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Innovative Zuflussregelungsanlagen an der B 27 – Planung, Umsetzung und Wirkung

Automated Quality Management at Traffic Signals Based on Process Data

Prof. Dr.-Ing R. Trapp, Trier
Dr.-Ing. R. Bettermann, Stuttgart

An der B 27 wurden an drei aufeinanderfolgenden Anschlussstellen Zuflussregelungsanlagen mit dem Algorithmus
PRO installiert. Wegen mehrerer Aspekte ihrer Architektur, Software und Hardware stellen die Anlagen eine Innovation
dar. Der Fachbeitrag beschreibt technische Details der Planung und Realisierung der Anlagen. Anhand
umfangreicher und detaillierter Verkehrsdaten wurde eine verkehrstechnische Wirksamkeitsuntersuchung durchgeführt.
Die Anlagen wirken positiv bezüglich der Geschwindigkeiten, Stauentwicklung und Kapazität sowie der
Verkehrssicherheit. Die Verbesserungen des Geschwindigkeitsniveaus bzw. der Reisezeitvorteile und der Erhöhung
der Kapazität durch die Anlagen sind statistisch signifikant. Die Anlagen sind hoch kostenwirksam.

At freeway B 27 three ramp meters with the PRO algorithm were installed. Due to several aspects of their architecture,
software and hardware these control systems may be considered innovative. Technical details of
planning and realization of the systems are described. Based on extensive detailed traffic data the effects on
traffic flow are described. The impact is positive regarding vehicle speed, queue duration and length as well as
capacity and traffic safety. The improvements of speeds, travel times and capacities are statistically significant.
The ramp metering systems are highly cost effective.

 

 

Unzuverlässigkeitsmaße und ihre Übertragbarkeit auf Stadt- und Regionalverkehr

Non-reliability dimensions and their transferability to urban and regional transport

Prof. Dr. Christoph Walther, Karlsruhe

Seit einigen Jahren ist der Begriff der Zuverlässigkeit im Verkehr bzw. zuverlässiger Verkehrssysteme Gegenstand
der verkehrswissenschaftlichen Diskussion. Entsprechend sind auch Forderungen an die politischen Verantwortlichen
erhoben worden, Maßnahmen zu ergreifen, um die Verkehrssysteme zuverlässiger zu machen. Insofern war
es zwingend notwendig, sich im Rahmen der Überarbeitung der Methodik zur Bundesverkehrswegeplanung auch
mit dieser Thematik auseinanderzusetzen. Der vorliegende Beitrag gibt zunächst einen Überblick über mögliche
Definitionen der Zuverlässigkeit und stellt wesentliche Einflussgrößen auf die Zuverlässigkeit dar. Anhand der
Weiterentwicklung der Methodik zur Bundesverkehrswegeplanung werden Messgrößen (Indikatoren) für die Erfassung
der Zuverlässigkeit und Wertansätze für ihre Integration in Nutzen-Kosten-Analysen erläutert. Die verschiedenen
Verkehrsmittel und Verkehrsarten erfordern dabei unterschiedliche Vorgehensweisen der Erfassung,
der Verkehrsmodellierung und der Ermittlung adäquater Wertansätze. Für den Stadt- und Regionalverkehr ergeben
sich nicht zuletzt durch seine ausgeprägte Intermodalität zusätzliche Randbedingungen, die eine direkte
Übertragung der bisher erzielten Ergebnisse nicht zulassen.

For several years, the concept of reliability in transport, including reliable transport systems, has been the subject
of scientific discussion. Correspondingly, political decision-makers have been asked to take action in order to make
transport systems more reliable. It was therefore imperative to deal with these issues in the context of the revision
of the methodology for the federal transport infrastructure plan (FTIP 2015). This paper provides an overview
of possible definitions of reliability and provides major influencing factors. Based on the further development of
the methodology for FTIP 2015, indicators for measuring reliability and reference values for their integration into
benefit-cost analysis will be explained. In the context of (non-)reliability, the various means and modes of transport
require different approaches to measuring, transport modelling and the determination of adequate reference
values. Additional constraints for urban and regional transport prevent a direct transfer of the results achieved
so far due to their distinct intermodality.

Temporäre Seitenstreifenfreigabe – Analyse der verkehrlichen Wirkungen

Temporary Use of Hard Shoulders

M. Sc. C. Recker, Stuttgart;
Dipl.-Ing. S. Grošanić,
Univ.-Prof. Dr.-Ing. F. Busch, München

Die vorhandene Straßeninfrastruktur ist dem aktuellen Verkehrsaufkommen oft nicht mehr gewachsen und Staus
sind die Folge. Um eine Lösung für die Übergangszeit bis zu einer vorgesehenen baulichen Erweiterung (Vollausbau)
zu schaffen, bietet es sich an, den Seitenstreifen in Spitzenverkehrszeiten für den Verkehr freizugeben. Im
Rahmen einer Masterarbeit (Recker, 2012) am Lehrstuhl für Verkehrstechnik der Technischen Universität München
wurde die Akzeptanz des Seitenstreifens durch die Verkehrsteilnehmer untersucht. Dafür wurde im Großraum
München ein Vergleich zwischen einem regulär achtstreifigen und einem sechsstreifigen Autobahnquerschnitt,
bei dem zusätzlich die Möglichkeit der temporären Seitenstreifenfreigabe besteht, gezogen. Die zur Verfügung
gestellten Daten wurden vor der Auswertung einer Clusterung nach Fahrtzwecken und Verkehrszusammensetzungen
unterzogen. Die Ergebnisse basieren auf einer Intervallschätzung zu einem Konfidenzniveau von 95 %
und sind somit statistisch abgesichert. Die entlastende Wirkung, die der Seitenstreifen mit sich bringt, wurde
anhand von Verkehrsstärkeanteilen bewertet und denen des Hauptfahrstreifens gegenübergestellt. Auch wurde
speziell auf das Fahrverhalten der Pkw-Fahrer bei der Nutzung des ganz rechten Fahrstreifens eingegangen. Resümierend
kann festgehalten werden, dass der Seitenstreifen von Pkw-Fahrern eine deutlich schlechtere Akzeptanz
erfährt als von Lkw-Fahrern und die Hemmschwelle zur Nutzung hier nachweislich höher liegt als bei dem
Hauptfahrstreifen eines Regelquerschnitts.

Often, the existing road infrastructure has not been able to measure up to the current amount of traffic demand
and as a result, traffic jams have increased. In order to obtain a short-term solution for the transition time until
an extension (or full expansion) of the infrastructure may be completed, it is recommended to open the hard
shoulder for traffic during peak hours. The acceptance of the hard shoulder by road users was examined as part
of a master’s thesis (Recker, 2012) at the Chair of Traffic Engineering and Control of the Technical University in
Munich. For this, a comparison in the Greater Munich area between an eight-lane motorway cross section and a
six-lane one, which allows the additional possibility of temporarily opening the hard shoulder, was drawn. The
provided data was clustered according to the purpose of the journey and to the traffic composition before it was
evaluated. The results are based on interval estimations with a fixed confidence level of 95 % and are therefore
statistically safeguarded. The disencumbering effect of the hard shoulder is assessed based on traffic quotas and
contrasted to those of the main lane. Furthermore, the driving behaviour of using the right lane was specifically
taken into account. In summary, it can be said that the hard shoulder is received worse by car drivers than by
truck drivers. The inhibition threshold for the usage is demonstrably higher than for the main lane of a standard
cross section.

Mehrverbrauch im gestauten Stadtverkehr

Increased consumption because of congested traffic in a City

M. Koller, P. Hemmerle, Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. H. Rehborn, Sindelfingen;
Prof. Dr. rer. nat. habil B. Kerner, Prof. Dr. rer. nat. M. Schreckenberg, Dipl.-Phys. G. Hermanns, Duisburg

Gestauter Stadtverkehr hat einen starken Einfluss auf die Reisezeiten der Verkehrsteilnehmer, jedoch ist der Einfluss
auf den Energieverbrauch schwieriger zu beschreiben. In den letzten Jahren sind das Energiesparen im Straßenverkehr
und eine ökologische Fahrweise wichtiger geworden: deshalb ist es wichtig, den Einfluss von Verkehrsstörungen
auf den Verbrauch besser zu verstehen. Wir verwenden hier einen neuen Ansatz, den Energieverbrauch
bei verschiedenen Verkehrssituationen an einer städtischen Lichtsignalanlage zu bestimmen. Das Kernstück des
Ansatzes ist eine gemessene Verbrauchsmatrix, die eine empirische Abhängigkeit des Fahrzeugverbrauchs von der
mikroskopischen Geschwindigkeit und Beschleunigung des Einzelfahrzeugs herstellt. Im Unterschied zu bekannten
Ansätzen verwenden wir kein Fahrermodell oder andere Simulationsmodelle, um die Verbrauchsmatrix abzuleiten.
Stattdessen wird die Verbrauchsmatrix anhand einer Vielzahl von Versuchsfahrten erstellt, bei denen ein
Fahrzeug im realen Straßenverkehr in verschiedenen Verkehrssituationen an verschiedenen Tagen gefahren ist.
Während der Versuchsfahrten hat das Fahrzeug die Geschwindigkeit, Beschleunigungen und Verbräuche mehrmals
pro Sekunde gespeichert. Unter Verwendung der Verbrauchsmatrix untersuchen wir die Verbräuche von Fahrten
realer Fahrzeuge in der Stadt Düsseldorf, für die GPS-Messungen vorliegen. Für dieses Ziel wurde eine Kerner-
Klenov-Verkehrssimulation basierend auf der Drei-Phasen-Verkehrstheorie eingesetzt. In der Verkehrssimulation
finden wir einen Zusammenhang zwischen gemessenen GPS-Daten und der Fahrzeugbeschleunigung. Unsere
Ergebnisse zeigen einen deutlichen Anstieg des Verbrauchs in übersättigtem Stadtverkehr im Vergleich zu untersättigtem
Stadtverkehr. Insbesondere bei stark übersättigtem („gestautem“) Stadtverkehr erreicht der Verbrauch
bis zu doppelt so hohe Werte wie bei untersättigtem Stadtverkehr.

Congested traffic in a city has a large impact on the travel times of the vehicles, but the impact on the fuel
consumption is more difficult to describe. Over the last decades, fuel saving and eco driving have become more
important, thus it is necessary to understand the influences of congested traffic on the fuel consumption. We
present the application of another approach to determine fuel consumption under varying traffic conditions at
an urban traffic signal. The core of this approach is an empirical consumption matrix that gives an empirical
dependence of vehicle consumption on the single-vehicle (microscopic) speed and acceleration. In contrast to
known approaches, we do not use a driver model or any other simulation model to derive the empirical consumption
matrix. Instead, the empirical consumption matrix is found only from a huge amount of field trials in which
vehicles have moved in different traffic conditions in real traffic flow during many different days. During these
trials, vehicles have recorded the speed, acceleration, and consumption several times per second. With the use of
the empirical consumption matrix, we have studied fuel consumption of real GPS-probe vehicle data moving in
the city of Düsseldorf. To reach this goal, we have applied Kerner-Klenov traffic simulations based on the threephase
traffic theory. In the traffic simulations, we have found a correspondence between the empirical speed
measured by real GPS-probe vehicle data and vehicle acceleration. Our results show a considerable increase in
consumption in oversaturated city traffic in comparison to undersaturated traffic. In particular, we have found
that heavily oversaturated traffic signals can cause the consumption to take values of up to twice the values of
undersaturated city traffic.