Sonnenblendungs-Tool — Methodik und wissenschaftliche Grundlagen

Einleitung

Sonnenblendung ist die häufigste witterungsbedingte Unfallursache im Strassenverkehr. In Deutschland entfallen rund zwei Drittel aller witterungsbedingten Unfälle mit Personenschaden auf Blendung durch tiefstehende Sonne — deutlich mehr als durch Nebel, Glätte oder Sturm. Trotzdem existiert bislang kein flächendeckendes Analyse-Tool, das für ein gesamtes Strassennetz berechnet, wann und wo Sonnenblendung auftreten kann.

Das Sonnenblendungs-Tool von roadsafetytools.ch schliesst diese Lücke. Es berechnet für jeden Strassenabschnitt im Schweizer Netz, zu welchen Zeiten und Jahreszeiten eine Blendungsgefahr besteht — basierend auf der Strassengeometrie, dem Geländemodell und der Sonnenposition.

Physikalisches Modell

Grundprinzip

Sonnenblendung tritt auf, wenn die Sonne aus Sicht des Fahrzeugführers in einem flachen Winkel relativ zur Fahrtrichtung steht — sowohl horizontal (Azimut) als auch vertikal (Elevation). Ob und wann dies geschieht, hängt von mehreren Variablen ab:

1. Sonnenazimut — Die horizontale Richtung der Sonne (0°–360°, im Uhrzeigersinn ab Nord)
2. Sonnenelevation — Der Höhenwinkel der Sonne über dem Horizont
3. Fahrtrichtungsazimut — Die horizontale Ausrichtung des Strassenabschnitts
4. Strassensteigung — Die Längsneigung des Abschnitts (positiv = bergauf)
5. Geländehorizont — Der Winkel, ab dem Berge oder Hügel die Sonne verdecken

Kritische Winkelparameter

Die folgenden Grenzwerte basieren auf der Forschung von Jurado-Piña & Pardillo-Mayora (2009) sowie weiteren internationalen Studien:

Gefährdungsstufen

Basierend auf dem «Fiat Lux»-Modell (Aune, 2017) und den Arbeiten von Jurado-Piña werden die Blendungsbedingungen in vier Stufen klassifiziert:

Berücksichtigung der Fahrtrichtung

Jeder Strassenabschnitt hat zwei mögliche Fahrtrichtungen mit um 180° versetztem Azimut. Im Standardmodus wird die ungünstigere Fahrtrichtung dargestellt. Im zeitpunktbezogenen Modus wird ebenfalls die schlimmere Richtung angezeigt, mit Angabe der betroffenen Fahrtrichtung im Popup.

Geodaten und Berechnung

Strassennetz

Die Strassengeometrie wird aus dem swissTLM3D-Datensatz von swisstopo abgeleitet (ca. 1 Mio. Strassensegmente). Um Kurven korrekt abzubilden, werden Segmente bei kumulativem Richtungswechsel von mehr als 45° automatisch aufgeteilt. So entstehen rund 1,7 Mio. Teilsegmente, für die jeweils ein repräsentativer Azimut vorberechnet ist.

Sonnenpositionsberechnung

Die Sonnenposition (Azimut und Elevation) wird für den Breitengrad und Längengrad des jeweiligen Segment-Schwerpunkts astronomisch berechnet. Die Berechnung basiert auf dem Algorithmus nach Jean Meeus («Astronomical Algorithms»), der eine hohe Genauigkeit für den Zeitraum 2000–2100 bietet. Sommerzeit (MESZ) und Winterzeit (MEZ) werden korrekt berücksichtigt.

Strassensteigung

Die Längsneigung jedes Segments wird aus dem Höhenmodell swissALTI3D (2 m Auflösung) von swisstopo abgeleitet. Bei Bergauffahrt erscheint die Sonne tiefer im Sichtfeld, bei Bergabfahrt höher. Die effektive Sonnenelevation ergibt sich als:

Effektive Elevation = Sonnenelevation − Strassensteigung

Beispiel: Eine Strasse steigt mit 5° an, die Sonne steht bei 8° Elevation. Für den bergauf Fahrenden beträgt die effektive Elevation nur 3° — die Blendung verstärkt sich. In Gegenrichtung (bergab) beträgt sie 13° — oberhalb der kritischen Schwelle.

Geländeabschattung

Berge und Hügel können die Sonne verdecken und so die Blendungsgefahr eliminieren. Für jedes Segment wird der Geländehorizont in beiden Fahrtrichtungen vorberechnet. Dafür wird das hochaufgelöste Höhenmodell swissALTI3D (2 m Auflösung, swisstopo) verwendet — dasselbe Modell wie für die Strassensteigung.

Die Berechnung tastet das Gelände in 11 Schritten von 100 m bis 20 km Entfernung ab und bestimmt den maximalen Elevationswinkel, unter dem das Gelände vom Segment aus sichtbar ist. Im Nahbereich (100 m, 200 m, 500 m) ermöglicht die 2-Meter-Auflösung eine präzise Erfassung auch kleinerer Geländeformen wie Hügelkuppen, Dämme oder Einschnitte. Liegt die Sonnenelevation unter diesem Horizontwinkel, ist die Sonne durch Terrain verdeckt und es tritt keine Blendung auf.

Berechnungsmodi

Das Tool bietet zwei Analysemodi:

• Standard (Worst-Case): Für jedes Segment wird über ein ganzes Jahr das schlimmste Blendungspotenzial ermittelt — 12 repräsentative Tage (21. jedes Monats), jeweils von 05:00 bis 21:00 Uhr in 15-Minuten-Schritten.
• Zeitpunkt: Analyse für einen spezifischen Monat und eine Uhrzeit. Die Berechnung erfolgt komplett im Browser — Slider-Änderungen wirken sich sofort auf die Karte aus, ohne Server-Anfrage.

Was das Modell nicht berücksichtigt

Folgende Einflussfaktoren sind nicht im Modell enthalten:

• Vegetation und Gebäude — Bäume, Waldränder und Gebäude können die Sonneneinstrahlung lokal blockieren, sind aber im aktuellen Modell nicht erfasst
• Wolkenbedeckung — das Modell zeigt das geometrische Blendungspotenzial bei klarem Himmel
• Reflexionen auf nasser Fahrbahn oder durch andere Oberflächen
• Individuelle Faktoren wie Fahrzeughöhe, Scheibenverschmutzung, Sonnenbrille
• Lärmschutzwände und Tunnels — Einzelbauwerke sind nicht im Modell

Das Tool zeigt somit das geometrische Blendungspotenzial unter Berücksichtigung von Strassenausrichtung, Steigung und Geländeabschattung — bei ansonsten idealen Sichtbedingungen.

Wissenschaftliche Referenzen

Primäre Grundlagen

• Jurado-Piña, R. & Pardillo-Mayora, J. M. (2009). Methodology to Predict Driver Vision Impairment Situations Caused by Sun Glare. Transportation Research Record, 2120, 12–17.
• Jurado-Piña, R. & Pardillo-Mayora, J. M. (2010). Methodology to Analyze Sun Glare Impact on Highway under Prolonged Exposure. Journal of Transportation Engineering (ASCE), 136(12), 1137–1144.
• Aune, N. J. (2017). Solar Positioning Algorithms and Viewshed Analysis for the Identification of Sun Glare Hazard. Masterarbeit, University of Lethbridge, Kanada.

Unfallstatistische Grundlage (Schweiz)

• Heuel, S., Straumann, R., Schüller, H. & Keller, U. (2014). Forschungspaket VeSPA, Teilprojekt 4: Einflüsse des Wetters auf das Strassenunfallgeschehen. ASTRA-Bericht 1456.

Weitere internationale Studien

• Hagita, K. & Mori, K. (2014). The Effect of Sun Glare on Traffic Accidents in Chiba Prefecture, Japan. Asian Transport Studies, 3(2), 205–219.
• Vanderschuren, M. & McKune, A. (2015). A Methodology to Assess the Road Accident Risk as a Result of Direct Sunlight Exposure. 34th SATC.
• Ramos, P. et al. (2019). Solar Glare Vulnerability Analysis of Urban Road Networks. Energies, 12(24), 4779.
• Churchill, A. M. & Lovell, D. J. (2012). Sun Glare Impacts on Freeway Congestion. University of Maryland.

Praxisbeispiel: Knutwilerhöhe (A2)

Am 30. Dezember 2022 kam es auf der A2 bei Knutwil LU im Morgenverkehr zu einer Massenkarambolage mit 23 Verletzten und 24 beteiligten Fahrzeugen — mutmasslich verursacht durch tiefstehende Sonne in Fahrtrichtung Süd. Das ASTRA hat in der Folge einen Sensor montiert, der tiefstehende Sonne detektiert und ein vorgelagertes Warnsignal aktiviert.

Datenquellen

Version 3.1 — April 2026 — roadsafetytools.ch