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Verkehrslageerfassung als Grundlage des dynamischen Verkehrsmanagements

Nicklich, Marko :
Verkehrslageerfassung als Grundlage des dynamischen Verkehrsmanagements.
TU Darmstadt
[Masterarbeit], (2011)

Kurzbeschreibung (Abstract)

In Zeiten von ständig steigendem Verkehrsaufkommen bei gleichzeitig begrenzten Ressourcen wird es immer wichtiger, die bestehende Infrastruktur effizienter zu nutzen, um so das Bedürfnis nach Mobilität zufriedenzustellen. Einen Ansatz hierzu bietet das dynamische Verkehrsmanagement in Städten. Dessen Grundlage ist unter anderem die Abbildung der aktuellen Verkehrslage sowie deren Prognose. Anhand dieser Informationen werden im Rahmen eines Verkehrsmanagementsystems vorab geplante Strategien ausgelöst, welche die Umsetzung definierter Maßnahmen zur Verkehrsbeeinflussung beinhalten, um bestehende Verkehrsprobleme positiv zu beeinflussen. Ein hoher Automatisierungsgrad soll dabei angestrebt werden.

Während die Verkehrslage des MIV außerorts auf Autobahnen bereits zuverlässig ermittelt werden kann, kann die innerörtliche Verkehrslageermittlung nachwievor nur bedingt als zuverlässig eingestuft werden. Der beim Prozess der Strategieauslösung realisierte Automatisierungsgrad ist dabei als sehr gering einzustufen. Manuelle Entscheidungen auf Basis von Videobeobachtungen sind dagegen an der Tagesordnung.

Ziel dieser Arbeit ist es daher, das Spektrum der Methoden zur Verkehrslageermittlung systematisch zu analysieren und deren Einsatztauglichkeit hinsichtlich einer urbanen Ausrichtung einzuschätzen. Der Fokus liegt dabei auf der Verkehrslageerfassung, der anschließende Prozess der Modellbildung und Prognose bis zur vollständigen Darstellung der Verkehrslage wird angesprochen.

Im Rahmen der durchgeführten Literaturanalyse werden das Zielgebiet des dynamischen Verkehrsmanagements in Städten und der Prozess der Strategieentwicklung erörtert. Weiterhin wird das Themengebiet der Verkehrsdatenerfassung behandelt. Neben den relevanten Kenngrößen werden dabei Datenarten und Verkehrsdatenerfassungssysteme diskutiert. Die Unterteilung der Verkehrsdatenerfassungssysteme erfolgt in stationäre, mobile und momentane Erfassung. Den Abschluss dieses Teils bilden die Datenfusionstechniken. Neben der nationalen Literatur erfolgt die Literaturrecherche in diesem Bereich auch auf internationaler Ebene.

Aufbauend auf der Literaturanalyse wird ein Stufenmodell der Verkehrslageermittlung entwickelt. Die Stufen stellen dabei Umsetzungsstufen der städtischen Verkehrslageermittlung dar und können aufeinander aufbauen. Als erste Stufe steht die Ermittlung der Verkehrslage an Hot Spots. Hot Spot - Erfassung bedeutet an dieser Stelle, einzelne Querschnitte oder Knotenpunkte punktuell zu erfassen. Ziele dieser Stufe sind neben der Knotenpunktbeeinflussung auch die Information der Verkehrsteilnehmer. Als zweite Stufe der Verkehrslageermittlung steht die strategiebezogene Erfassung. Wie die Bezeichnung schon vorgibt, wird hier der Strategieprozess des dynamischen Verkehrsmanagements bereits angewendet. Die strategiebezogene Erfassung verfolgt grundsätzlich gezielte Absichten der Knotenpunkt- und Streckenbeeinflussung sowie der Information der Verkehrsteilnehmer. Die strategiebezogene Erfassung hat außerdem eine Nachbetrachtung nach Strategieauslösung zur Folge, d.h. es müssen die geschalteten Ausweichstrecken mit überwacht werden. Der dritten Stufe der Verkehrslageermittlung wird der Verkehrslagebericht zugeordnet. Eine flächendeckende Verkehrslage des strategischen Netzes steht dabei im Vordergrund. Datenfusionstechniken und Prognoseverfahren sind wichtiger Bestandteil dieser Stufe. Ziel ist es, strategische Entscheidungen zur Information und Lenkung der Autofahrer im Netz zu treffen.

Zu den einzelnen Stufen werden anschließend Methoden entwickelt, wie diese umzusetzen sind. Dabei werden jeder Stufe stets eine Methode mit stationärer Erfassung und eine Methode mit reiner Videobeobachtung zugeordnet. Für Stufe 2 der strategiebezogenen Erfassung wird weiter auch eine Methode mit momentaner Erfassungstechnik sowie für Stufe 3, Verkehrslagebericht, eine Methode mit mobilen Daten entwickelt. Die Methoden werden anschließend nach zuvor aufgestellten Anforderungen bewertet und die Ergebnisse miteinander verglichen. Zusätzlich erfolgt noch eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung verschiedener Methoden.

Als Nächstes wird unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Literaturrecherche und des entwickelten Stufenmodells eine Expertenbefragung vorbereitet und durchgeführt. Als Experten konnten dafür Mitarbeiter verschiedener Stadtverwaltungen von Städten mit aktivem Verkehrsmanagement gewonnen werden. Ziele dieser Befragung waren einerseits die Bewertung des Stufenmodells durch Experten, aber auch der Vergleich der erarbeiteten Theorie mit der Praxis. Die Expertenbefragung wurde leitfadengestützt durchgeführt und beinhaltete zwei Themengebiete. Einerseits wurden Fragen zur bestehenden Verkehrslageermittlung der jeweiligen Stadt gestellt, andererseits aber auch Fragen zum den Experten vorab übermittelten Stufenmodell der Verkehrslageermittlung.

Auf Basis der Expertenbefragung werden nun die Einsatzbereiche der entwickelten Methoden analysiert und die Methoden anschließend bewertet. Für die Methode mit momentaner Erfassung kann dabei kein Einsatzgebiet definiert werden, ebenso für eine Videobeobachtung auf Stufe des Verkehrslageberichts.

Darauf aufbauend wird eine Handlungsempfehlung erstellt. Die Handlungsempfehlung ist dabei aufgeteilt in zwei Teile, einerseits für Städte mit bestehender Verkehrslageerfassung, andererseits für Städte ohne bestehende Erfassung. Im ersten Teil werden die Problemfelder der Qualität, Automatisierungs- und Beeinflussungsmöglichkeiten sowie der Finanzierung näher genannt und dafür Lösungsvorschläge entwickelt. Die Datenqualität ist oft ungenügend, was einerseits an fehlerhaften Modellrechnungen, andererseits aber auch an unzureichender Ausstattung mit strategischer Detektion liegen kann. Mobile Daten sind bislang ebenfalls nicht immer von guter Qualität. Der zweite Teil für Städte ohne Verkehrslageerfassung beinhaltet einerseits eine Prozessvisualisierung der Planung und Implementierung einer Verkehrslageermittlung, andererseits aber auch mögliche Umsetzungsvarianten. Dabei wird wiederum auf das in der Arbeit entwickelte Stufenmodell eingegangen. Es werden verschiedene Methoden miteinander kombiniert und zu Lösungsvarianten verbunden. Die Varianten werden anschließend bewertet und untereinander verglichen. Vor und Nachteile werden aufgezeigt. Erkennbar wird dabei, dass zwei Varianten mit der Methode der stationären Erfassung auf Stufe 2 und der Methode der mobilen Erfassung auf Stufe 3 am besten abschneiden.

Abschließend wird noch weiterer Forschungsbedarf skizziert, welcher im Rahmen der Arbeit ersichtlich wird, und ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen gegeben. Im Fokus stehen an dieser Stelle das Qualitätsmanagement allgemein und im speziellen die mobilen Datenerfassungstechnologien.

Typ des Eintrags: Masterarbeit
Erschienen: 2011
Autor(en): Nicklich, Marko
Titel: Verkehrslageerfassung als Grundlage des dynamischen Verkehrsmanagements
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

In Zeiten von ständig steigendem Verkehrsaufkommen bei gleichzeitig begrenzten Ressourcen wird es immer wichtiger, die bestehende Infrastruktur effizienter zu nutzen, um so das Bedürfnis nach Mobilität zufriedenzustellen. Einen Ansatz hierzu bietet das dynamische Verkehrsmanagement in Städten. Dessen Grundlage ist unter anderem die Abbildung der aktuellen Verkehrslage sowie deren Prognose. Anhand dieser Informationen werden im Rahmen eines Verkehrsmanagementsystems vorab geplante Strategien ausgelöst, welche die Umsetzung definierter Maßnahmen zur Verkehrsbeeinflussung beinhalten, um bestehende Verkehrsprobleme positiv zu beeinflussen. Ein hoher Automatisierungsgrad soll dabei angestrebt werden.

Während die Verkehrslage des MIV außerorts auf Autobahnen bereits zuverlässig ermittelt werden kann, kann die innerörtliche Verkehrslageermittlung nachwievor nur bedingt als zuverlässig eingestuft werden. Der beim Prozess der Strategieauslösung realisierte Automatisierungsgrad ist dabei als sehr gering einzustufen. Manuelle Entscheidungen auf Basis von Videobeobachtungen sind dagegen an der Tagesordnung.

Ziel dieser Arbeit ist es daher, das Spektrum der Methoden zur Verkehrslageermittlung systematisch zu analysieren und deren Einsatztauglichkeit hinsichtlich einer urbanen Ausrichtung einzuschätzen. Der Fokus liegt dabei auf der Verkehrslageerfassung, der anschließende Prozess der Modellbildung und Prognose bis zur vollständigen Darstellung der Verkehrslage wird angesprochen.

Im Rahmen der durchgeführten Literaturanalyse werden das Zielgebiet des dynamischen Verkehrsmanagements in Städten und der Prozess der Strategieentwicklung erörtert. Weiterhin wird das Themengebiet der Verkehrsdatenerfassung behandelt. Neben den relevanten Kenngrößen werden dabei Datenarten und Verkehrsdatenerfassungssysteme diskutiert. Die Unterteilung der Verkehrsdatenerfassungssysteme erfolgt in stationäre, mobile und momentane Erfassung. Den Abschluss dieses Teils bilden die Datenfusionstechniken. Neben der nationalen Literatur erfolgt die Literaturrecherche in diesem Bereich auch auf internationaler Ebene.

Aufbauend auf der Literaturanalyse wird ein Stufenmodell der Verkehrslageermittlung entwickelt. Die Stufen stellen dabei Umsetzungsstufen der städtischen Verkehrslageermittlung dar und können aufeinander aufbauen. Als erste Stufe steht die Ermittlung der Verkehrslage an Hot Spots. Hot Spot - Erfassung bedeutet an dieser Stelle, einzelne Querschnitte oder Knotenpunkte punktuell zu erfassen. Ziele dieser Stufe sind neben der Knotenpunktbeeinflussung auch die Information der Verkehrsteilnehmer. Als zweite Stufe der Verkehrslageermittlung steht die strategiebezogene Erfassung. Wie die Bezeichnung schon vorgibt, wird hier der Strategieprozess des dynamischen Verkehrsmanagements bereits angewendet. Die strategiebezogene Erfassung verfolgt grundsätzlich gezielte Absichten der Knotenpunkt- und Streckenbeeinflussung sowie der Information der Verkehrsteilnehmer. Die strategiebezogene Erfassung hat außerdem eine Nachbetrachtung nach Strategieauslösung zur Folge, d.h. es müssen die geschalteten Ausweichstrecken mit überwacht werden. Der dritten Stufe der Verkehrslageermittlung wird der Verkehrslagebericht zugeordnet. Eine flächendeckende Verkehrslage des strategischen Netzes steht dabei im Vordergrund. Datenfusionstechniken und Prognoseverfahren sind wichtiger Bestandteil dieser Stufe. Ziel ist es, strategische Entscheidungen zur Information und Lenkung der Autofahrer im Netz zu treffen.

Zu den einzelnen Stufen werden anschließend Methoden entwickelt, wie diese umzusetzen sind. Dabei werden jeder Stufe stets eine Methode mit stationärer Erfassung und eine Methode mit reiner Videobeobachtung zugeordnet. Für Stufe 2 der strategiebezogenen Erfassung wird weiter auch eine Methode mit momentaner Erfassungstechnik sowie für Stufe 3, Verkehrslagebericht, eine Methode mit mobilen Daten entwickelt. Die Methoden werden anschließend nach zuvor aufgestellten Anforderungen bewertet und die Ergebnisse miteinander verglichen. Zusätzlich erfolgt noch eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung verschiedener Methoden.

Als Nächstes wird unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Literaturrecherche und des entwickelten Stufenmodells eine Expertenbefragung vorbereitet und durchgeführt. Als Experten konnten dafür Mitarbeiter verschiedener Stadtverwaltungen von Städten mit aktivem Verkehrsmanagement gewonnen werden. Ziele dieser Befragung waren einerseits die Bewertung des Stufenmodells durch Experten, aber auch der Vergleich der erarbeiteten Theorie mit der Praxis. Die Expertenbefragung wurde leitfadengestützt durchgeführt und beinhaltete zwei Themengebiete. Einerseits wurden Fragen zur bestehenden Verkehrslageermittlung der jeweiligen Stadt gestellt, andererseits aber auch Fragen zum den Experten vorab übermittelten Stufenmodell der Verkehrslageermittlung.

Auf Basis der Expertenbefragung werden nun die Einsatzbereiche der entwickelten Methoden analysiert und die Methoden anschließend bewertet. Für die Methode mit momentaner Erfassung kann dabei kein Einsatzgebiet definiert werden, ebenso für eine Videobeobachtung auf Stufe des Verkehrslageberichts.

Darauf aufbauend wird eine Handlungsempfehlung erstellt. Die Handlungsempfehlung ist dabei aufgeteilt in zwei Teile, einerseits für Städte mit bestehender Verkehrslageerfassung, andererseits für Städte ohne bestehende Erfassung. Im ersten Teil werden die Problemfelder der Qualität, Automatisierungs- und Beeinflussungsmöglichkeiten sowie der Finanzierung näher genannt und dafür Lösungsvorschläge entwickelt. Die Datenqualität ist oft ungenügend, was einerseits an fehlerhaften Modellrechnungen, andererseits aber auch an unzureichender Ausstattung mit strategischer Detektion liegen kann. Mobile Daten sind bislang ebenfalls nicht immer von guter Qualität. Der zweite Teil für Städte ohne Verkehrslageerfassung beinhaltet einerseits eine Prozessvisualisierung der Planung und Implementierung einer Verkehrslageermittlung, andererseits aber auch mögliche Umsetzungsvarianten. Dabei wird wiederum auf das in der Arbeit entwickelte Stufenmodell eingegangen. Es werden verschiedene Methoden miteinander kombiniert und zu Lösungsvarianten verbunden. Die Varianten werden anschließend bewertet und untereinander verglichen. Vor und Nachteile werden aufgezeigt. Erkennbar wird dabei, dass zwei Varianten mit der Methode der stationären Erfassung auf Stufe 2 und der Methode der mobilen Erfassung auf Stufe 3 am besten abschneiden.

Abschließend wird noch weiterer Forschungsbedarf skizziert, welcher im Rahmen der Arbeit ersichtlich wird, und ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen gegeben. Im Fokus stehen an dieser Stelle das Qualitätsmanagement allgemein und im speziellen die mobilen Datenerfassungstechnologien.

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: 05 Apr 2016 11:41
Gutachter / Prüfer: Boltze, Prof. Dr. Manfred ; Fornauf, Dip.Wi.Ing Leif ; Jentsch, Dr. Ing Heiko
Alternatives oder übersetztes Abstract:
AbstractSprache
In times of constantly increasing traffic as well as scarce resources, it is becoming more and more important to use the existing infrastructure effectively so that mobility demands can be met optimally. One approach to meet these requirements is dynamic traffic management in cities. This is based on showing the current traffic situation as well as its forecast. The information is then applied in a traffic management system. It triggers previously planned strategies which implement defined measures to control traffic in order to affect existing traffic challenges positively. The overall goal is to establish a high level of automation in the respective traffic management systems. While it is already possible to reliably identify the traffic situation on motorways (Germany’s “Autobahn”), the reliability of in-town traffic detection remains limited. The executed automation level during the strategy triggering process is still extremely low. Manual decisions, based on video monitoring, are still a daily occurrence. The purpose of this study is a systematic analysis of the current variety of traffic detection systems and their employability. Furthermore, they form a basis for suitable application in urban regions. The main focus is on traffic detection. The subsequent process of modelling and forecast up to a comprehensive presentation of the traffic situation are also mentioned. The literature research explores the target area of dynamic traffic management in cities and the process of strategy development. It also covers the topic of traffic data detection. Besides common relevant parameters, data types, and traffic data detection systems will be examined more closely. Traffic data detection systems are broken down into fixed, mobile, and snap-shot detection. The final part of the literature research addresses data fusion techniques. Besides national literature, a closer focus lies on international literature research. Based on the literature research, a 3-step-model for traffic detection is generated. The steps represent different implementation levels of urban traffic detection and can be based on one another. The first step is the so-called Hot Spot traffic detection. Hot Spots are defined here as individual road cross sections or intersections which are detected as individual selected areas. The aims of this step are mainly to influence mentioned intersections and, as a secondary goal, to provide an information basis for traffic participants. The second step of traffic detection is the strategy-oriented detection. As the name already implies, the strategy process of dynamic traffic management is already in implementation. The overall goal of strategy-oriented detection is the targeted influence of intersections and road control as well as informing traffic participants. Strategic-oriented detection also means that a review of the strategies triggered has to follow, or in other words, the suggested alternative routes also have to be monitored. The third step of traffic detection deals with the traffic situation report. Mapping out comprehensive traffic situations for the strategic network is the main goal here. Data fusion techniques and forecast procedures are an integral part of this step. The information gathered shall then provide the basis for decisions on information output and steering of traffic participants in the respective network. For each step, different methods are developed for practical implementation of the steps. Two methods are allocated to each step: one of fixed detection and one of video monitoring. In step 2, strategic detection, a method with snap-shot detection, is also allocated. In step 3, a traffic situation report, a method with mobile data, is added. The methods are then evaluated with regard to previously defined requirements and the results are compared. The different methods are then contrasted using an economic feasibility study. After the literature research and the step-model, an expert survey is drawn up and was carried out. All experts are traffic management employees of different cities with more than 150 000 inhabitants. These cities all have an active traffic management system. The goal of the survey was to find out how traffic monitoring experts evaluate the developed step-model and to identify differences between theory and practice. The expert survey was carried out using an interview guide containing two main areas: On the one hand, questions focused on existing traffic detection of the respective city; on the other hand, questions were asked concerning the previously submitted step-model for traffic detection. The methods are evaluated afterwards based on the expert survey and the fields of application for the methods are analysed. Two areas could not be defined for fields of application: snap-shot detection and video monitoring in step 3, the traffic situation report. Based on the interview results, practical recommendations are developed. The practical recommendations are divided in two sections. One section considers cities with existing traffic detection systems, the other cities without any existing traffic detection. The first part describes issues such as quality, automation, possible influences, and financing. Possible solutions are presented for the individual points. One problem is inadequate data quality, which may either be based on inaccurate model calculations or being insufficiently equipped with strategic detection systems. Mobile data are also of insufficient quality at the moment. The second part, regarding cities without any traffic detection as of now, contains processes of visualization for planning and implementing traffic detection as well as possible implementation scenarios. In this scenario, reference is again drawn to the developed step-model. Different methods are combined and connected in solution scenarios. The scenarios are finally evaluated and compared with each other. Advantages and disadvantages are shown. It becomes clear that the two variants using the fixed detection method during step 2 as well as the method of mobile detection in step 3 are superior to the others. In the end, areas where potential research is still necessary will be pointed out, as seen in this thesis, and future developments will be examined.Englisch
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