Universiẗat, Diss., 2003--Bonn.

Techn. Hochsch., Diss., 1998--Aachen.

Cell culture models are helpful tools to study inflammatory diseases, like rheumatoid arthritis (RA), osteoarthritis (OA), arteriosclerosis or asthma, which are linked to increased matrix metalloproteinase (MMP) activity. Such cell culture models often focus on the secretion of cytokines and growth factors or the direct effects of disease on tissue destruction. Even though the crucial role of MMPs in inflammatory diseases is known, the results of MMP studies are contradictious and the use of MMPs as biomarkers is inconsistent. MMPs play an important role in disease pathology, as they are involved in elastin degradation in the walls of alveoli in chronic obstructive pulmonary disease (COPD), tumor angiogenesis and metastasis and in cartilage and bone degradation in arthropathies. In RA and OA MMPs are secreted by osteocytes, synoviocytes, and by infiltrating immune cells in response to the increased concentration of inflammatory mediators, like growth factors and cytokines. MMPs are zinc and calcium-dependent proteinases and play an important role in physiological and pathological extracellular matrix (ECM) turn over. Their substrate specificity gives them the ability to degrade all major ECM components, like aggrecan, elastin, gelatin, fibronectin and all types of collagen even the triple helix of collagen monomers. The ECM consists of two large three-dimensional cross-linked macromolecule classes: one are fibrous proteins, like collagen and elastin fibers that are responsible for ECM’s structure, tensile strength, resiliency, reversible extensibility, and deformability and the second class is comprised of proteoglycans composed of glycosaminoglycan (GAG) chains covalently attached to protein cores that are multifunctionally involved in signaling pathways and cell interactions. ECM is present within all tissues and organs and changes in ECM structure contribute to pathogenesis, e.g. wounded and fibrotic tissue, COPD or tumours. This thesis primarily focuses on the development of a diagnostic peptide system, that enables to gain information on MMP activity from ECM by deploying the isobaric mass encoding strategy. The core element of the developed system is an isotopically labelled peptide sequence (mass tag), that is released in response to elevated levels of MMPs and allows multiplexed detection in tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The mass reporters possess a modular structure with different functionalities. C-terminal either a transglutaminase (TG) recognition sequence or a high molecular weight polyethylene glycol (PEG) moiety was attached to immobilize the mass reporters covalently or physically at the injection site. The following matrix metalloproteinase substrate sequence (MSS) is incorporated in two different versions with different sensitivity to MMPs. The MSS were applied in pairs for relative quantification consisting of the cleavable version synthesized with natural L-amino acids and the non-cleavable D-amino acid variant. The mass tag was synthesized with isotopically labelled amino acids and is separated from the MSS by a UV light-sensitive molecule. N-terminal the mass tag is followed by a tobacco etch virus protease (TEV) sensitive sequence, that is responsible to separate the mass tag from the affinity tag, which was either the Strep-tag II sequence or biotin and were added for purification purposes. Chapter 1 presents a step-by-step protocol on how to design a mass tag family allowing for multiplexed analysis by LC-MS/MS. The multiplexing is achieved by developing an isobar mass tag family with four family members, which are chromatographically indistinguishable, but due to the mass encoding principles they fragment in distinct y-type ions with a mass difference of 1 or 2 Da each in MS2. Furthermore, it is explained how to covalently attach the mass reporter peptides onto ECM by the activated calcium-catalyzed blood coagulation transglutaminase factor XIII (FXIIIa). The lysine of mass reporter’s TG sequence (D-domain of insulin-like growth factor-I (IGF-I)) and a glutamine in fibronectin are covalently crosslinked by FXIIIa and build an isopeptide bond. Elevated levels of MMP release the mass reporters from ECM by recognizing the inter-positioned MSS. The designed mass reporters were able to monitor enzyme activity in an in vitro setting with cell-derived ECM, which was shown in Chapter 2. The modular structured mass reporters were investigated in a proof of concept study. First, the different modules were characterized in terms of their MMP responsiveness and their sensitivity to TEV protease and UV light. Then the FXIIIa-mediated coupling reaction was detailed and the successful coupling on ECM was visualized by an immunosorbent assay or confocal laser scanning microscopy. Finally, the immobilized mass reporters on ECM were incubated with MMP-9 to investigate their multiplexing ability of MMP activity. The cleaved mass reporter fragments were purified in three steps and mass tags were analyzed as mix of all four in LC-MS/MS. Chapter 3 describes the change from an immobilizing system as seen in chapter 1 and 2 to a soluble enzyme activity monitoring system that was applied in an osteoarthritic mouse model. Instead of the immobilizing TG sequence the C-terminal MMS was extended with two amino acids where one holds an azide moiety to perform a strain-promoted azide-alkyne cycloaddition to a high molecular weight dibenzocyclooctyne-polyethylene glycol (DBCO-PEG), which was chosen to retain the mass reporters at the injection site. Furthermore, the N-terminal affinity tag was extended with a 2.5 kDa PEG chain to increase the half-life of the mass reporter peptides after MMP release. The systems biocompatibility was proved but its enzyme monitoring ability in an in vivo setting could not be analyzed as samples degraded during shipping resulting from the Chinese customs blocking transport to Germany. In summary the diagnostic peptide system was developed in two variants. The immobilized version one from chapter 1 and 2 was designed to be covalently attached to ECM by the transglutaminase-mediated cross-linking reaction. In an in vitro setting the functionality of the mass reporter system for the detection of MMP activity was successfully verified. The second variant comprises of a soluble mass reporter system that was tested in an OA mouse model and showed biocompatibility. With these two designed systems this thesis provides a flexible platform based on multiplexed analysis with mass-encoded peptides to characterize cell culture models regarding their MMP activity, to deploy cell-derived ECM as endogenous depot scaffold and to develop a mass tag family that enables simultaneous detection of at least four mass tags. / Zellkulturmodelle sind hilfreiche Werkzeuge, um entzündliche Krankheiten, wie rheumatoide Arthritis (RA), Osteoarthritis (OA), Arteriosklerose und Asthma, die mit einer erhöhten Aktivität von Matrixmetalloproteinasen (MMPs) verbunden sind, zu untersuchen. Viele Zellkulturmodelle fokussieren sich hauptsächlich auf die Sekretion von Zytokinen und Wachstumsfaktoren oder die direkten Effekte der Entzündung auf die Gewebezerstörung. Obwohl die zentrale Rolle der MMPs in entzündlichen Erkrankungen bekannt ist, wird die Untersuchung von MMPs in diesen Zellkulturmodellen vernachlässigt. MMPs spielen eine wichtige Rolle in der Krankheitsentstehung, da sie am Abbau von Elastin in den Wänden der Alveolen bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD), an der Gefäßneubildung und Metastasenbildung von Tumoren und an Knorpelabbau und Knochenzerstörung in Gelenkerkrankungen beteiligt sind. In RA und OA werden MMPs von Osteozyten, Synoviozyten und infiltrierenden Immunzellen als Antwort auf erhöhte Konzentrationen an entzündlichen Mediatoren, wie Wachstumsfaktoren und Zytokinen, sekretiert. MMPs sind Zink- und Calcium-abhängige Proteinasen, die eine wichtige Rolle beim physiologischen und pathologischen Turnover der extrazellulären Matrix (EZM) spielen. Ihre Substratspezifität verleiht ihnen die Fähigkeit alle Hauptkomponenten der EZM, wie Aggrecan, Elastin, Gelatin, Fibronectin und alle Typen des Kollagens, sogar die dreifach-Helix der Kollagenmonomere, abzubauen. Die EZM besteht aus zwei großen, drei-dimensional vernetzten Makromolekülklassen: zu der ersten Klasse zählen die faserigen Proteine, wie Kollagen- und Elastinfasern, die für die Struktur der EZM, ihre Zugfestigkeit, Elastizität, reversible Dehnbar- und Verformbarkeit verantwortlich sind und zur zweiten Klasse gehören die Proteoglykane, die aus Glykosaminoglykanketten (GAG), die kovalent an Kernproteine gebunden sind, bestehen und zusammen multifunktional in Signalwege und Zellinteraktionen involviert sind. Jedes Gewebe und Organ ist mit EZM ausgekleidet und Änderungen in der EZM Struktur können zur Krankheitsentstehung beitragen, z.B. bei verletztem und fibrotischem Gewebe, COPD oder Tumoren. Diese Promotion fokussiert sich primär auf die Entwicklung eines diagnostischen Peptidsystem, das es ermöglicht durch die Anwendung der isobaren massencodierten Strategie Informationen über MMP Aktivität der EZM zu gewinnen. Eine isotopenmarkierte Peptidsequenz stellt dabei das Kernelement des entwickelten Systems dar, welche als Antwort auf erhöhte MMP Level von der EZM freigegeben wird und eine gebündelte Detektion per Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) erlaubt. Die Massenreporter besitzen einen modularen Aufbau mit unterschiedlichen Funktionalitäten. Am C-terminalen Ende wurde entweder eine Transglutaminase (TG) Erkennungssequenz oder eine hochmolekulare Polyethylenglykol (PEG) Einheit angehängt, um die Massenreporter kovalent oder physikalische am Applikationsort zu immobilisieren. Die darauffolgende eingeschobene Matrixmetalloproteinase Substratsequenz (MSS) wurde in zwei verschiedenen Versionen mit unterschiedlicher MMP Sensitivität angewendet. Die MSSs werden für die relative Quantifizierung jeweils in Paaren verwendet, wobei die spaltbare Variante mit natürlichen L-Aminosäuren synthetisiert wird und die nicht-spaltbare Sequenz mit D-Aminosäuren. Der Mass tag wird mit isotopenmarkierten Aminosäuren versehen und ist von dem MSS durch ein lichtsensitives Molekül getrennt. N-terminal des Mass tags folgt die TEV Protease-sensitive Peptidsequenz, die zur Abspaltung des Affinitäts-tags vom Mass tag eingebaut wurde. Zur Aufreinigung dient ein Affinitätstag, der entweder aus der Strep-tag II Sequenz oder Biotin besteht. In Kapitel 1 werden Schritt-für-Schritt Protokolle präsentiert, für die Gestaltung und Entwicklung einer Gruppe von isotopenmarkierten Peptiden, die eine simultane Analyse per LC-MS/MS zulassen. Die gleichzeitige Detektion wird dadurch erreicht, dass jedes Gruppenmitglied in der Summe die gleiche Molekülmasse besitzt, aber aufgrund der angewandten isobaren Isotopenmarkierungen fragmentieren diese in MS2 in spezifische y-Typ Ionen, die einen Massenunterschied von 1 oder 2 Da besitzen. Zudem wurde erklärt, wie die Massenreporter Peptide durch den aktivierten, Calcium-abhängigen Blutkoagulationsfaktor XIII (FXIIIa) kovalent an die EZM gebunden werden. Bei der enzymatischen Reaktion wird durch das Quervernetzen des Lysins der TG Aminosäuresequenz (der D-Domäne von IGF-I) der Massenreporter mit dem Glutamin der Aminosäureerkennungssequenz in Fibronectin eine Isopeptidbindung gebildet. Die Freisetzung der Massenreporter von der EZM erfolgt aufgrund des erhöhten MMP Level und geschieht durch die Spaltung der dazwischenliegenden MSS. Die entwickelten Massenreporter waren in der Lage die Enzymaktivität in einer aus Fibroblasten stammenden in vitro Umgebung aus EZM zu beobachten, was in Kapitel 2 dargestellt wird. Die modulare Struktur der Massenreporter wurde in einer Machbarkeitsstudie untersucht. Zuerst wurden die verschiedenen Module bezüglich ihrer Ansprechempfindlichkeit auf MMP und ihrer Sensitivität gegenüber der TEV Protease und UV-Licht charakterisiert. Dann wurden die vier Peptide FXIIIa-vermittelt an die EZM gekoppelt und die erfolgreiche Kopplung an EZM wurde mit Hilfe eines immunologischen Verfahrens oder konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie visualisiert. Abschließend wurden die auf der EZM immobilisierten Massenreporter mit MMP-9 inkubiert, um deren Fähigkeit der gleichzeitigen Detektion von MMP Aktivität zu untersuchen. Die abgespalteten Massenreporterfragmente wurden in drei Schritten aufgereinigt und die vier isotopenmarkierten Tags wurden als Mix mittels LC-MS/MS analysiert. Kapitel 3 beschreibt die Änderung der aus Kapitel 1 und 2 bekannten immobilisierten System zu einem löslichen System, das die Enzymaktivität in Körperflüssigkeiten bestimmen soll und in einem Mausmodell für Osteoarthritis getestet wurde. Anstelle der immobilisierenden TG Sequenz wurde der C Terminus der MSS um zwei Aminosäuren erweitert. Eine Aminosäure trägt eine Azidgruppe um eine Azid-Alkin Cycloaddition mit einem hochmolekularen PEG durchzuführen, die ausgewählt wurde, um die Massenreporter an der Injektionsstelle zurückzuhalten. Des Weiteren wurde der Affinitäts-tag mit einer 2.5 kDa PEG-Kette erweitert, um die Halbwertszeit des von MMPs freigesetzten Massenreporterpeptides zu erhöhen. Die Biokompatibilität des Systems wurde erwiesen, allerdings war es nicht möglich die MMP Aktivität in einem in vivo Model zu zeigen, da eine Analyse der Proben aufgrund von Versand- und Zollproblemen und damit verbundenen Instabilitäten nicht möglich war. Zusammenfassend wurde ein diagnostische Peptidsystem bestehend aus zwei Varianten entwickelt. Die zu immobilisierende Version aus Kapitel 1 und 2 wurde so konzipiert, dass die Peptide durch die Transglutaminase vermittelte Quervernetzungsreaktion kovalent an EZM gebunden werden. In einem in vitro Model wurde die Funktionalität des Massenreporter Systems hinsichtlich der Detektion von MMP Aktivität erfolgreich bestätigt. Die zweite Variante, bestehend aus einem löslichen Massenreporter System, wurde in einem Osteoarthritis Mausmodel getestet und zeigte Biokompatibilität. Mit diesen zwei entworfenen Systemen stellt diese Dissertation eine flexible Plattform zur Verfügung, die basierend auf der multiplexen Detektion von isotopenmarkierten Peptiden, für die Charakterisierung von Zellkulturmodellen bezüglich deren MMP Aktivität genutzt wird, die zelluläre EZM als endogenes Depot anwendet und die durch die Entwicklung einer Familie aus isotopenmarkierten Tags eine simultane Detektion von mindestens vier Tags erlaubt.

In den letzten Jahren wurden für den Radverkehr immer häufiger Führungen auf der Straße markiert. Dabei unterscheiden sich Radfahrstreifen und Schutzstreifen in der Markierung und von ihrer verkehrsrechtlichen Bedeutung. Ein Radfahrstreifen ist laut VwV-StVO ein mit Zeichen 237 (Radweg) gekennzeichneter und durch Zeichen 295 (Fahrstreifen-/Fahrbahnbegrenzung in der Regel als nicht unterbrochener Breitstrich) von der Fahrbahn abgetrennter Sonderweg. Radfahrstreifen können inner- und außerorts angelegt werden. Gemäß StVO darf der Radfahrstreifen wie ein baulicher Radweg grundsätzlich nur vom Radverkehr (einschließlich Pedelecs und Elektrokleinstfahrzeugen) genutzt werden. Halten und Parken ist nicht gestattet. Ein Schutzstreifen ist nach VwV-StVO ein durch Zeichen 340 (Leitlinie, in der Regel Schmalstrich mit 1 m Strich und 1 m Lücke) gekennzeichneter und zusätzlich in regelmäßigen Abständen mit dem Sinnbild „Fahrräder“ markierter Teil der Fahrbahn. Schutztreifen können nur innerorts angelegt werden. Wer ein Fahrzeug führt, darf gemäß StVO auf der Fahrbahn durch Leitlinien markierte Schutzstreifen für den Radverkehr nur bei Bedarf überfahren. Der Radverkehr darf dabei nicht gefährdet werden. Auf Schutzstreifen darf gehalten aber nicht geparkt werden. Im Rahmen einer Studie der Unfallforschung der Versicherer (UDV) zur Sicherheit und Nutzbarkeit markierter Radverkehrsführungen stellten sich hinsichtlich des richtigen Verkehrsverhaltens an markierten Radverkehrsanlagen zwei wesentliche Fragen, die in einem separaten Rechtsgutachten durch Prof. Dr. jur. Dieter Müller beantwortet wurden. Zum einen sollte der unbestimmte Rechtsbegriff „bei Bedarf“ erläutert werden, der das Befahren von Schutzstreifen für den Radverkehr durch andere Fahrzeuge rechtfertigt. Zum anderen sollte geklärt werden, welcher Überholabstand zu Radfahrenden auf Schutztreifen oder Radfahrstreifen einzuhalten ist. In der StVO wird in § 5 Abs. 4 gefordert: „Beim Überholen muss ein ausreichender Seitenabstand zu anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere zu den zu Fuß Gehenden und zu den Rad Fahrenden, eingehalten werden.“

Die Unfallforschung der Versicherer (UDV) führt ein Forschungsprojekt zur Sicherheit und Nutzbarkeit markierter Radverkehrsführungen durch. Hierbei fanden unter anderem umfangreiche Verhaltensbeobachtungen der Verkehrsteilnehmer sowie Abstandsmessungen beim Überholen von Radfahrern statt. Die detaillierten Ergebnisse des Projektes werden entsprechend gesondert veröffentlicht. In diesem Zusammenhang ergaben sich jedoch zwei offene rechtliche Fragestellungen, welche durch das im Folgenden dargestellte Rechtsgutachten beantwortet werden sollen. Welcher „Bedarf“ rechtfertigt das Befahren von Schutzstreifen für den Radverkehr durch andere Fahrzeuge? Bei den oben genannten Verhaltensbeobachtungen zeigte sich, dass vor allem Schutzstreifen (aber auch Radfahrstreifen) aus den verschiedensten Gründen sehr häufig von motorisierten Verkehrsteilnehmern überfahren werden. Für Radfahrstreifen ist die Rechtslage hierzu vergleichsweise eindeutig. Ein Radfahrstreifen ist gemäß VwVStVO zu §2 Absatz 4 Satz 2 ein mit Zeichen 237 „Radweg“ gekennzeichneter und durch Zeichen 295 „Fahrstreifenbegrenzung und Fahrbahnbegrenzung“ (in der Regel als Breitstrich) von der Fahrbahn abgetrennter Sonderweg. Diese Begrenzungslinie darf nach Anlage 2 zu § 41 Absatz 1 der StVO grundsätzlich nicht überfahren werden (auch nicht teilweise). Eine Ausnahme besteht ausschließlich für den Fall, dass dahinter liegende Parkstände angelegt sind, die anders nicht erreichbar sind. Die entsprechenden Formulierungen in der StVO zum Schutzstreifen lassen dagegen einen Interpretationsspielraum zu, in welchen Fällen dieser überfahren werden darf. Ein Schutzstreifen ist laut StVO ein mittels einer Leitlinie auf der Fahrbahn markierter Fahrstreifen für den Radverkehr. Gemäß Anlage 3 zu § 42 Abs. 2 StVO darf dieser vom übrigen Verkehr nur „bei Bedarf“ überfahren werden, wenn der Radverkehr dabei nicht gefährdet wird. Was unter dem unbestimmten Rechtsbegriff „bei Bedarf“ zu verstehen ist, wird in der StVO nicht genannt. Bei welchem „Bedarf“ darf also ein Schutzstreifen von Kraftfahrzeugen befahren werden? Wie groß muss der seitliche Abstand beim Überholen von Radfahrern auf markierten Radfahr- und Schutzstreifen sein? Die im oben genannten Forschungsprojekt durchgeführten Abstandsmessungen beim Überholen von Radfahrern zeigten, dass andere Verkehrsteilnehmer Radfahrer auf Radfahrstreifen und Schutzstreifen oft mit sehr geringem Abstand überholen. Meist orientierten sich die überholenden Kraftfahrer an den vorhandenen Markierungen. Zum einzuhaltenden Abstand beim Überholen von Radfahrern nennt die StVO keine konkreten Zahlen. Verschiedene Urteile zum einzuhaltenden seitlichen Abstand beim Überholen von Radfahrern nennen entsprechende Mindestabstände. Für die Überholung von Radfahrern auf markierten Radfahr- und Schutzstreifen liegen explizit jedoch keine Urteile vor. Welcher seitliche Abstand muss also beim Überholen von Radfahrern auf markierten Radfahr- und Schutzstreifen eingehalten werden? Zur Klärung der beiden oben genannten Fragen hat die UDV ein Rechtsgutachten bei Herrn Prof. Dr. jur. Dieter Müller in Auftrag gegebenen.

Thesis (Doctoral)--Justus-Liebig-Universität Giessen, 1981.

Ziel des Forschungsvorhabens war es, die in deutschen Kommunen verbreitete Radverkehrsführung auf der Fahrbahn mittels Radfahrstreifen und Schutzstreifen näher zu untersuchen. Nach der Literaturanalyse bestand diesbezüglich weiterer Forschungsbedarf. Dies galt einerseits im Hinblick auf die differenzierte Betrachtung von Kontenpunktbereichen und homogenen Streckenabschnitten und anderseits hinsichtlich eines umfassenden Untersuchungsansatzes, der neben einer detaillierten Analyse des Unfallgeschehens auch Verhaltes- und Konfliktanalysen, Befragungen von Kommunen und Radfahrern sowie Messungen eingehaltener Seitenabstände zwischen Kfz- und Radverkehr auf den untersuchten Führungsformen beinhaltet. Die eingangs durchgeführte Literaturanalyse ergab, dass Radfahrstreifen international ebenfalls gebräuchlich sind. Führungsformen wie der deutsche Schutzstreifen sind außerhalb Europas hingegen nicht vorgesehen. Die Einsatzgrenzen der Fahrbahnführung sind dabei international meist strenger als in Deutschland, Dimensionierung und Markierung ähneln sich jedoch. Nach der durchgeführten Online-Befragung von 141 deutschen Kommunen sind Schutzstreifen verbreiteter als Radfahrstreifen. Bei der Dimensionierung und Markierung neuer Anlagen werden die Vorgaben der Regelwerke aufgegriffen, Altanlagen im Bestand weisen jedoch Defizite auf und entsprechen nicht mehr dem Stand der Technik. Die kommunalen Wahrnehmungen beider Führungsformen waren positiv, auch wenn einzelne Aspekte wie die Akzeptanz von Schutzstreifen teils kritisch gesehen wurden. Von Nutzerseite wurden vor allem Sicherheitsbedenken und Behinderungen (z.B. durch ruhende Kfz) auf den markierten Streifen an die Kommunen herangetragen. Die Analyse von 644 Radverkehrsunfällen mit Personenschaden umfasste 143 Anlagen mit einer Länge von 106 km. Für jede Führungsform konnte dabei ein charakteristisches Unfallbild ermittelt werden. Als maßgebender Einflussfaktor für Radfahr- und Schutzstreifen wurden angrenzende Parkstände identifiziert. Das von ihnen ausgehende Gefahrenpotential zeigte sich sowohl in den Unfalltypen und -ursachen als auch in den Kenngrößen. Ein weiterer Einflussfaktor war die Breite der Anlagen, auf schmalen Streifen war das individuelle Unfallrisiko deutlich höher als auf Breiten. Die Verhaltens- und Konfliktanalyse an 86 Untersuchungstrecken mit 32 km Länge umfasste fast 700 Stunden Videomaterial. Dabei fiel vor allem auf, dass beide Führungsformen auf der Fahrbahn regelwidrig durch den Kfz-Verkehr genutzt werden - sowohl ruhend als auch fahrend. Diese regelwidrige Nutzung führte in den Beobachtungszeiträumen immer wieder zu Gefahrensituationen. Die auf 20 Strecken in Berlin durchgeführte Seitenabstandsmessung (7.688 Messwerte) zeigte, dass auch regelbreite Radverkehrsinfrastruktur das Auftreten zu geringer Seitenabstände nicht verhindern konnte, da überholende Kfz die eigene Position oft nur in dem für sie markierten Streifen anpassten, aber keinen Fahrstreifenwechsel vollzogen. Fast jedes zweite Kfz unterschritt in Folge den von Seiten der Rechtsprechung geforderten Seitenabstand von 1,50 m zum Radfahrer. Über die Befragung von 1.370 Radfahrern an den Untersuchungstrecken konnte ferner ermittelt werden, dass vor allem der geringe Abstand überholender Kfz auf schmalen Anlagen und die Fehlnutzung der markierten Streifen durch den Kfz-Verkehr die subjektive Wahrnehmung beeinflussten. Die betroffenen Führungen werden von den Nutzern eher gemieden. Die durchgeführten Untersuchungen münden vor allem in der Empfehlung, die Sicherheitsabstände zum ruhenden Verkehr am Fahrbahnrand und dem fließenden Verkehr auf den Kfz-Fahrstreifen zu vergrößern und somit sowohl die objektive Sicherheitslage auf den linienhaft markierten Führungsformen als auch die subjektive Wahrnehmung positiv zu beeinflussen. Auf diesem Weg lässt sich ferner die Akzeptanz und Nutzung der Fahrbahnführung verbessern. / The main goal of this research project was the in-depth evaluation of the widely used mandatory and advisory bicycle lanes in German municipalities. The literature showed a significant need for research on the topic. A differentiated analysis of intersections and homogenous sections between intersections for both types of bicycle lanes was missing as well as a comprehensive approach involving accident data analysis, online- and on-site surveys, behavior and conflict analysis as well as distance measurements between cyclists and overtaking vehicles. The initially conducted literature analysis showed that mandatory bicycle lanes are widely used internationally while advisory bicycle lanes appear to be limited to European countries. The application limits of on-road bicycle infrastructure are stricter internationally than they are in Germany, the dimensions and markings however are similar. According to the online survey of 141 German municipalities, advisory bicycle lanes are more widely spread than mandatory ones. If new bike lanes are implemented, aspects like width and markings required by law as well as available guidelines are taken into account. However, old lanes are often not up to the same standard. The opinion regarding both types of marked lanes in the municipalities was generally positive even if individual aspects like the acceptance of advisory bike lanes by cyclists were seen as problematic. The main issue brought up to the municipalities by cyclists was the misuse of the marked lanes by motorized traffic. The analysis of 644 bicycle accidents resulting in personal injuries included 143 lanes with a total length of 106 km. For every type of marked bicycle lane, a unique pattern could be identified. A major common influence on the safety on all marked lanes was the presence of parked vehicles next to the bicycle lanes. The negative effects of those were visible in the types and causes of the analyzed accidents as well as the characteristic values like the accident densities and rates. The dimension of the lanes further influenced the safety, the individual accident risk (described by the accident rate) was significantly higher on narrow lanes then on wider ones. The behavior and conflict analysis on 86 lanes with a total length of 32 km encompassed nearly 700 hours of video material. It could be shown that both types of marked bicycle lanes are widely used illegally by motorized traffic, either driving or parking on the bicycle lanes. That illegal usage again and again resulted in dangerous conflicts during the observation periods. The distance measurements (7.688 readings) between cyclists and overtaking vehicles on 20 bicycle lanes in Berlin proved that not even lanes of standard width according to applicable guidelines were able to avoid narrow overtaking maneuvers. The main reason was, that drivers of motorized vehicles only changed the position of their vehicle within the boundaries of the vehicle lane before overtaking but did not change lanes itself. Because of that nearly every second vehicle overtook the measuring bicycle with less than the 1,50 m required by German court rulings. The on-site questioning of 1.370 cyclists confirmed the problematic issues of the marked bicycle lanes. Especially the close overtaking maneuvers on narrow bicycle lanes as well as the misuse of the marked lanes by motorized traffic impacted the subjective perception negatively. Those lanes are more likely to be avoided by the potential users. The most important conclusion of the research project is, that the safety margins between the bicycle traffic on marked bicycle lanes and parked vehicles on the right as well as moving vehicles on the left needs be increased. This will have a positive effect on the objective safety as well as the subjective perception leading to a higher acceptance of both types of bicycle lanes.

Zusammenfassung

Für den Radverkehr wurden in den letzten Jahren vermehrt Schutzstreifen oder Radfahrstreifen markiert. Während Radfahrstreifen ausschließlich dem Radverkehr vorbehalten sind, dürfen Schutzstreifen auch von anderen Verkehrsteilnehmern bei Bedarf mitgenutzt werden. Auf den Schutzstreifen ist auch das Halten von Fahrzeugen gestattet, nicht jedoch das Parken. In Bezug auf deren subjektive und objektive Verkehrssicherheit werden beide Führungsformen oft kontrovers diskutiert. Den Argumenten einer guten Sichtbarkeit der Radfahrer auf den Streifen für die Kraftfahrzeug-Fahrer steht oft mangelndes Sicherheitsempfinden der Radfahrer auf diesen Anlagen gegenüber. In einem Forschungsprojekt der Unfallforschung der Versicherer (UDV) wurde durch das Fachgebiet Straßenplanung und Straßenbetrieb der TU Berlin die Verkehrssicherheit dieser markierten Radverkehrsanlagen nun umfassend untersucht.

Techn. Hochsch., Diss., 2004--Aachen.