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Übergreifende Bewertung der Qualität des Verkehrsablaufs an signalgeregelten Knotenpunkten für alle Reisende

Hunter, Brian (2010):
Übergreifende Bewertung der Qualität des Verkehrsablaufs an signalgeregelten Knotenpunkten für alle Reisende.
TU Darmstadt, [Master Thesis]

Abstract

Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung einer Methodik um die Verkehrsqualität eines signalgeregelten Knotenpunktes zu bewerten. Die aktuelle Methodik betrachtet die fahrzeugbasierte Qualität anstatt eines menschbasierten Qualitätsbegriffs. Zudem wird jedes Verkehrsmittel einzeln bewertet und die daraus resultierenden Qualitäten sind nicht direkt vergleichbar. Daher sind Rahmenbedingungen, die alle Verkehrsmittel und alle Reisenden berücksichtigen notwendig, damit dadurch die Bewertung von Knotenpunkten und somit die aktuellen und zukünftigen Ziele unserer Verkehrssysteme und der Gesellschaft unterstützt werden. Das entwickelte verkehrsartübergreifende Modell unterstützt die existierenden Verkehrsziele und ermöglicht verkehrsmittelbezogene Priorisierungen.

Eine Literaturanalyse wurde durchgeführt, um die Definition von Qualität bezüglich ihrer Rolle im Verkehrssystem zu erläutern. Verkehrsqualität wurde als die vom Reisenden wahrgenommene Qualität definiert. Um die Qualitätsbewertung zu unterstützen, wurden Qualitätsstufen des Verkehrsablaufs von A bis F definiert. Anschließend wurde das aktuelle deutsche (HBS) und amerikanische (HCM) Handbuch bewertet und verglichen. Die Qualität des Verkehrsablaufs basiert in beiden Handbüchern auf das Kriterium Wartezeit. Weder das HBS noch das HCM berücksichtigt die Auswirkung des Besetzungsgrades auf die gesamte Qualität.

Andere Qualitätsmodelle und Multimodalmodelle wurden im nächsten Schritt der Arbeit analysiert. Neue wahrnehmungsbasierte Qualitätsmodelle wurden in Studien entwickelt. Die meisten Regressionsmodelle basieren auf Bewertungen existierender Knotenpunkte, die von Teilnehmern an Studien vorgenommenen wurden. Bei nicht-motorisierten Verkehrsmitteln spielen Komfort und Sicherheit dabei eine wichtige Rolle. Ähnliche streckenbasierte Modelle werden in Kanada und den USA zum Teil schon verwendet. Die zwei Arten von Modellen unterscheiden sich nach der Art der betrachteten Qualität, wobei ein analytisches Kriterium, das den Verkehrsablauf beschreibt in den wartezeitbasierten Modellen verwendet wird. Die subjektive, wahrgenommene Verkehrsqualität stellt den Schwerpunkt anderer Modelle dar. Eine voraussichtliche Entwicklung der implementierten Qualitätsmodelle ist die Verwendung beider Modellarten; das wartezeitbasierte Modell gewährleistet einen ausreichenden Verkehrsfluss während das andere die von Reisenden wahrgenommene Qualität bewertet.

Als Nächstes wurden die Verkehrsteilnehmerzahlen für jedes Verkehrsmittel untersucht. Für die motorisierten Verkehrsmittel wurde der aktuelle Stand von Technik und Methodik für die Erfassung des Besetzungsgrades zusammengefasst und die Zähltechnologie für Fußgänger und Radfahrer wurde geprüft. Die Erfassungsarten wurden in zwei Kategorien, online und offline, unterschieden. Bei dynamischer Qualitätsbewertung, z.B. im Fall einer knotenpunkt- oder netzwerkbasierten Qualitätsoptimierung, ist eine Online-Erfassung notwendig. Offline-Daten sind statische Verkehrserhebungen, die sowohl bei aktuellen Qualitätsbewertungen als auch bei der Bewertung von verschiedenen Knotenpunktentwürfen sinnvoll eingesetzt werden können.

Strecken- und knotenpunktbasierte Multimodalrahmbedingungen wurden analysiert. Laut der Literatur sollten neue Qualitätsmodelle die wechselnden Prioritäten der Städte und der Raumplanung unterstützen. Obwohl neue Modelle, nämlich wahrnehmungsbasierte Qualitätsmodelle, bei den neuen Rahmenbedingungen eingesetzt wurden, wurden sie nicht in ein verkehrsmittelübergreifendes Modell integriert. Neben den wahrgenommenen Modellen wurde die Methodik der Streckenqualitätsbewertung in dieser Arbeit übernommen.

Die Rahmenbedingungen des Multimodalqualitätsmodells wurden in vier Schritte unterteilt. Der erste Schritt umfasste die Definition von Modellkriterien: Basierend auf Reisenden, Unterstützung der Verkehrsziele, Unterdrückung von intermodalen Qualitätsdisparitäten und Priorisierung ausgewähltes Verkehrsmittel. Die Modellstruktur wurde von einem streckenbasierten Radfahrermodell, in dem schlechtere Qualitätsstufen höher bewertet werden, abgeleitet. Zur Berücksichtigung der Straßen- und Gebietstypen als auch der Priorisierung wurden weitere Faktoren definiert. Das Modell evaluiert die Qualität jedes Verkehrsmittels separat, dann werden alle Qualitäten mit ihren Faktoren zusammengefasst. Für die Bewertung der motorisierten Verkehrsmittel (d.h. MIV und ÖPNV) wurden die Modelle aus dem deutschen HBS einbezogen, wobei wahrnehmungsbasierte Qualitätsmodelle bei den nicht-motorisierten Verkehrsmitteln (d.h. Fahrrad und Fußgänger) eingesetzt wurden. Das Multimodalmodell ist modular aufgebaut, sodass das Austauschen von individuellen Modellen vereinfacht wird. Der modulare Aufbau erleichtert zudem die Anwendung des Multimodalmodells in verschiedenen Regionen, wo unterschiedliche Qualitätsmodelle in Gebrauch sind.

Verschiedene Szenarien einer Fallstudie wurden durch das entwickelte Multimodalmodell bewertet. Das Null-Szenario basierte auf dem gegenwärtigen Verkehrsaufkommen eines Knotenpunktes in Darmstadt. Aufgrund einer schlechten ÖPNV-Verkehrsqualität wurde die Qualität des Null-Szenarios mit C bewertet. Die Umlaufzeit wurde im ersten Szenario reduziert, infolgedessen wurde die ÖPNV-Wartezeit verringert. Die ÖPNV-Qualität ist gestiegen, während die Qualität aller anderen Verkehrsmittel konstant war. Dies führte dazu, dass die Multimodalqualität auf B stieg. ÖPNV-Signalpriorisierung wurde im dritten Szenario umgesetzt, wobei die ÖPNV-Wartezeit verringert wurde und die MIV-Wartezeit geringfügig erhöht wurde. Die ÖPNV- und Multimodalqualität sind jeweils gestiegen, während die MIV-Qualität gesunken ist.

Bei der Bewertung einer ÖPNV-Signalpriorisierung kann das Multimodalmodell angewendet werden. Bis jetzt wurden ÖPNV-Priorisierungsmaßnahmen als sinnvoll beurteilt, wenn die ÖPNV-Qualität verbessert wurde und die MIV-Qualität sich nicht zu stark verschlechterte. Die Gesamtverkehrsqualität konnte nicht bewertet werden. Mit diesem neuen Modell können verschiedene Priorisierungsstrategien, z.B. Teil-, Voll- und sich widersprechende Priorisierungen, verglichen und bewertet werden. Obwohl in der Fallstudie nur der durchschnittliche Belegungsgrad des ÖPNVs verwendet wurde, wäre es sinnvoll, zeit- oder linienabhängige Belegungen zu nutzen. Besonders interessant ist dies, wenn ermittelt werden soll, wann eine gegebene Priorisierungsstrategie angewendet werden soll. Ein mögliches Ergebnis könnte sein, dass während der Spitzenstunde eine vollständige ÖPNV-Priorisierung am günstigsten ist und während der Nebenzeiten keine Bevorzugung vorteilhaft ist.

Item Type: Master Thesis
Erschienen: 2010
Creators: Hunter, Brian
Title: Übergreifende Bewertung der Qualität des Verkehrsablaufs an signalgeregelten Knotenpunkten für alle Reisende
Language: German
Abstract:

Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung einer Methodik um die Verkehrsqualität eines signalgeregelten Knotenpunktes zu bewerten. Die aktuelle Methodik betrachtet die fahrzeugbasierte Qualität anstatt eines menschbasierten Qualitätsbegriffs. Zudem wird jedes Verkehrsmittel einzeln bewertet und die daraus resultierenden Qualitäten sind nicht direkt vergleichbar. Daher sind Rahmenbedingungen, die alle Verkehrsmittel und alle Reisenden berücksichtigen notwendig, damit dadurch die Bewertung von Knotenpunkten und somit die aktuellen und zukünftigen Ziele unserer Verkehrssysteme und der Gesellschaft unterstützt werden. Das entwickelte verkehrsartübergreifende Modell unterstützt die existierenden Verkehrsziele und ermöglicht verkehrsmittelbezogene Priorisierungen.

Eine Literaturanalyse wurde durchgeführt, um die Definition von Qualität bezüglich ihrer Rolle im Verkehrssystem zu erläutern. Verkehrsqualität wurde als die vom Reisenden wahrgenommene Qualität definiert. Um die Qualitätsbewertung zu unterstützen, wurden Qualitätsstufen des Verkehrsablaufs von A bis F definiert. Anschließend wurde das aktuelle deutsche (HBS) und amerikanische (HCM) Handbuch bewertet und verglichen. Die Qualität des Verkehrsablaufs basiert in beiden Handbüchern auf das Kriterium Wartezeit. Weder das HBS noch das HCM berücksichtigt die Auswirkung des Besetzungsgrades auf die gesamte Qualität.

Andere Qualitätsmodelle und Multimodalmodelle wurden im nächsten Schritt der Arbeit analysiert. Neue wahrnehmungsbasierte Qualitätsmodelle wurden in Studien entwickelt. Die meisten Regressionsmodelle basieren auf Bewertungen existierender Knotenpunkte, die von Teilnehmern an Studien vorgenommenen wurden. Bei nicht-motorisierten Verkehrsmitteln spielen Komfort und Sicherheit dabei eine wichtige Rolle. Ähnliche streckenbasierte Modelle werden in Kanada und den USA zum Teil schon verwendet. Die zwei Arten von Modellen unterscheiden sich nach der Art der betrachteten Qualität, wobei ein analytisches Kriterium, das den Verkehrsablauf beschreibt in den wartezeitbasierten Modellen verwendet wird. Die subjektive, wahrgenommene Verkehrsqualität stellt den Schwerpunkt anderer Modelle dar. Eine voraussichtliche Entwicklung der implementierten Qualitätsmodelle ist die Verwendung beider Modellarten; das wartezeitbasierte Modell gewährleistet einen ausreichenden Verkehrsfluss während das andere die von Reisenden wahrgenommene Qualität bewertet.

Als Nächstes wurden die Verkehrsteilnehmerzahlen für jedes Verkehrsmittel untersucht. Für die motorisierten Verkehrsmittel wurde der aktuelle Stand von Technik und Methodik für die Erfassung des Besetzungsgrades zusammengefasst und die Zähltechnologie für Fußgänger und Radfahrer wurde geprüft. Die Erfassungsarten wurden in zwei Kategorien, online und offline, unterschieden. Bei dynamischer Qualitätsbewertung, z.B. im Fall einer knotenpunkt- oder netzwerkbasierten Qualitätsoptimierung, ist eine Online-Erfassung notwendig. Offline-Daten sind statische Verkehrserhebungen, die sowohl bei aktuellen Qualitätsbewertungen als auch bei der Bewertung von verschiedenen Knotenpunktentwürfen sinnvoll eingesetzt werden können.

Strecken- und knotenpunktbasierte Multimodalrahmbedingungen wurden analysiert. Laut der Literatur sollten neue Qualitätsmodelle die wechselnden Prioritäten der Städte und der Raumplanung unterstützen. Obwohl neue Modelle, nämlich wahrnehmungsbasierte Qualitätsmodelle, bei den neuen Rahmenbedingungen eingesetzt wurden, wurden sie nicht in ein verkehrsmittelübergreifendes Modell integriert. Neben den wahrgenommenen Modellen wurde die Methodik der Streckenqualitätsbewertung in dieser Arbeit übernommen.

Die Rahmenbedingungen des Multimodalqualitätsmodells wurden in vier Schritte unterteilt. Der erste Schritt umfasste die Definition von Modellkriterien: Basierend auf Reisenden, Unterstützung der Verkehrsziele, Unterdrückung von intermodalen Qualitätsdisparitäten und Priorisierung ausgewähltes Verkehrsmittel. Die Modellstruktur wurde von einem streckenbasierten Radfahrermodell, in dem schlechtere Qualitätsstufen höher bewertet werden, abgeleitet. Zur Berücksichtigung der Straßen- und Gebietstypen als auch der Priorisierung wurden weitere Faktoren definiert. Das Modell evaluiert die Qualität jedes Verkehrsmittels separat, dann werden alle Qualitäten mit ihren Faktoren zusammengefasst. Für die Bewertung der motorisierten Verkehrsmittel (d.h. MIV und ÖPNV) wurden die Modelle aus dem deutschen HBS einbezogen, wobei wahrnehmungsbasierte Qualitätsmodelle bei den nicht-motorisierten Verkehrsmitteln (d.h. Fahrrad und Fußgänger) eingesetzt wurden. Das Multimodalmodell ist modular aufgebaut, sodass das Austauschen von individuellen Modellen vereinfacht wird. Der modulare Aufbau erleichtert zudem die Anwendung des Multimodalmodells in verschiedenen Regionen, wo unterschiedliche Qualitätsmodelle in Gebrauch sind.

Verschiedene Szenarien einer Fallstudie wurden durch das entwickelte Multimodalmodell bewertet. Das Null-Szenario basierte auf dem gegenwärtigen Verkehrsaufkommen eines Knotenpunktes in Darmstadt. Aufgrund einer schlechten ÖPNV-Verkehrsqualität wurde die Qualität des Null-Szenarios mit C bewertet. Die Umlaufzeit wurde im ersten Szenario reduziert, infolgedessen wurde die ÖPNV-Wartezeit verringert. Die ÖPNV-Qualität ist gestiegen, während die Qualität aller anderen Verkehrsmittel konstant war. Dies führte dazu, dass die Multimodalqualität auf B stieg. ÖPNV-Signalpriorisierung wurde im dritten Szenario umgesetzt, wobei die ÖPNV-Wartezeit verringert wurde und die MIV-Wartezeit geringfügig erhöht wurde. Die ÖPNV- und Multimodalqualität sind jeweils gestiegen, während die MIV-Qualität gesunken ist.

Bei der Bewertung einer ÖPNV-Signalpriorisierung kann das Multimodalmodell angewendet werden. Bis jetzt wurden ÖPNV-Priorisierungsmaßnahmen als sinnvoll beurteilt, wenn die ÖPNV-Qualität verbessert wurde und die MIV-Qualität sich nicht zu stark verschlechterte. Die Gesamtverkehrsqualität konnte nicht bewertet werden. Mit diesem neuen Modell können verschiedene Priorisierungsstrategien, z.B. Teil-, Voll- und sich widersprechende Priorisierungen, verglichen und bewertet werden. Obwohl in der Fallstudie nur der durchschnittliche Belegungsgrad des ÖPNVs verwendet wurde, wäre es sinnvoll, zeit- oder linienabhängige Belegungen zu nutzen. Besonders interessant ist dies, wenn ermittelt werden soll, wann eine gegebene Priorisierungsstrategie angewendet werden soll. Ein mögliches Ergebnis könnte sein, dass während der Spitzenstunde eine vollständige ÖPNV-Priorisierung am günstigsten ist und während der Nebenzeiten keine Bevorzugung vorteilhaft ist.

Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institutes of Transportation
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institutes of Transportation > Institute for Transport Planning and Traffic Engineering
Date Deposited: 05 Apr 2016 11:50
Official URL: https://www.verkehr.tu-darmstadt.de/media/verkehr/fgvv/beruf...
Referees: Boltze, Prof. Dr. Manfred and Wolfermann, Dr.-Ing Axel
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Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
The objective of this work was to develop a methodology to assess the multimodal quality of signalized intersections. The current methodologies focus on evaluating the quality of vehicle movements rather than person movements. Moreover, each mode is evaluated individually and the resulting qualities are not comparable. A framework that incorporates all modes and accounts for all travellers, rather than vehicles, is needed so that the assessment of intersections promotes the current and future goals of our transportation system and society. The multimodal model supports the existing transportation goals and allows for mode prioritizations. The process to define this framework started with a literature review on quality and its definition and role in the transportation system. The term quality was defined as the perceived quality from the perspective of the user. In order to support quality assessment, level of service is used which divides the quality into several segments, namely A-F. This led to the review of the current intersection quality models defined in the German and American national traffic handbooks. Both handbooks utilize control delay as the performance measure that defines the level of service, even though this measure is not directly based on the user’s perspective. Neither handbook considers vehicle occupancy and its impact on quality. The next stage of the work reviewed other quality models as well as multimodal models. It was found that studies have been performed to develop perception-based quality models. Many of these were regression models based on participants’ ratings of real intersections. Comfort and safety are particularly important criteria in the non-motorized modes. Similar segment-based models have started to be incorporated into state handbooks. A main difference between the delay-based and perception-based models is that the delay-based model uses an analytical performance measure and reflects traffic flow; whereas, the perception-based models are founded on user perceptions and are more reflective of traffic quality. It could be useful to use both types of models together; the delay-based model to assure adequate traffic flow capacities and the perception-based one to assess the intersection quality perceived by the travellers. After the model reviews, the current methods and technologies were reviewed to determine the number of travellers per mode, or rather per vehicle, for motorized modes. The person counts were broken into two categories, namely offline and online. The online counts would be necessary for dynamic quality evaluations, such as, in the case of optimizing the current traffic quality of an intersection or network. The offline method obtains static counts for each mode. This is useful in documenting the quality of current intersections, as well as, in evaluating different scenarios during the design of an intersection. The multimodal quality evaluations in the literature were reviewed. The literature included corridor- based evaluations as well as intersection evaluations. Within these frameworks, it was noted that new evaluation methods need to focus on the changing priorities of cities and urban planning. Although the frameworks used new quality models, e.g. perception-based, they did not explicitly merge the individual modal qualities. Besides the perception-based models, the methodology used in combining individual segment qualities into an overall corridor quality was utilized in the developed model of this work. The creation of the multimodal quality framework started with the definition of a set of model criterion. The main model criteria are that it: is traveller-based, supports traffic engineering goals, minimizes intermodal quality disparities and allows for mode-based prioritization. The model borrowed its structure from a corridor-based bicycle path model, in which lower quality segments were attributed higher weighting in the overall quality. Further factors were defined to account for the type of road, the area the intersection is located in and modal prioritization. The model evaluates the quality of each mode separately and merges them together along with their weighting and factors. The motorized modes (i.e. auto and transit) utilized the current delay-based models of the German HBS. Perception-based models were utilized for the non-motorized modes (i.e. bicycle, pedestrian). The multimodal model is modularly built which allows for the modification or replacement of the individual quality models without affecting the rest of the model. The model was utilized in a case study to evaluate different scenarios of an intersection in Darmstadt. The base case was developed based on actual traffic counts and geometric design. The base case achieved a poor transit quality and this led to an overall quality of C. The first scenario reduced the cycle time which consequently reduced the transit delay. The transit quality improved, while all other modes remained unchanged. The overall quality improved. The third scenario utilized transit priority, which led to decreased transit delays and minor increased delays to motorized vehicles. The transit and the overall quality improved, although the auto quality worsened. The model will be useful when transit priority is considered at intersections. Until now, priority has been implemented without the consideration of all travellers. With this new model, the overall impact of transit priority on an intersection can be considered. This consideration may also be used to evaluate different priority schemes, for example, partial priority, absolute priority and conflicting priorities. Although only the average bus occupancies were used in the case study, it could be helpful to utilize time dependant or line dependant occupancies. This would be particularly helpful in determining when a specific priority scheme should be utilized. That is, during peak transit periods, an absolute priority may achieve the highest overall quality, whereas, no priority may achieve a higher quality during the evening, when bus occupancies are lower.English
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