeit des Gummiabtrags und anderer korrektiver Instandhaltungsmaßnahmen zwischen den Reibungsmesszyklen.

Der empfohlene Ansatz ist ein kombiniertes Bewertungsprogramm: regelmäßige visuelle Inspektionen (täglich, wöchentlich) mit TarmacView zur Überwachung des Oberflächenzustands und Trendanalyse, periodische Reibungsmessungen (monatlich bis jährlich basierend auf dem Verkehrsvolumen) zur quantitativen Mu-Wert-Messung sowie gezielte Reibungsmessungen nach visueller Identifizierung spezifischer Oberflächenverschlechterungen oder nach korrektiven Instandhaltungsmaßnahmen.

Reibungsmessung für neue und sanierte Startbahnen

Die Abnahmereibungsmessung ist eine kritische Anforderung für Neubau- und Sanierungsprojekte von Startbahnen. Die Tests überprüfen, ob die fertiggestellte Oberfläche das Design Objective Level (DOL) erreicht, bevor die Startbahn für den Flugbetrieb freigegeben wird.

Zeitpunkt der Abnahmetests

Abnahmereibungsmessungen sollten nach Abschluss aller Bauarbeiten und ausreichender Aushärtezeit des Belags durchgeführt werden. Bei Asphaltbelägen bedeutet dies typischerweise eine Wartezeit von mindestens 30 Tagen nach dem Einbau, um dem Bindemittel eine vollständige Aushärtung zu ermöglichen und eventuelle Oberflächenöle oder Baustellenrückstände durch Verkehr oder Reinigung entfernen zu lassen. Bei Betonbelägen hängt die Aushärtezeit von der Betonmischung und den Umgebungsbedingungen ab, beträgt aber typischerweise mindestens 28 Tage.

Die Oberfläche muss vor den Abnahmetests gründlich gereinigt werden. Alle Baustellenrückstände, Staub, Nachbehandlungsmittel und loses Material müssen entfernt werden. Die Tests sollten auf einer trockenen Oberfläche mit dem CFME-Selbstbenetzungssystem durchgeführt werden, das die kontrollierte Wassertiefe von 1 mm liefert. Tests können auf einer natürlich nassen Oberfläche durchgeführt werden, wenn Regen eine gleichmäßige Wasserbedeckung über die gesamte Startbahn bietet, aber die Selbstbenetzung wird aus Gründen der Konsistenz bevorzugt.

Testspezifikationen für neue Startbahnen

Neue Startbahnoberflächen müssen über die gesamte Länge und Breite des Belags Reibungswerte auf oder über dem DOL nachweisen. Der spezifische DOL wird von der nationalen Luftfahrtbehörde basierend auf dem CFME-Typ und der Testgeschwindigkeit festgelegt. Zum Beispiel:

Wenn ein 150-Meter-Segment der neuen Startbahn den DOL nicht erreicht, muss die Ursache untersucht werden. Mögliche Ursachen sind: unzureichende Verdichtung oder Bindemittelgehalt bei Asphaltbelägen, unzureichende Rillentiefe oder falscher Rillenabstand, Kornabrieb durch Bauverkehr oder frühen Betrieb, Verunreinigung durch Baumaterialien oder -geräte oder das Vorhandensein von Oberflächenfeuchtigkeit, Nachbehandlungsmitteln oder Bindemittelfilmen.

Testspezifikationen für sanierte Startbahnen

Bei sanierten Oberflächen (Überzüge, Rillungen, PFC-Anwendungen) besteht die Abnahmeanforderung typischerweise darin, dass die Reibungswerte den DOL erreichen oder überschreiten. Bei Oberflächen, bei denen die Belagstruktur nicht ersetzt wird – wie etwa Gummiabtrag gefolgt von Nachstrukturierung – besteht das Abnahmekriterium jedoch darin, dass die Reibungswerte über dem MPL wiederhergestellt sind. Der DOL kann auf einem gealterten Belag, bei dem die Gesteinsmikrotextur durch Politur dauerhaft verloren gegangen ist, auch nach Gummiabtrag und Nachstrukturierung möglicherweise nicht erreichbar sein.

Fazit

Die Startbahn-Reibungsmessung ist ein obligatorischer sicherheitskritischer Bestandteil von Flughafen-Belag-Instandhaltungsprogrammen weltweit. Die Messung liefert eine quantitative Bestimmung des Reibungskoeffizienten zwischen einem standardisierten Testreifen und der Startbahnoberfläche unter kontrollierten Nassbedingungen und ermöglicht es Flugplatzbetreibern, Verschlechterungen zu erkennen, Instandhaltungsmaßnahmen zu planen, die Wiederherstellung zu überprüfen und die Anforderungen des ICAO Annex 14 zu erfüllen.

Die Schlüsselelemente eines umfassenden Startbahn-Reibungsmanagementprogramms umfassen: Auswahl und Wartung zugelassener CFME, die den betrieblichen Anforderungen des Flughafens entsprechen, Festlegung von Testhäufigkeiten basierend auf dem Flugbewegungsvolumen, konsequente Anwendung standardisierter Testverfahren (95 km/h, 1 mm Wassertiefe, drei Längsspuren), Überwachung von Reibungstrends anhand festgelegter Schwellenwerte (DOL, MPL, MFL), Korrelation von Reibungsdaten mit visuellen Oberflächenzustandsbewertungen, Planung und Überprüfung von Gummiabtrag und Nachstrukturierung sowie Dokumentation und Aufbewahrung aller Reibungstestaufzeichnungen.

Die Komplementarität der visuellen Inspektion – wie sie durch die fortschrittliche Bildgebungs- und Analyseplattform von TarmacView bereitgestellt wird – mit der quantitativen CFME-Reibungsmessung bietet den umfassendsten Ansatz für das Startbahnoberflächensicherheitsmanagement und stellt sicher, dass sowohl der beobachtbare Zustand als auch die funktionale Reibungsleistung der Startbahn während der gesamten Belagnutzungsdauer auf akzeptablen Niveaus gehalten werden. +++