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Immissionsabhängiges Verkehrsmanagement in urbanen Gebieten

Lüke, Marc :
Immissionsabhängiges Verkehrsmanagement in urbanen Gebieten.
TU Darmstadt
[Masterarbeit], (2013)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Mobilität war möglicherweise nie mehr gefordert als in der heutigen Zeit. Nicht nur Personen wollen unter hohem Zeitdruck bei hoher Verkehrsqualität ihren Aufenthaltsort beliebig wechseln können, auch bei Gütern wird die Bedeutung der Transportwege zunehmend erkannt. Eine arbeitsteilige und hoch spezialisierte Wirtschaft erfordert die Möglichkeit verlässliche Warenströme zwischen den einzelnen Stationen von der Quelle bis zum Verbraucher und von diesem zur weiteren Verwendung oder Verwertung herzustellen. In besonderem Maße gilt dies für ein Land das seinen Wohlstand zu großen Teilen der Verarbeitung und dem Absatz hochwertiger Produkte zu verdanken hat. Da diese mit aller bereits in sie eingegangenen Arbeit und allen dabei verarbeiteten Rohstoffen viel Kapital binden und entsprechend zu verzinsen sind, besteht großes unternehmerisches aber auch volkswirtschaftliches Interesse jegliche Zeiten in denen diese Güter nicht genutzt werden können, somit auch deren Transport- und Lagerzeiten, möglichst gering zu halten. Der Wert guter Infrastruktur und ihre Eigenschaft als Standortvorteil ist und war damit stets klar ersichtlich. Weniger ersichtlich und kalkulierbar waren hingegen zur Zeit der Errichtung der Infrastruktur die schädlichen Auswirkungen des auf ihr ermöglichten und realisierten Verkehrs. Über die gesundheitlichen Wirkungen des Verkehrs und seine schädlichen Folgen ist heute mehr bekannt als je zuvor und auf vielen Gebieten der Forschung ist noch kein Anzeichen zu erkennen, dass bereits alle schädlichen Zusammenhänge bekannt wären. So sieht sich der Nutzen für die Bevölkerung einem stetig wachsenden Teil an bekannten Kosten gegenüber, Kosten die sich nicht immer monetarisieren lassen. Offensichtlich ist, dass dies zu einer neuen Bewertung einiger Zielkonflikte führen muss. So geschieht dies beispielsweise in der Europäischen Union wo auf Grundlage von Erkenntnissen die bei der Weltgesundheitsorganisation gesammelt werden, Grenzwerte für Schadstoffausstoß und Schadstoffkonzentration festgelegt werden und den Mitgliedsstaaten aufgetragen wird, diese mit geeigneten Maßnahmen einzuhalten. Nicht immer scheinen diese Maßnahmen die Wirkungszusammenhänge angemessen zu berücksichtigen und einen optimalen Ausgleich der Interessen zu ermöglichen. Zumal auch die vordergründig wirtschaftlichen Interessen über ihren Beitrag zum Steueraufkommen und zum Wohlstand beispielsweise auch Verbesserungen im Gesundheitssystem ermöglichen, ist es geboten darauf zu achten, dass nicht eines der Ziele zur Erreichung des Anderen über Gebühr vernachlässigt wird. Sowohl bei Lärm als auch bei Luftschadstoffen ist eine Bekämpfung bei der Entstehung sinnvoll, schon alleine hierfür ist das Zusammenspiel vieler beteiligter nötig, Fahrzeug- und Reifenhersteller können hier ähnlich wie Hersteller von Fahrbahnbelägen durch innovative Konzepte zu einer Minderung beitragen. Erfolge sind hier bereits bei der Emission motorbedingter Feinstäube erzielt worden. Weniger erfolgreich waren die Maßnahmen bisher zur Eindämmung des Stickstoffdioxidausstoßes, hier zeigen sich die Auswirkungen uneinheitlicher, teils widersprüchlicher Zielvorgaben und zusätzlich unzureichender Prüfverfahren in der Vergangenheit. Ob das Problem mit den aktuellen und kommenden gesetzlichen Regelungen bereits dauerhaft signifikant reduziert werden kann, wird sich noch herausstellen müssen. Es gibt sowohl vielversprechende Anzeichen, aber auch Grenzbereiche wie zu niedrige Abgastemperaturen die zu einer vollständigen Unwirksamkeit der Abgasnachbehandlung führen können. Die realen Auswirkungen neuer Abgasnormen werden sich erst bei weiterer Verbreitung in ihrem tatsächlichen Ausmaß zeigen. Nicht auszuschließen ist dabei beispielsweise, dass ein verminderter Ausstoß von Stickstoffmonoxid zu weiter erhöhten Konzentrationen von bodennahem Ozon in Stadtgebieten beitragen kann und neue Probleme offenbart. Da fahrzeugseitige Maßnahmen, die erst jetzt ergriffen werden und die wie im Fall der Stickstoffdioxidreduzierung nicht nachgerüstet werden können, ihre volle Wirkung erst nach Austausch der gesamten Fahrzeugflotte entfalten, ist es erforderlich, dass die schädlichen Wirkungen zielgerichtet an den Orten mit Grenzwertüberschreitung reduziert werden. Zielgerichtet sollte in diesem Fall sowohl die räumliche als auch die zeitliche Dimension betreffen. Zudem sollten Fahrzeuge nach Möglichkeit nach ihrem voraussichtlichen Beitrag zur Belastung im Verkehrsmanagement berücksichtigt werden. Zusätzlich zu den bestehenden Maßnahmen mit denen die größten Verursacher von bestimmten Strecken oder Gebieten ausgeschlossen werden können, wurden in dieser Arbeit Möglichkeiten untersucht diese Fahrzeuge besser in die Verkehrssteuerung einzubinden und ihnen somit einen Teil ihrer schädlichen Wirkung nehmen zu können wenn die Umweltbedingungen und die Belastungssituation dies erfordern. Ziel soll es sein, eine bessere Ausnutzung der bestehenden Infrastruktur bei gleichzeitiger Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte für die Schadstoffbelastung zu erreichen. Dafür wurde der Fokus aufgrund ihres hohen Anteils am Schadstoffausstoß auf schwere Nutzfahrzeuge gelegt und es wurden Steuerungslogiken entwickelt um besonders die Zahl der Halte für diese Fahrzeugklasse an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage zu reduzieren und damit einen besseren Verkehrsablauf für sie gewährleisten zu können. Simuliert wurde daher einerseits eine Freigabezeitverlängerung die bei kritischer Belastungssituation auf die Annäherung eines tendenziell kritischen Fahrzeugs reagieren kann. Zum anderen wurde untersucht ob eine dynamische Geschwindigkeitsbeeinflussung, bei welcher die sinnvolle Geschwindigkeit zum Passieren des nächsten Knotenpunktes ohne Halt in das schwere Nutzfahrzeug übertragen wird, deutlich bessere Ergebnisse liefert als beispielsweise eine Beeinflussung der gleichen Zahl an Fahrzeugen ohne Rücksicht auf ihren Beitrag zur Immissionsbelastung. Für die verkehrliche Mikrosimulationen wurde das Programm VISSIM der PTV AG in Version 5.40 verwendet, die Emissionen wurden mit dem Modul EnViVer Enterprise berechnet. Auch wenn im Rahmen dieser Arbeit nur wenige Szenarien ausgewählt, ausgewertet und verglichen werden konnten, so haben doch alle einen positiven Effekt für die Umweltbelastung erzielen können, ohne dabei andere Verkehrsteilnehmer in ihrer Gesamtheit stark zu beeinträchtigen. Besonders hervorzuheben ist die Wirkung einer selektiven Freigabezeitverlängerung für schwere Nutzfahrzeuge, diese kann voraussichtlich auf viele Einsatzfälle angewandt werden, denn sie kann mit gebräuchlichen Detektoren realisiert werden, eine aktive Beteiligung der Fahrzeuge ist nicht nötig und die Zahl und Stärke der Eingriffe in das Signalprogramm können vergleichsweise gering gehalten werden. Der Verkehrsablauf für schwere Nutzfahrzeuge konnte in den Simulationen deutlich verbessert werden. Teilweise konnte sogar auch für die nicht speziell angesprochene Gruppe der PKW ein großer Vorteil festgestellt werden, da sie sich seltener zwischen großen und breiten Fahrzeugen mit geringer Beschleunigung aufstellen müssen und somit schneller den Knotenpunkt passieren können. Derartige Maßnahmen wie die hier beschriebenen können möglicherweise ein Baustein für eine bessere Koexistenz der verschiedenen Interessen in urbanen Lebensräumen sein. Jedoch bedarf es der Mitwirkung vieler beteiligter, um gemeinsam den aktuellen medizinischen Erkenntnissen Rechnung zu tragen und alle nötigen Maßnahmen zu ergreifen um die Gesellschaft und ihre Lebensräume leistungsfähig und gesund zu halten.

Typ des Eintrags: Masterarbeit
Erschienen: 2013
Autor(en): Lüke, Marc
Titel: Immissionsabhängiges Verkehrsmanagement in urbanen Gebieten
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Mobilität war möglicherweise nie mehr gefordert als in der heutigen Zeit. Nicht nur Personen wollen unter hohem Zeitdruck bei hoher Verkehrsqualität ihren Aufenthaltsort beliebig wechseln können, auch bei Gütern wird die Bedeutung der Transportwege zunehmend erkannt. Eine arbeitsteilige und hoch spezialisierte Wirtschaft erfordert die Möglichkeit verlässliche Warenströme zwischen den einzelnen Stationen von der Quelle bis zum Verbraucher und von diesem zur weiteren Verwendung oder Verwertung herzustellen. In besonderem Maße gilt dies für ein Land das seinen Wohlstand zu großen Teilen der Verarbeitung und dem Absatz hochwertiger Produkte zu verdanken hat. Da diese mit aller bereits in sie eingegangenen Arbeit und allen dabei verarbeiteten Rohstoffen viel Kapital binden und entsprechend zu verzinsen sind, besteht großes unternehmerisches aber auch volkswirtschaftliches Interesse jegliche Zeiten in denen diese Güter nicht genutzt werden können, somit auch deren Transport- und Lagerzeiten, möglichst gering zu halten. Der Wert guter Infrastruktur und ihre Eigenschaft als Standortvorteil ist und war damit stets klar ersichtlich. Weniger ersichtlich und kalkulierbar waren hingegen zur Zeit der Errichtung der Infrastruktur die schädlichen Auswirkungen des auf ihr ermöglichten und realisierten Verkehrs. Über die gesundheitlichen Wirkungen des Verkehrs und seine schädlichen Folgen ist heute mehr bekannt als je zuvor und auf vielen Gebieten der Forschung ist noch kein Anzeichen zu erkennen, dass bereits alle schädlichen Zusammenhänge bekannt wären. So sieht sich der Nutzen für die Bevölkerung einem stetig wachsenden Teil an bekannten Kosten gegenüber, Kosten die sich nicht immer monetarisieren lassen. Offensichtlich ist, dass dies zu einer neuen Bewertung einiger Zielkonflikte führen muss. So geschieht dies beispielsweise in der Europäischen Union wo auf Grundlage von Erkenntnissen die bei der Weltgesundheitsorganisation gesammelt werden, Grenzwerte für Schadstoffausstoß und Schadstoffkonzentration festgelegt werden und den Mitgliedsstaaten aufgetragen wird, diese mit geeigneten Maßnahmen einzuhalten. Nicht immer scheinen diese Maßnahmen die Wirkungszusammenhänge angemessen zu berücksichtigen und einen optimalen Ausgleich der Interessen zu ermöglichen. Zumal auch die vordergründig wirtschaftlichen Interessen über ihren Beitrag zum Steueraufkommen und zum Wohlstand beispielsweise auch Verbesserungen im Gesundheitssystem ermöglichen, ist es geboten darauf zu achten, dass nicht eines der Ziele zur Erreichung des Anderen über Gebühr vernachlässigt wird. Sowohl bei Lärm als auch bei Luftschadstoffen ist eine Bekämpfung bei der Entstehung sinnvoll, schon alleine hierfür ist das Zusammenspiel vieler beteiligter nötig, Fahrzeug- und Reifenhersteller können hier ähnlich wie Hersteller von Fahrbahnbelägen durch innovative Konzepte zu einer Minderung beitragen. Erfolge sind hier bereits bei der Emission motorbedingter Feinstäube erzielt worden. Weniger erfolgreich waren die Maßnahmen bisher zur Eindämmung des Stickstoffdioxidausstoßes, hier zeigen sich die Auswirkungen uneinheitlicher, teils widersprüchlicher Zielvorgaben und zusätzlich unzureichender Prüfverfahren in der Vergangenheit. Ob das Problem mit den aktuellen und kommenden gesetzlichen Regelungen bereits dauerhaft signifikant reduziert werden kann, wird sich noch herausstellen müssen. Es gibt sowohl vielversprechende Anzeichen, aber auch Grenzbereiche wie zu niedrige Abgastemperaturen die zu einer vollständigen Unwirksamkeit der Abgasnachbehandlung führen können. Die realen Auswirkungen neuer Abgasnormen werden sich erst bei weiterer Verbreitung in ihrem tatsächlichen Ausmaß zeigen. Nicht auszuschließen ist dabei beispielsweise, dass ein verminderter Ausstoß von Stickstoffmonoxid zu weiter erhöhten Konzentrationen von bodennahem Ozon in Stadtgebieten beitragen kann und neue Probleme offenbart. Da fahrzeugseitige Maßnahmen, die erst jetzt ergriffen werden und die wie im Fall der Stickstoffdioxidreduzierung nicht nachgerüstet werden können, ihre volle Wirkung erst nach Austausch der gesamten Fahrzeugflotte entfalten, ist es erforderlich, dass die schädlichen Wirkungen zielgerichtet an den Orten mit Grenzwertüberschreitung reduziert werden. Zielgerichtet sollte in diesem Fall sowohl die räumliche als auch die zeitliche Dimension betreffen. Zudem sollten Fahrzeuge nach Möglichkeit nach ihrem voraussichtlichen Beitrag zur Belastung im Verkehrsmanagement berücksichtigt werden. Zusätzlich zu den bestehenden Maßnahmen mit denen die größten Verursacher von bestimmten Strecken oder Gebieten ausgeschlossen werden können, wurden in dieser Arbeit Möglichkeiten untersucht diese Fahrzeuge besser in die Verkehrssteuerung einzubinden und ihnen somit einen Teil ihrer schädlichen Wirkung nehmen zu können wenn die Umweltbedingungen und die Belastungssituation dies erfordern. Ziel soll es sein, eine bessere Ausnutzung der bestehenden Infrastruktur bei gleichzeitiger Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte für die Schadstoffbelastung zu erreichen. Dafür wurde der Fokus aufgrund ihres hohen Anteils am Schadstoffausstoß auf schwere Nutzfahrzeuge gelegt und es wurden Steuerungslogiken entwickelt um besonders die Zahl der Halte für diese Fahrzeugklasse an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage zu reduzieren und damit einen besseren Verkehrsablauf für sie gewährleisten zu können. Simuliert wurde daher einerseits eine Freigabezeitverlängerung die bei kritischer Belastungssituation auf die Annäherung eines tendenziell kritischen Fahrzeugs reagieren kann. Zum anderen wurde untersucht ob eine dynamische Geschwindigkeitsbeeinflussung, bei welcher die sinnvolle Geschwindigkeit zum Passieren des nächsten Knotenpunktes ohne Halt in das schwere Nutzfahrzeug übertragen wird, deutlich bessere Ergebnisse liefert als beispielsweise eine Beeinflussung der gleichen Zahl an Fahrzeugen ohne Rücksicht auf ihren Beitrag zur Immissionsbelastung. Für die verkehrliche Mikrosimulationen wurde das Programm VISSIM der PTV AG in Version 5.40 verwendet, die Emissionen wurden mit dem Modul EnViVer Enterprise berechnet. Auch wenn im Rahmen dieser Arbeit nur wenige Szenarien ausgewählt, ausgewertet und verglichen werden konnten, so haben doch alle einen positiven Effekt für die Umweltbelastung erzielen können, ohne dabei andere Verkehrsteilnehmer in ihrer Gesamtheit stark zu beeinträchtigen. Besonders hervorzuheben ist die Wirkung einer selektiven Freigabezeitverlängerung für schwere Nutzfahrzeuge, diese kann voraussichtlich auf viele Einsatzfälle angewandt werden, denn sie kann mit gebräuchlichen Detektoren realisiert werden, eine aktive Beteiligung der Fahrzeuge ist nicht nötig und die Zahl und Stärke der Eingriffe in das Signalprogramm können vergleichsweise gering gehalten werden. Der Verkehrsablauf für schwere Nutzfahrzeuge konnte in den Simulationen deutlich verbessert werden. Teilweise konnte sogar auch für die nicht speziell angesprochene Gruppe der PKW ein großer Vorteil festgestellt werden, da sie sich seltener zwischen großen und breiten Fahrzeugen mit geringer Beschleunigung aufstellen müssen und somit schneller den Knotenpunkt passieren können. Derartige Maßnahmen wie die hier beschriebenen können möglicherweise ein Baustein für eine bessere Koexistenz der verschiedenen Interessen in urbanen Lebensräumen sein. Jedoch bedarf es der Mitwirkung vieler beteiligter, um gemeinsam den aktuellen medizinischen Erkenntnissen Rechnung zu tragen und alle nötigen Maßnahmen zu ergreifen um die Gesellschaft und ihre Lebensräume leistungsfähig und gesund zu halten.

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: 08 Apr 2016 08:44
Gutachter / Prüfer: Boltze, Prof. Dr. Manfred ; Balluff, M. Sc. Jessica
Alternatives oder übersetztes Abstract:
AbstractSprache
Mobility was perhaps never more important than today. People feel the requirement to be always able to change their position under time pressure with high traffic-quality, but also companies discovered the importance of their transport routes. In a specialized economy with division of labor, the ability to create a reliable flow of goods between the different stations from the source to the consumer and from there backwards for further use or recycling has to be maintained. This particularly applies to a country that owes much of its prosperity to the processing and sale of high quality products. These products are binding much capital and cause high interest, so it’s important to keep the times in which goods can’t be used productively as short as possible. This, of course, is true for the times the goods are stuck in traffic or are not allowed to be transported to their specific destination. The industry is interested in bringing transport and storage times to a minimum and the value of a good infrastructure and its status as an advantage to competitors is very clear. At the time when this infrastructure which enabled the current amount of traffic was built it was much less obvious and predictable, what kinds of harmful effects this could bring to the population. Today we know more about the health effects of traffic and its harmful consequences than ever before and in many areas of research, there is no evidence that there isn’t much more still to come. So on one hand there are the benefits for the public and the gross domestic product and on the other hand there is an ever growing part of known costs for the loss of healthy lifetime and these costs can’t even always be monetized. It is obvious that this must lead to a new review of some trade-offs. This happens for example in the European Union where, based on findings gathered at the World Health Organization, limits for exhaust emissions and pollutant concentrations are determined and all Member States have to apply and observe these Limits with appropriate measures. The existing measures do not always seem to take into account the most important environmental interactions and don’t always seem appropriate to provide an optimal balance of interests. Especially as the economic interests, for example, allow for improvements in the health system by their contribution to tax revenues and welfare, it is necessary to take care that not one of the goals should be unduly neglected for achieving the other. Both, noise and air pollution should be reduced at their respective sources, to achieve that there is already an interaction of many involved participants necessary, as vehicle and tire manufacturers can do their contribution, so can manufacturers of road surfaces contribute through innovative approaches to mitigation. Improvement has already been made in the field of motor-related particulate matter emissions. So far less successful were the measures to reduce emissions of nitrogen dioxide, this can be considered as result of misleading and sometimes conflicting legislation combined with insufficient testing in the past. Whether the problem can already be solved with the current and upcoming legal regulations has still to be proven. There are promising signs that the emission of nitrogen dioxide can be reduced significantly, but there are still uncertainties, as detected at low exhaust gas temperatures which can lead to a complete ineffectiveness of the aftertreatment of exhaust gases. The real impacts of these new emission standards will be seen when vehicles to which these rules were applied are on the roads in much larger numbers than today. But even then should be considered that for example a reduced emission of nitric oxide may contribute to further increased concentrations of ground level ozone in urban areas and new problems may appear. Measures addressing newly produced vehicles will not expand to their full extent until the entire fleet of vehicles is replaced. As this takes a long time and as in case of measures for the reduction of nitrogen dioxide they can’t be retrofitted, it is necessary to point other measures on that target to reduce harmful effects in places where limits would be exceeded and when they would be exceeded. For an emission based traffic management, the influenced vehicles should be differentiated where possible by their expected contribution to the total emission level. In addition to most of the existing measures which make use of restrictions for vehicles with high emissions, for example exclude them from specific routes or areas, this study wants to examine possibilities of a better integration of especially those vehicles in decisions for traffic management. That should translate in lowering of their harmful effects and their high contribution to high pollution levels, whenever environmental conditions and the existing concentration of pollutants require that. The aim should be to achieve a better utilization of the existing infrastructure, while respecting the legal limits for pollution. Therefore, the focus was placed on heavy duty trucks, due to their high proportion among emission sources. In this context some cases have been described to reduce particularly the number of stops for this category of vehicles at signalized intersections and by that to ensure a better traffic flow for this group. To achieve that, there was simulation of an extension of green times conducted, which should be activated when a heavy duty vehicle approaches the intersection. Another part of the research was to determine the effects of a recommended speed. This recommendation should be transmitted especially to heavy duty vehicles and enable them to pass the next intersection without an unnecessary stop, if that would cause much better results as if the same amount of other vehicles would be influenced. The Software used for the micro-simulation of traffic flow is VISSIM by PTV AG in version 5.40, the emissions were calculated using the module EnViVer Enterprise by TNO in version 3.6. Even if in this work only a few selected scenarios could be evaluated and compared, so showed all of them the possibility to achieve a large positive effect on the environmental impact without compromising other users of the roads strongly. Especially the effect of a selective green time extension for heavy duty vehicles showed good results, and it seems promising, that these can be applied to many signalized intersections, because it can be realized with conventional detectors, the active involvement of the vehicles is not required and the amount and intensity of caused deviation to the regular signalization is relatively low. The traffic flow of heavy duty vehicles has been significantly improved in the simulations. In some cases there was even large improvement for the not specifically addressed group of passenger cars, since these would less likely have to have to line up between long and wide vehicles with low acceleration. So they may also be to pass through the intersection with lower resistance. The measures described here might be one single step to a better coexistence of different interests in urban areas. However, it requires the participation of many sides to respond appropriate to the actual medical findings and to take all necessary measures for the society to stay efficient and healthy.Englisch
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