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Auswirkungen von Fußgängern an Ausfahrten auf die Leistungsfähigkeit von Kreisverkehrsplätzen

Tolle, Franziska Annika :
Auswirkungen von Fußgängern an Ausfahrten auf die Leistungsfähigkeit von Kreisverkehrsplätzen.
TU Darmstadt
[Masterarbeit], (2015)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Der Kreisverkehrsplatz gehört zu den Standardformen der Knotenpunktgestaltung und gewann in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Der Verkehr befindet sich in einem ständigen Wandel, sowohl die Verkehrsnachfrage, als auch das Verkehrsverhalten ändert sich mit der Zeit. Für Verkehrsplaner ist es daher wichtig die Leistungsfähigkeit des Verkehrssystems abschätzen zu können. Die Leistungsfähigkeit für einen Kreisverkehrsplatz muss nach dem Handbuch für die Bemessung von Straßenanlagen (HBS 2001) nachgewiesen werden, bevor dieser gebaut werden kann. Nach dem HBS (2001) ist dies derzeit nur für Zufahrten möglich. Der Einfluss von Fußgängern wird dort mittels eines Abminderungsfaktors berücksichtigt. In der Praxis kommt jedoch immer wieder die Frage auf, ob die Fußgänger an Ausfahrten von Kreisverkehrsplätzen ebenfalls einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Knotenpunktes haben. In dieser Thesis wurde untersucht welche Auswirkungen die Fußgänger an Ausfahrten auf die Leistungsfähigkeit der Kreisverkehrsplätze haben. Eine internationale Literarturrecherche diente als Grundlage für eine Felduntersuchung an einem Kreisverkehrsplatz.

Es gibt verschiedene Formen des Kreisverkehrsplatzes. Der Minikreisverkehr findet Anwendung, wenn kleine Knotenpunkte sicherer und leistungsfähiger gestaltet werden sollen und bietet eine gute Alternative zu Lichtsignalanlagen. Der große Kreisverkehr ist in Deutschland meist mit Lichtsignalanlagen ausgestattet, die den Verkehr regeln. Der kleine Kreisverkehrsplatz ist die am häufigsten verwendete Form. Es können Leistungsfähigkeiten zwischen 15.000 Pkw-E/24h bis 24.000 Pkw-E/24h erreicht werden. Im Gegensatz zu einem vorfahrtrechtlich geregelten Knotenpunkt weist dieser nur 8 anstelle von 32 Konfliktpunkten auf. Die Zufahrten als auch die Kreisfahrbahn dürfen in Deutschland zweispurig geführt werden, die Ausfahrten hingegen nur einspurig. Die Literarturrecherche und der Feldversuch beziehen sich auf den kleinen Kreisverkehrsplatz.

In Deutschland haben Fußgänger nach der Straßenverkehrsordnung (StVO) an Ausfahrten von Kreisverkehrsplätzen immer Vorrang gegenüber den ausfahrenden Fahrzeugen. An Zufahrten haben Fußgänger nur Vorrang, wenn dort ein Zebrastreifen (Zeichen 293 StVO) angelegt ist. Häufig wird dieser an allen Knotenarmen mit Querungen geplant, um die Vorrangregelung einheitlich und eindeutig zu gestalten. Eine Trenninsel zwischen der Zu- und Ausfahrt dient den querenden Fußgängern zum einen als Sicherheitsraum und zum anderen trennt diese die verschiedenen Konflikt-flächen, wenn kein Zebrastreifen (Zeichen 293 StVO) vorliegt. Zwischen der Kreisfahrbahn und der Fußgängerquerung sollte eine Aufstellfläche für mindestens ein Fahrzeug vorgehalten werden.

Die Ermittlung der Leistungsfähigkeit kann nach drei möglichen Ansätzen erfolgen. Es besteht die Möglichkeit die Zeitlückentheorie, die empirische Regressionsmethode als auch die Simulation oder eine Kombination dieser Verfahren anzuwenden. Die Zeitlückentheorie basiert auf der Annahme, dass sich alle Verkehrsteilnehmer gleich verhalten und die Verkehrsregeln immer befolgt werden. Das komplexe Verhalten der Fahrer wird mittels Folge- und Grenzzeitlücken idealisiert abgebildet. Die Grenzzeitlücke ist ein zeitlicher Abstand im Hauptstrom, der von einem Fahrzeug des untergeordneten Stromes zur Einfahrt genutzt werden kann. Die Folgezeitlücke hingegen ist ein zeitlicher Abstand im Nebenstrom, der von zwei oder mehr Fahrzeugen zur Einfahrt genutzt werden kann.

Die empirische Regressionsmethode basiert auf einem mathematischen Modell, dass die Geometrie, das Fahrerverhalten und weitere verkehrliche Parameter berücksichtigt. Es werden Messergebnisse von Felduntersuchungen auf ihre Zusammenhänge hin überprüft und mittels Funktionen, die aus den Messreihen abgeleitet werden, beschrieben. Die Messungen erfolgen in festen Intervallen die beispielsweise 30 Sekunden oder 1 Minute betragen und in denen ein gesättigter Verkehr vorliegt. Es können alle Einflüsse mit berücksichtigt werden, jedoch müssen diese in den Felduntersuchungen beobachtet worden sein.

Die Ermittlung der Leistungsfähigkeit von Kreisverkehrsplätzen kann auch durch Verkehrssimulationen erflogen. Diese kann zum einen auf der Makroebene erfolgen, um beispielsweise großflächige Zusammenhänge darzustellen oder auf der Mikroebene, mit der man das individuelle Verhalten der Fahrer untersuchen kann. Dies kann auf der Nanoebene nochmals detaillierter simuliert werden, um das unterschiedliche Verhalten einzelner Verkehrsteilnehmer nachzuvollziehen. Die Entwicklung von Simulationen ist sehr aufwendig und die Modelle können zumeist nicht direkt auf andere Kreis-verkehrsplätze übertragen werden.

Der Einfluss von Fußgängern auf die Leistungsfähigkeit an Zufahrten kann mittels der Warteschlangentheorie nach Marlow und Maycock ermittelt werden oder mittels eines empirisch ermittelten Abminderungsfaktors nach Brilon, Stuwe und Drews. Der Ansatz nach Marlow und Maycock untergliedert die Zufahrt in zwei Bereiche. Zum einen wird die Leistungsfähigkeit des Zebrastreifens untersucht und zum anderen die der Einfahrt in die Kreisfahrbahn. Im Anschluss wird die Gesamtleistungsfähigkeit ermittelt. Die Pulkung von Fußgängern wird dabei nicht berücksichtigt. Die Ermittlung der Leistungsfähigkeit nach Brilon et. al. wird im HBS (2001) empfohlen. Hierbei wird die Leistungsfähigkeit der Zufahrt bestimmt und mittels eines Abminderungsfaktors in Abhängigkeit von der Anzahl der querenden Fußgänger und der Verkehrsstärke der Kreisfahrbahn die Leistungsminderung durch Fußgänger ermittelt. Für Ausfahrten liegt derzeit noch kein allgemein anerkanntes Rechenverfahren vor. Das HBS (2001) verweist lediglich darauf, dass die maximale Leistungsfähigkeit der Ausfahrt zwischen 1200 Pkw-E/ h und 1400 Pkw-E/h liegt und der Einfluss der Fußgänger an Ausfahrten berücksichtig werden sollte.

Die internationale Literaturrecherche hat aufgezeigt, dass die Schweiz bisher als einziges Land einen Nachweis der Leistungsfähigkeit der Ausfahrt unter der Berücksichtigung des Fußgängereinflusses in eine Norm übernommen hat. Die Anzahl der Fußgänger pro Stunde als auch die Breite der Ausfahrt dienen hierbei der Bestimmung der maximal möglichen Leistungsfähigkeit. Andere Länder wie Deutschland, Großbritannien, Frankreich, U.S.A. als auch Australien berücksichtigen diesen Einfluss bisher nicht. In Schweden wird zurzeit versucht die Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Ausfahrt mit Hilfe der Anzahl der Blockierungen der Ausfahrt pro Stunde durch Fußgänger in dem Computerprogramm Capcal zu berücksichtigen. In Japan wird derzeit der Einfluss von Fußgängern auf den Kreisverkehrsplatz mit Hilfe von Simulationen untersucht.

Die Felduntersuchung für diese Thesis wurde mit dem Ziel, den Einfluss von Fußgängern an Ausfahrten auf die Leistungsfähigkeit nachzuweisen durchgeführt. Mittels der Messdaten wurden zwei Modelle entwickelt. Als Einflussparameter wurde für das Zeitlückenmodell die Verkehrsstärke der Ausfahrt und die Folge- und Grenzzeitlücke bestimmt. Für das zweite Modell der empirischen Regression wurde die Verkehrszusammensetzung und die Verkehrsstärke der Ausfahrt, sowie die Anzahl der Fußgänger, die Anzahl der Querungen und die Anzahl der Blockierungen näher betrachtet.

Die Felduntersuchung wurde an einem Kreisverkehrsplatz in Aschaffenburg durchgeführt. Es wurden mittels einer Videoerhebung die Daten von zwei Ausfahrten erhoben und ausgewertet. Die Positionierung der beiden Kameras wurde so gewählt, dass der gesamte Knotenpunkt erfasst wurde. Eine der Kameras wurde nah an einem Fußgängerüberweg aufgehängt, sodass die Auswertung der Zeitlücken durchgeführt werden konnte. Die zweite Kamera erfasste den anderen Zebrastreifen und diente der Auswertung für das empirische Regressionsmodell. Die optische Auswertung erfolgte in vollen Sekunden und es wurden nur Intervalle berücksichtigt in denen ein gesättigter Verkehr in der Ausfahrt vorlag. Als Randbedingung wurden hier 4 Sekunden für die Bruttozeitlücke angesetzt. Für das Zeitlückenmodell wurde der zeitliche Abstand zwischen zwei querenden Fußgängern erhoben, zwischen denen mindestens ein Fahrzeug die Ausfahrt verließ. Es konnten 133 Zeitlücken mit 1 bis 5 Fahrzeugen mit einem linearen Zusammenhang erhoben werden. Nach dem Ansatz von Siegloch konnte eine Grenzzeitlücke von tg = 7,6 s und eine Folgezeitlücke von tf = 2,6 s bestimmt werden. Diese Zeitlücken wurden zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit nach dem Ansatz von Griffith und Siegloch ausgewertet.

Das Modell der empirischen Regression wurde in 30-Sekunden-Intervallen für beide Ausfahrten ausgewertet, dabei wurden die Anzahl aller querenden Fußgänger, die Anzahl der Querungen und die Anzahl der Blockierungen getrennt voneinander erhoben. Die Anzahl der Querungen berücksichtigt das gemeinsame Queren von Fußgängern als eine Beeinflussung. Die Anzahl der Blockierungen ergibt sich aus der Anzahl der Halte von Fahrzeugen innerhalb eines Intervalls. Es konnten 297 gesättigte Intervalle erfasst werden. Die Analyse der Messdaten hat aufgezeigt das die Anzahl der Querungen die höchste Signifikanz aufzeigt. Die Anzahl aller querenden Fußgänger, als auch die Anzahl der Blockierungen zeigen eine geringere Signifikanz und höhere Streuung auf. Die Streuung ist bei allen Parametern erhöht. Dies deutet zum einen auf Messungenauigkeiten hin, zum anderen auch auf das mögliche inhomogene Verhalten der Verkehrsteilnehmer. Es wurden je Einflussparameter eine lineare als auch eine exponentielle Funktion bestimmt. Für die Anzahl der Querungen erfolgte im Anschluss eine Kreuzvalidierung, um zu überprüfen, welcher der Ansätze besser geeignet ist. Es konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden. Eine Beeinflussung von Fußgängern an Ausfahrten auf die Zufahrten und die Kreisfahrbahn konnten ebenfalls in der Felduntersuchung beobachtet werden. Inwieweit sich diese auf die Leistungsfähigkeit auswirken, sollte in weiteren Untersuchungen analysiert werden.

Die Übertragbarkeit der entwickelten Modelle auf andere Kreisverkehrsplätze wurde für das erste Modell anhand einer anderer Studienarbeiten überprüft. Die Ergebnisse der Felduntersuchung zeigen geringere Leistungsfähigkeiten auf, als die von Hubberten (2008). Die Ergebnisse von Schmotz (2014) hingegen sind vergleichbar. Für das zweite Modell lagen keine weiteren Messdaten vor. Es wurden daher die beiden untersuchten Ausfahrten miteinander verglichen. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Leistungsfähigkeiten leicht variieren. Bei höheren Fußgängerbelastungen sind die Ergebnisse vergleichbar.

Die Felduntersuchung hat den Einfluss von Fußgängern an Ausfahrten auf die Leistungsfähigkeit von Kreisverkehrsplätzen aufgezeigt. Es konnten Modelle abgeleitet werden, die eine Abschätzung der Leistungsfähigkeit der Ausfahrten ermöglichen. Das inhomogene Verhalten der Fußgänger mit und ohne Zebrastreifen sollte in weiteren Untersuchungen mit aufgegriffen werden. In weiteren Untersuchungen sollten diese Ergebnisse durch Messreihen von anderen Kreisverkehrsplätzen erweitert werden. Es könnten dann weitere Einflussparameter wie beispielsweise die Geometrie mit einfließen. Es wäre auch denkbar mehrere Variable in der Funktion zu berücksichtigen. Mithilfe von Simulationen können weitere Erkenntnisse gewonnen werden. Die Auswirkungen von Fußgängern an Ausfahrten von Kreisverkehrsplätzen sollten in Zukunft mit in die Betrachtung der Leistungsfähigkeit des Gesamtknotenpunktes mit einfließen. Die Fußgänger an Ausfahrten können einen entscheidenden Einfluss auf die Leistungsfähigkeit haben.

Typ des Eintrags: Masterarbeit
Erschienen: 2015
Autor(en): Tolle, Franziska Annika
Titel: Auswirkungen von Fußgängern an Ausfahrten auf die Leistungsfähigkeit von Kreisverkehrsplätzen
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Der Kreisverkehrsplatz gehört zu den Standardformen der Knotenpunktgestaltung und gewann in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Der Verkehr befindet sich in einem ständigen Wandel, sowohl die Verkehrsnachfrage, als auch das Verkehrsverhalten ändert sich mit der Zeit. Für Verkehrsplaner ist es daher wichtig die Leistungsfähigkeit des Verkehrssystems abschätzen zu können. Die Leistungsfähigkeit für einen Kreisverkehrsplatz muss nach dem Handbuch für die Bemessung von Straßenanlagen (HBS 2001) nachgewiesen werden, bevor dieser gebaut werden kann. Nach dem HBS (2001) ist dies derzeit nur für Zufahrten möglich. Der Einfluss von Fußgängern wird dort mittels eines Abminderungsfaktors berücksichtigt. In der Praxis kommt jedoch immer wieder die Frage auf, ob die Fußgänger an Ausfahrten von Kreisverkehrsplätzen ebenfalls einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Knotenpunktes haben. In dieser Thesis wurde untersucht welche Auswirkungen die Fußgänger an Ausfahrten auf die Leistungsfähigkeit der Kreisverkehrsplätze haben. Eine internationale Literarturrecherche diente als Grundlage für eine Felduntersuchung an einem Kreisverkehrsplatz.

Es gibt verschiedene Formen des Kreisverkehrsplatzes. Der Minikreisverkehr findet Anwendung, wenn kleine Knotenpunkte sicherer und leistungsfähiger gestaltet werden sollen und bietet eine gute Alternative zu Lichtsignalanlagen. Der große Kreisverkehr ist in Deutschland meist mit Lichtsignalanlagen ausgestattet, die den Verkehr regeln. Der kleine Kreisverkehrsplatz ist die am häufigsten verwendete Form. Es können Leistungsfähigkeiten zwischen 15.000 Pkw-E/24h bis 24.000 Pkw-E/24h erreicht werden. Im Gegensatz zu einem vorfahrtrechtlich geregelten Knotenpunkt weist dieser nur 8 anstelle von 32 Konfliktpunkten auf. Die Zufahrten als auch die Kreisfahrbahn dürfen in Deutschland zweispurig geführt werden, die Ausfahrten hingegen nur einspurig. Die Literarturrecherche und der Feldversuch beziehen sich auf den kleinen Kreisverkehrsplatz.

In Deutschland haben Fußgänger nach der Straßenverkehrsordnung (StVO) an Ausfahrten von Kreisverkehrsplätzen immer Vorrang gegenüber den ausfahrenden Fahrzeugen. An Zufahrten haben Fußgänger nur Vorrang, wenn dort ein Zebrastreifen (Zeichen 293 StVO) angelegt ist. Häufig wird dieser an allen Knotenarmen mit Querungen geplant, um die Vorrangregelung einheitlich und eindeutig zu gestalten. Eine Trenninsel zwischen der Zu- und Ausfahrt dient den querenden Fußgängern zum einen als Sicherheitsraum und zum anderen trennt diese die verschiedenen Konflikt-flächen, wenn kein Zebrastreifen (Zeichen 293 StVO) vorliegt. Zwischen der Kreisfahrbahn und der Fußgängerquerung sollte eine Aufstellfläche für mindestens ein Fahrzeug vorgehalten werden.

Die Ermittlung der Leistungsfähigkeit kann nach drei möglichen Ansätzen erfolgen. Es besteht die Möglichkeit die Zeitlückentheorie, die empirische Regressionsmethode als auch die Simulation oder eine Kombination dieser Verfahren anzuwenden. Die Zeitlückentheorie basiert auf der Annahme, dass sich alle Verkehrsteilnehmer gleich verhalten und die Verkehrsregeln immer befolgt werden. Das komplexe Verhalten der Fahrer wird mittels Folge- und Grenzzeitlücken idealisiert abgebildet. Die Grenzzeitlücke ist ein zeitlicher Abstand im Hauptstrom, der von einem Fahrzeug des untergeordneten Stromes zur Einfahrt genutzt werden kann. Die Folgezeitlücke hingegen ist ein zeitlicher Abstand im Nebenstrom, der von zwei oder mehr Fahrzeugen zur Einfahrt genutzt werden kann.

Die empirische Regressionsmethode basiert auf einem mathematischen Modell, dass die Geometrie, das Fahrerverhalten und weitere verkehrliche Parameter berücksichtigt. Es werden Messergebnisse von Felduntersuchungen auf ihre Zusammenhänge hin überprüft und mittels Funktionen, die aus den Messreihen abgeleitet werden, beschrieben. Die Messungen erfolgen in festen Intervallen die beispielsweise 30 Sekunden oder 1 Minute betragen und in denen ein gesättigter Verkehr vorliegt. Es können alle Einflüsse mit berücksichtigt werden, jedoch müssen diese in den Felduntersuchungen beobachtet worden sein.

Die Ermittlung der Leistungsfähigkeit von Kreisverkehrsplätzen kann auch durch Verkehrssimulationen erflogen. Diese kann zum einen auf der Makroebene erfolgen, um beispielsweise großflächige Zusammenhänge darzustellen oder auf der Mikroebene, mit der man das individuelle Verhalten der Fahrer untersuchen kann. Dies kann auf der Nanoebene nochmals detaillierter simuliert werden, um das unterschiedliche Verhalten einzelner Verkehrsteilnehmer nachzuvollziehen. Die Entwicklung von Simulationen ist sehr aufwendig und die Modelle können zumeist nicht direkt auf andere Kreis-verkehrsplätze übertragen werden.

Der Einfluss von Fußgängern auf die Leistungsfähigkeit an Zufahrten kann mittels der Warteschlangentheorie nach Marlow und Maycock ermittelt werden oder mittels eines empirisch ermittelten Abminderungsfaktors nach Brilon, Stuwe und Drews. Der Ansatz nach Marlow und Maycock untergliedert die Zufahrt in zwei Bereiche. Zum einen wird die Leistungsfähigkeit des Zebrastreifens untersucht und zum anderen die der Einfahrt in die Kreisfahrbahn. Im Anschluss wird die Gesamtleistungsfähigkeit ermittelt. Die Pulkung von Fußgängern wird dabei nicht berücksichtigt. Die Ermittlung der Leistungsfähigkeit nach Brilon et. al. wird im HBS (2001) empfohlen. Hierbei wird die Leistungsfähigkeit der Zufahrt bestimmt und mittels eines Abminderungsfaktors in Abhängigkeit von der Anzahl der querenden Fußgänger und der Verkehrsstärke der Kreisfahrbahn die Leistungsminderung durch Fußgänger ermittelt. Für Ausfahrten liegt derzeit noch kein allgemein anerkanntes Rechenverfahren vor. Das HBS (2001) verweist lediglich darauf, dass die maximale Leistungsfähigkeit der Ausfahrt zwischen 1200 Pkw-E/ h und 1400 Pkw-E/h liegt und der Einfluss der Fußgänger an Ausfahrten berücksichtig werden sollte.

Die internationale Literaturrecherche hat aufgezeigt, dass die Schweiz bisher als einziges Land einen Nachweis der Leistungsfähigkeit der Ausfahrt unter der Berücksichtigung des Fußgängereinflusses in eine Norm übernommen hat. Die Anzahl der Fußgänger pro Stunde als auch die Breite der Ausfahrt dienen hierbei der Bestimmung der maximal möglichen Leistungsfähigkeit. Andere Länder wie Deutschland, Großbritannien, Frankreich, U.S.A. als auch Australien berücksichtigen diesen Einfluss bisher nicht. In Schweden wird zurzeit versucht die Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Ausfahrt mit Hilfe der Anzahl der Blockierungen der Ausfahrt pro Stunde durch Fußgänger in dem Computerprogramm Capcal zu berücksichtigen. In Japan wird derzeit der Einfluss von Fußgängern auf den Kreisverkehrsplatz mit Hilfe von Simulationen untersucht.

Die Felduntersuchung für diese Thesis wurde mit dem Ziel, den Einfluss von Fußgängern an Ausfahrten auf die Leistungsfähigkeit nachzuweisen durchgeführt. Mittels der Messdaten wurden zwei Modelle entwickelt. Als Einflussparameter wurde für das Zeitlückenmodell die Verkehrsstärke der Ausfahrt und die Folge- und Grenzzeitlücke bestimmt. Für das zweite Modell der empirischen Regression wurde die Verkehrszusammensetzung und die Verkehrsstärke der Ausfahrt, sowie die Anzahl der Fußgänger, die Anzahl der Querungen und die Anzahl der Blockierungen näher betrachtet.

Die Felduntersuchung wurde an einem Kreisverkehrsplatz in Aschaffenburg durchgeführt. Es wurden mittels einer Videoerhebung die Daten von zwei Ausfahrten erhoben und ausgewertet. Die Positionierung der beiden Kameras wurde so gewählt, dass der gesamte Knotenpunkt erfasst wurde. Eine der Kameras wurde nah an einem Fußgängerüberweg aufgehängt, sodass die Auswertung der Zeitlücken durchgeführt werden konnte. Die zweite Kamera erfasste den anderen Zebrastreifen und diente der Auswertung für das empirische Regressionsmodell. Die optische Auswertung erfolgte in vollen Sekunden und es wurden nur Intervalle berücksichtigt in denen ein gesättigter Verkehr in der Ausfahrt vorlag. Als Randbedingung wurden hier 4 Sekunden für die Bruttozeitlücke angesetzt. Für das Zeitlückenmodell wurde der zeitliche Abstand zwischen zwei querenden Fußgängern erhoben, zwischen denen mindestens ein Fahrzeug die Ausfahrt verließ. Es konnten 133 Zeitlücken mit 1 bis 5 Fahrzeugen mit einem linearen Zusammenhang erhoben werden. Nach dem Ansatz von Siegloch konnte eine Grenzzeitlücke von tg = 7,6 s und eine Folgezeitlücke von tf = 2,6 s bestimmt werden. Diese Zeitlücken wurden zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit nach dem Ansatz von Griffith und Siegloch ausgewertet.

Das Modell der empirischen Regression wurde in 30-Sekunden-Intervallen für beide Ausfahrten ausgewertet, dabei wurden die Anzahl aller querenden Fußgänger, die Anzahl der Querungen und die Anzahl der Blockierungen getrennt voneinander erhoben. Die Anzahl der Querungen berücksichtigt das gemeinsame Queren von Fußgängern als eine Beeinflussung. Die Anzahl der Blockierungen ergibt sich aus der Anzahl der Halte von Fahrzeugen innerhalb eines Intervalls. Es konnten 297 gesättigte Intervalle erfasst werden. Die Analyse der Messdaten hat aufgezeigt das die Anzahl der Querungen die höchste Signifikanz aufzeigt. Die Anzahl aller querenden Fußgänger, als auch die Anzahl der Blockierungen zeigen eine geringere Signifikanz und höhere Streuung auf. Die Streuung ist bei allen Parametern erhöht. Dies deutet zum einen auf Messungenauigkeiten hin, zum anderen auch auf das mögliche inhomogene Verhalten der Verkehrsteilnehmer. Es wurden je Einflussparameter eine lineare als auch eine exponentielle Funktion bestimmt. Für die Anzahl der Querungen erfolgte im Anschluss eine Kreuzvalidierung, um zu überprüfen, welcher der Ansätze besser geeignet ist. Es konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden. Eine Beeinflussung von Fußgängern an Ausfahrten auf die Zufahrten und die Kreisfahrbahn konnten ebenfalls in der Felduntersuchung beobachtet werden. Inwieweit sich diese auf die Leistungsfähigkeit auswirken, sollte in weiteren Untersuchungen analysiert werden.

Die Übertragbarkeit der entwickelten Modelle auf andere Kreisverkehrsplätze wurde für das erste Modell anhand einer anderer Studienarbeiten überprüft. Die Ergebnisse der Felduntersuchung zeigen geringere Leistungsfähigkeiten auf, als die von Hubberten (2008). Die Ergebnisse von Schmotz (2014) hingegen sind vergleichbar. Für das zweite Modell lagen keine weiteren Messdaten vor. Es wurden daher die beiden untersuchten Ausfahrten miteinander verglichen. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Leistungsfähigkeiten leicht variieren. Bei höheren Fußgängerbelastungen sind die Ergebnisse vergleichbar.

Die Felduntersuchung hat den Einfluss von Fußgängern an Ausfahrten auf die Leistungsfähigkeit von Kreisverkehrsplätzen aufgezeigt. Es konnten Modelle abgeleitet werden, die eine Abschätzung der Leistungsfähigkeit der Ausfahrten ermöglichen. Das inhomogene Verhalten der Fußgänger mit und ohne Zebrastreifen sollte in weiteren Untersuchungen mit aufgegriffen werden. In weiteren Untersuchungen sollten diese Ergebnisse durch Messreihen von anderen Kreisverkehrsplätzen erweitert werden. Es könnten dann weitere Einflussparameter wie beispielsweise die Geometrie mit einfließen. Es wäre auch denkbar mehrere Variable in der Funktion zu berücksichtigen. Mithilfe von Simulationen können weitere Erkenntnisse gewonnen werden. Die Auswirkungen von Fußgängern an Ausfahrten von Kreisverkehrsplätzen sollten in Zukunft mit in die Betrachtung der Leistungsfähigkeit des Gesamtknotenpunktes mit einfließen. Die Fußgänger an Ausfahrten können einen entscheidenden Einfluss auf die Leistungsfähigkeit haben.

Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften, Civil and Environmental Engineering > Institut für Verkehr > Fachgebiet Verkehrsplanung und Verkehrstechnik
Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften, Civil and Environmental Engineering > Institut für Verkehr
Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften, Civil and Environmental Engineering
Hinterlegungsdatum: 19 Feb 2016 07:43
Gutachter / Prüfer: Boltze, Prof. Dr. Manfred ; Balluff, M. Sc. Jessica ; Schenk, Dr.-Ing. Michael
Alternatives oder übersetztes Abstract:
AbstractSprache
Roundabouts are one of the standard forms of intersection design and over the last years they gained increasing importance. Traffic is permanently changing, traffic demand, as well as traffic behavior changes over time. For traffic planners, it is therefore important to be able to assess the capacity of the transportation system. The capacity of a roundabout must be proved according to the guidelines for dimensioning road traffic facilities (HBS 2001) before it can be built. Based on the HBS (2001) this is currently only possible for roundabout access roads. In there the pedestrian influence is covered through a reduction factor. In practice, however, the question is always raising, whether pedestrians at roundabout exits also have an impact on the capacity of intersections. This thesis investigates the effects of pedestrians at exits on the capacity of roundabouts. An international literature research was used as a basis for a roundabout field study. There are different forms of roundabouts. The mini-roundabout is applied where small intersections should be arranged safer and more efficient and offers a good alternative to traffic signals. The big roundabout is usually equipped with traffic signals in Germany, which regulate the traffic. The small roundabout is the most commonly used form. Efficiencies between 15,000 pce/24h to 24,000 pce/24h can be achieved. In comparison to a priority regulated intersection this one has only 8 instead of 32 conflict points. The access roads as well as the circular lanes may be operated with two lanes in Germany, exits, however, only with one lane. The international literature research and the field study are applying to small roundabouts. According to the German road traffic regulations (StVO) pedestrians always have the priority to the outgoing vehicles at roundabout exits. At the roundabout access pedestrians only have the priority if there is a crosswalk (Z 293 StVO). Often these are planned at all intersections with pedestrian crossings, to create consistent and clear priority rules. A separating island between the entry and exit serves the crossing pedestrians as a refuge and separates the different conflict areas, where no crosswalks are present (Z 293 StVO). Between the circular lane and the crosswalk, a space for at least one vehicle should be provided. The determination of the capacity can be performed by three possible approaches. There is the possibility to use the time gap theory, the empirical regression method as well as the simulation, or a combination of these methods. The time gap theory is based on the assumption that all road users behave the same way and the traffic rules are always followed. The complex behavior of drivers is idealized through follow-up time gaps and critical time gaps. The critical time gap is a time interval within the minor traffic stream which can be used by one vehicle of the subordinate stream to enter. The follow-up time gap, however, is a time interval within the main stream which can be used by two or more vehicles to enter. The empirical regression method is based on a mathematical model considering geometry, driver behavior and other different traffic parameters. Field study measurement results are investigated regarding their relationship and described by functions which are derived from measurement series. The measurements are taken at fixed intervals for example 30 seconds or 1 minute, and when a saturated traffic is available. All factors can be taken into account as long as they have been observed in field studies. Determination of roundabout capacity can also occur through traffic simulations. This can be done at various levels, for example at the macro level, to present large-scale contexts, or at the micro level that allows examining individual drivers’ behavior. This can be also done in more detail at the nano level to understand different behaviors of individual road users. The development of simulations is very complex and mostly the models cannot be directly applied to other roundabouts. The influence of pedestrians on the capacity of access roads can be determined by means of Marlows and Maycocks queuing theory or by Brilons, Stuwes and Drews’ empirically determined reduction factor. Marlows and Maycocks approach divides the access into two areas. First, the performance of the crosswalk is examined and second, the entrance to the circular lane. Subsequently, the overall capacity is determined. Thereby the grouping of pedestrians is not taken into account. In the HBS (2001) it is recommended to determine the capacity by Brilon et. al. . Here, the capacity of the access is determined and then by a reduction factor depending on the number of crossing pedestrians and the traffic volume of the circular lane, the capacity reduction is established. For exits there is currently no generally accepted method of calculation available. The HBS (2001) only notes that the maximum capacity of exits lies between 1200 pce/h and 1400 pce/h and that the influence of pedestrians should be taken into account. The international literature research has shown that Switzerland, as the only country so far, has adopted the exit capacity into a standard, considering the influence of pedestrians. The number of pedestrians per hour as well as the width of the exit lane served in this case to determine the maximum possible capacity. Other countries such as Germany, the UK, France, USA and Australia so far do not consider this factor. With the Capcal software, Sweden is currently trying to investigate exit capacity by determining the number of hourly pedestrians exit blockings. In Japan, the influence of pedestrians to roundabouts is currently evaluated with the help of simulations. Target to the field study of this thesis was to demonstrate the influence of pedestrians on exits on the capacity of roundabouts. Two models were developed using the measured data. The volume of the traffic exit, and the follow- up time gap and the critical time gap were determined as influencing parameters for the time gap model. For the second model, the empirical regression, the traffic composition and the traffic volume of the exit, as well as the number of pedestrians, the number of crossings and the number of blockings were examined in more detail. The field study was conducted at a roundabout in Aschaffenburg. Data from two exits were collected and analyzed using a video survey. The positioning of the two cameras was chosen, so that the entire intersection was detected. One of the cameras was located close to a pedestrian crossing, so that the evaluation of the time gaps could be performed. The second camera recorded the other pedestrian crosswalk and served the evaluation of the empirical regression model. The visual evaluation was carried out in full seconds and only intervals with saturated exit traffic were considered. As a boundary condition 4 seconds were estimated for the gross time gap. For the time gap model, the time interval between two crossing pedestrians interrupted by at least one exiting vehicle was collected. 133 time gaps of 1 to 5 vehicles with a linear relationship were collected and evaluated. According to the approach of Siegloch, a critical time gap of tg = 7.6 s and a follow-up time gap of tf = 2.6 s were determined. These time gaps were evaluated to determine the capacity by the approach of Griffith and Siegloch. The model of the empirical regression was evaluated in 30 second intervals for the two exits, while the number of all pedestrian crossings, the number of overall crossings and the number of blockings were collected separately. The number of crossings is considering the collective crossing of pedestrians as one influence. The number of blockings results from the number of vehicle stops within an interval. There were 297 saturated intervals recorded. The data analysis has revealed that the number of crossings shows the highest significance. The number of all pedestrian crossings, as well as the number of blockings point to a lower significance and a greater scattering. The scattering is increased for all parameters. On one hand this indicates measurement inaccuracies; on the other hand it shows the possible inhomogeneous behavior of road users. A linear and an exponential function were determined for each influencing parameter. Following-up, a cross-validation was carried out for the number of crossings, to verify which of the approaches is more suitable. There was no significant difference observed. An influence of pedestrians on exits to the entry and the circular lane could also be observed in the field study. To what extent this should impact the capacity will be analyzed in further studies. The transferability of the developed models to other roundabouts was examined for the first model based on results of different studies. The field study results show lower capacities than those of Hubberten (2008). In comparison, the results of Schmotz (2014) are comparable. For the second model, there were no further measurement data available. Therefore, the two examined exits were compared; it was found out that capacities vary slightly. At higher pedestrian loads the results are comparable. The field study has shown the influence of pedestrians on exits on the capacity of roundabouts. It could be derived from the models that allow assessing the exit capacities. The inhomogeneous behavior of pedestrians with and without crosswalks should be addressed in further studies. In further studies, these results should be supplemented by measurements of other roundabouts. More influential parameters such as the geometry could then be incorporated and it would be possible to integrate more variables into the functions. Simulations could generate more information. The effects of pedestrians at roundabout exits should be included in the capacity analysis of the entire intersection in the future. The pedestrian can have a significant impact on exit capacity.Englisch
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