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Bewertung der Verkehrssicherheit an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage bei fehlenden Unfalldaten

Bode, Johannes (2017):
Bewertung der Verkehrssicherheit an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage bei fehlenden Unfalldaten.
TU Darmstadt, [Master Thesis]

Abstract

In Deutschland wurden in den letzten Jahrzehnten bereits große Erfolge zur Erhöhung der Straßenverkehrssicherheit erzielt. Seit den 1970er Jahren hat die Anzahl der Getöteten auf den Straßen Deutschlands um 80 % abgenommen, obwohl sich die Anzahl der Fahrzeuge und die Fahrleistung im selben Zeitraum verdreifacht haben. Doch international gesehen ist die Entwicklung der Straßenverkehrssicherheit problematisch. Die Weltgesundheitsorganisation WHO schätzt, dass die Anzahl der Getöteten im Straßenverkehr ohne die Entwicklung und Umsetzung konkreter Maßnahmen im Zeitraum von 2011 bis 2020 von 1,24 Mio. Menschen auf 1,9 Mio. Menschen pro Jahr deutlich ansteigt. Insbesondere in stark wachsenden Megastädten ist eine Verschlechterung der Verkehrssicherheit absehbar. Die gegenläufige Entwicklung kann sicherlich nicht nur auf die bestehenden Methoden der Verkehrssicherheitsforschung zurückgeführt werden, die in den jeweiligen Staaten im Einsatz sind. Doch die Verkehrssicherheitsforschung in Deutschland bleibt ein wesentlicher Faktor für die Verbesserung der Verkehrssicherheit. Durch eine systematische Erfassung von Unfällen durch die örtlichen Polizeibehörden liegt für die meisten Städte in Deutschland eine umfangreiche Unfalldatenbank vor. Durch die Auswertung der historischen Unfalldaten kann die Verkehrssicherheit bewertet werden; hieraus ergeben sich beständig Ansätze zur weiteren Verbesserung. Doch für Knotenpunkte, die sich noch in der Planungs- oder Bauphase befinden, existieren natürlicherweise keine Unfalldaten. So ist eine Bewertung der Verkehrssicherheit anhand einer Analyse der Unfalldaten nicht möglich. Auch weltweit verfügen bei weitem nicht alle Staaten über zuverlässige historische Unfalldaten, die eine Verkehrssicherheitsforschung wie in Deutschland ermöglichen. Eine Methode, welche die Verkehrssicherheit trotz fehlender Unfalldaten bewertet, kann zur Verbesserung der Verkehrssicherheit im Inland und Ausland beitragen. Aus dieser Anforderung heraus ergibt sich das Ziel dieser Arbeit, eine Methode für die Bewertung der Verkehrssicherheit an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage zu entwickeln, für die keine Unfalldaten notwendig sind. Als Referenz hierzu dient eine Bewertungsmethode, die in Cheranchery, Bhattacharyya, Maitra, Boltze (2016) entwickelt worden ist. Diese untersucht die Verkehrssicherheit an Bushaltestellen in Kalkutta, für die ebenfalls keine Unfalldaten vorliegen. Zunächst werden in dieser Arbeit die Grundlagen der Verkehrssicherheit an signalisierten Knotenpunkten untersucht. Die Analyse umfasst insbesondere bestehende Methoden der Bewertung der Verkehrssicherheit sowie die wichtigsten bestehenden Methoden der Verkehrssicherheitsforschung: Unfallanalysen, Verkehrskonflikttechnik und Verkehrssituationsanalyse sowie Risikoanalysen. Die Ausarbeitung ergibt, dass im aktuellen Stand der Forschung kein validiertes Modell existiert, das die Verkehrssicherheit an signalisierten Knotenpunkten bei fehlenden Unfalldaten anhand weniger Einflussfaktoren bewertet und das in der Praxis verwendet wird. In der vorliegenden Arbeit werden daraufhin die Einflussfaktoren der Verkehrssicherheit an signalisierten Knotenpunkten im Allgemeinen dargestellt. Dies sind insgesamt 56 Einflussfaktoren, die für Knotenpunkte unabhängig von ihrer geographischen Lage gelten. In einem zweiten Schritt werden aus der Auswahl die 25 wichtigsten Einflussfaktoren herausgearbeitet. Im Hinblick auf die Validierung wird dabei beachtet, dass ein erstelltes Modell mit den ausgewählten Einflussfaktoren an den Knotenpunkten der Stadt Darmstadt sinnvoll angewendet werden kann. Für die Erfassung von jedem Einflussfaktor an einem Knotenpunkt wird ausführlich definiert, wie dieser zu bewerten ist. Durch eine ausführliche Methodenplanung in dieser Arbeit wird eine strukturierte Methodenentwicklung vorbereitet. In dieser werden zwei verschiedene Modelle entwickelt. Grundlage beider Modelle sind Daten aus einer Analyse von 56 Knotenpunkten in der Stadt Darmstadt. Ebenfalls wird für beide Modelle eine Normierung durchgeführt, mithilfe der durch den Einsatz von Normierungsfaktoren einem Knotenpunkt eine durchschnittliche Unfallzahl anhand seiner Größe zugeordnet werden kann. Die Normierung ist für die weitere Modellentwicklung und Validierung notwendig. Für ein quantitatives Modell wird für die Einflussfaktoren mittels linearer Regressionsmodelle eine Gewichtung ermittelt. Die Ermittlung wird für die Unfalltypen Abbiege-Unfälle, Einbiegen-/Kreuzen-Unfälle, Überschreiten-Unfälle und Unfälle im Längsverkehr durchgeführt. Hierzu werden unter anderem Korrelationsanalysen eingesetzt. Eine anschließende Validierung ergibt, dass die Menge der Knotenpunktdaten für eine quantitative Bewertung der Verkehrssicherheit anhand der 25 Einflussfaktoren nicht ausreichend ist und die für die Modellentwicklung notwendigen Unfalldaten veraltet sind. Kurzfristig zur Verfügung stehende aktuellere Unfalldaten werden nun in einem zweiten Schritt für die Entwicklung eines qualitativen Modells genutzt. Hierfür wird die Gewichtung der Einflussfaktoren zunächst geschätzt. Da die Unfalldaten nicht unfalltypspezifisch vorliegen, wird in diesem Modell eine gesamthafte Betrachtung durchgeführt. Durch eine fortwährende Optimierung mittels einer Validierung, die auf der Grundlage einer Normierung erfolgt, wird die Gewichtung kontinuierlich verbessert. Das letztlich im Rahmen dieser Arbeit erstellte Modell ist dazu geeignet, die Verkehrssicherheit an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage bei fehlenden Unfalldaten zu bewerten. Die Validierung zeigt, dass dies mit einer Genauigkeit der Fall ist, die für einen Knotenpunkt mit einer Wahrscheinlichkeit von über 50 % als sehr gut und mit einer Wahrscheinlichkeit von über 80 % als gut zu beurteilen ist. Durch eine Anwendung des Modells auf die untersuchten Knotenpunkte in Darmstadt ergibt sich für diese eine Verkehrssicherheitsbewertung. So können die Knotenpunkte der Stadt Darmstadt hinsichtlich des Handlungsbedarfs im Hinblick auf die Verbesserung der Verkehrssicherheit beurteilt werden. In einem Ausblick wird aufgezeigt, wie das entwickelte Modell weiter verbessert werden kann und zu einem Instrument der Verkehrssicherheitsforschung ausgebaut wird. Um der eingangs erwähnten problematischen internationalen Entwicklung der Straßenverkehrssicherheit entgegenzuwirken, werden zudem Ansätze aufgeführt, wie das entwickelte Modell und die Methode auf die Anwendung in anderen Staaten übertragen werden können.

Item Type: Master Thesis
Erschienen: 2017
Creators: Bode, Johannes
Title: Bewertung der Verkehrssicherheit an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage bei fehlenden Unfalldaten
Language: German
Abstract:

In Deutschland wurden in den letzten Jahrzehnten bereits große Erfolge zur Erhöhung der Straßenverkehrssicherheit erzielt. Seit den 1970er Jahren hat die Anzahl der Getöteten auf den Straßen Deutschlands um 80 % abgenommen, obwohl sich die Anzahl der Fahrzeuge und die Fahrleistung im selben Zeitraum verdreifacht haben. Doch international gesehen ist die Entwicklung der Straßenverkehrssicherheit problematisch. Die Weltgesundheitsorganisation WHO schätzt, dass die Anzahl der Getöteten im Straßenverkehr ohne die Entwicklung und Umsetzung konkreter Maßnahmen im Zeitraum von 2011 bis 2020 von 1,24 Mio. Menschen auf 1,9 Mio. Menschen pro Jahr deutlich ansteigt. Insbesondere in stark wachsenden Megastädten ist eine Verschlechterung der Verkehrssicherheit absehbar. Die gegenläufige Entwicklung kann sicherlich nicht nur auf die bestehenden Methoden der Verkehrssicherheitsforschung zurückgeführt werden, die in den jeweiligen Staaten im Einsatz sind. Doch die Verkehrssicherheitsforschung in Deutschland bleibt ein wesentlicher Faktor für die Verbesserung der Verkehrssicherheit. Durch eine systematische Erfassung von Unfällen durch die örtlichen Polizeibehörden liegt für die meisten Städte in Deutschland eine umfangreiche Unfalldatenbank vor. Durch die Auswertung der historischen Unfalldaten kann die Verkehrssicherheit bewertet werden; hieraus ergeben sich beständig Ansätze zur weiteren Verbesserung. Doch für Knotenpunkte, die sich noch in der Planungs- oder Bauphase befinden, existieren natürlicherweise keine Unfalldaten. So ist eine Bewertung der Verkehrssicherheit anhand einer Analyse der Unfalldaten nicht möglich. Auch weltweit verfügen bei weitem nicht alle Staaten über zuverlässige historische Unfalldaten, die eine Verkehrssicherheitsforschung wie in Deutschland ermöglichen. Eine Methode, welche die Verkehrssicherheit trotz fehlender Unfalldaten bewertet, kann zur Verbesserung der Verkehrssicherheit im Inland und Ausland beitragen. Aus dieser Anforderung heraus ergibt sich das Ziel dieser Arbeit, eine Methode für die Bewertung der Verkehrssicherheit an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage zu entwickeln, für die keine Unfalldaten notwendig sind. Als Referenz hierzu dient eine Bewertungsmethode, die in Cheranchery, Bhattacharyya, Maitra, Boltze (2016) entwickelt worden ist. Diese untersucht die Verkehrssicherheit an Bushaltestellen in Kalkutta, für die ebenfalls keine Unfalldaten vorliegen. Zunächst werden in dieser Arbeit die Grundlagen der Verkehrssicherheit an signalisierten Knotenpunkten untersucht. Die Analyse umfasst insbesondere bestehende Methoden der Bewertung der Verkehrssicherheit sowie die wichtigsten bestehenden Methoden der Verkehrssicherheitsforschung: Unfallanalysen, Verkehrskonflikttechnik und Verkehrssituationsanalyse sowie Risikoanalysen. Die Ausarbeitung ergibt, dass im aktuellen Stand der Forschung kein validiertes Modell existiert, das die Verkehrssicherheit an signalisierten Knotenpunkten bei fehlenden Unfalldaten anhand weniger Einflussfaktoren bewertet und das in der Praxis verwendet wird. In der vorliegenden Arbeit werden daraufhin die Einflussfaktoren der Verkehrssicherheit an signalisierten Knotenpunkten im Allgemeinen dargestellt. Dies sind insgesamt 56 Einflussfaktoren, die für Knotenpunkte unabhängig von ihrer geographischen Lage gelten. In einem zweiten Schritt werden aus der Auswahl die 25 wichtigsten Einflussfaktoren herausgearbeitet. Im Hinblick auf die Validierung wird dabei beachtet, dass ein erstelltes Modell mit den ausgewählten Einflussfaktoren an den Knotenpunkten der Stadt Darmstadt sinnvoll angewendet werden kann. Für die Erfassung von jedem Einflussfaktor an einem Knotenpunkt wird ausführlich definiert, wie dieser zu bewerten ist. Durch eine ausführliche Methodenplanung in dieser Arbeit wird eine strukturierte Methodenentwicklung vorbereitet. In dieser werden zwei verschiedene Modelle entwickelt. Grundlage beider Modelle sind Daten aus einer Analyse von 56 Knotenpunkten in der Stadt Darmstadt. Ebenfalls wird für beide Modelle eine Normierung durchgeführt, mithilfe der durch den Einsatz von Normierungsfaktoren einem Knotenpunkt eine durchschnittliche Unfallzahl anhand seiner Größe zugeordnet werden kann. Die Normierung ist für die weitere Modellentwicklung und Validierung notwendig. Für ein quantitatives Modell wird für die Einflussfaktoren mittels linearer Regressionsmodelle eine Gewichtung ermittelt. Die Ermittlung wird für die Unfalltypen Abbiege-Unfälle, Einbiegen-/Kreuzen-Unfälle, Überschreiten-Unfälle und Unfälle im Längsverkehr durchgeführt. Hierzu werden unter anderem Korrelationsanalysen eingesetzt. Eine anschließende Validierung ergibt, dass die Menge der Knotenpunktdaten für eine quantitative Bewertung der Verkehrssicherheit anhand der 25 Einflussfaktoren nicht ausreichend ist und die für die Modellentwicklung notwendigen Unfalldaten veraltet sind. Kurzfristig zur Verfügung stehende aktuellere Unfalldaten werden nun in einem zweiten Schritt für die Entwicklung eines qualitativen Modells genutzt. Hierfür wird die Gewichtung der Einflussfaktoren zunächst geschätzt. Da die Unfalldaten nicht unfalltypspezifisch vorliegen, wird in diesem Modell eine gesamthafte Betrachtung durchgeführt. Durch eine fortwährende Optimierung mittels einer Validierung, die auf der Grundlage einer Normierung erfolgt, wird die Gewichtung kontinuierlich verbessert. Das letztlich im Rahmen dieser Arbeit erstellte Modell ist dazu geeignet, die Verkehrssicherheit an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage bei fehlenden Unfalldaten zu bewerten. Die Validierung zeigt, dass dies mit einer Genauigkeit der Fall ist, die für einen Knotenpunkt mit einer Wahrscheinlichkeit von über 50 % als sehr gut und mit einer Wahrscheinlichkeit von über 80 % als gut zu beurteilen ist. Durch eine Anwendung des Modells auf die untersuchten Knotenpunkte in Darmstadt ergibt sich für diese eine Verkehrssicherheitsbewertung. So können die Knotenpunkte der Stadt Darmstadt hinsichtlich des Handlungsbedarfs im Hinblick auf die Verbesserung der Verkehrssicherheit beurteilt werden. In einem Ausblick wird aufgezeigt, wie das entwickelte Modell weiter verbessert werden kann und zu einem Instrument der Verkehrssicherheitsforschung ausgebaut wird. Um der eingangs erwähnten problematischen internationalen Entwicklung der Straßenverkehrssicherheit entgegenzuwirken, werden zudem Ansätze aufgeführt, wie das entwickelte Modell und die Methode auf die Anwendung in anderen Staaten übertragen werden können.

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: 26 Jan 2018 11:57
Official URL: https://www.verkehr.tu-darmstadt.de/media/verkehr/fgvv/beruf...
Referees: Boltze, Prof. Dr. Manfred and Jiang, M. Sc. Wei
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 2017
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
In the last decades Germany succeeded in reaching a higher level of road safety. Since the 1970s, the number of traffic deaths in Germany decreased by 80 %, even though the number of vehicles and the kilometers travelled tripled in the same time period. On the international scale however, the development of road safety is problematic. The World Health Organization (WHO) estimates, that without developing and implementing concrete measures between 2011 and 2020 the number of traffic deaths will increase considerably from 1,24 million to 1,9 million victims per year. Especially in the fast growing megacities the decline of road safety is foreseeable. The research on road safety contributed immensely to the positive change in Germany. Because of the systematic recording of traffic accidents by the local police authorities, most German cities have an extensive accident database on hand. Analyzing the historical information on accidents allows the assessment of road safety and is thereby consistently providing further improvement approaches. Since there is no accident data yet available for the intersections still in planning or construction, the evaluation of road safety on historical accident data is not possible in these cases. Additionally, reliable historic data is by far not available in all countries worldwide. A method evaluating the road safety despite missing accident data can contribute to the improvement of road safety. To meet this requirement, the goal of this thesis is the development of an assessment method for road safety on signalised intersections without the need of previous accident data. Serving as a reference is a method of valuation devised by Cheranchery, Bhattacharyya, Maitra and Boltze (2016). This method investigates the road safety on bus stops in Calcutta, in which accident data is also nonexistent. In this thesis, the basic principles of road safety on signalised intersections are explored at first. The analysis includes particularly already existing assessment methods on road safety as well as its principal established research methods: accident analysis, traffic conflict technology, traffic situation analysis and risk analysis. The elaboration concludes that at this time point there is no validated model existent which evaluates the road safety on signalised intersections by means of few influencing factors without previous accident data and is still used in practice. Subsequently, the influence factors of road safety on signalised intersections in general are described in this thesis. Those consist of 56 influencing factors in total, valid for intersections independent of their geographic location. Secondly, the 25 most important influence factors will be illustrated. Concerning the validation, the model with its selected influence factors is generated so it can be applied sensibly on the intersections of the town Darmstadt. To determine the influence factors of intersections it will be discussed in detail how every influence factor is to be assessed. Through the extensive method planning in this thesis, the way for a structured method development is being paved. Two different models are introduced here, both based on analyzed data with the help of 56 intersections in the town Darmstadt. Both models are also being normed by using standardization factors to assign each intersection an average accident number. This procedure is important for the further development and validation of the model. For a quantitative model, the weighting of the influence factors is determined by linear regression models. The determination is performed for all existing accident types, including correlation analysis among others. The following validation concludes that the number of intersections is not sufficient for a quantitative assessment with 25 influence factors. In addition to the lack of an adequate amount of intersections, the accident data necessary for the model development proved to be outdated. Current accident data available on short notice is now being used in a second step for the development of a quantitative model. Initially the weighting of the influence factors is being estimated. Since the accident data are not specified by accident type, this model approaches the problem as a whole. The weighting is continuously improved and optimized by the constant validation, which is based on standardization. The ultimately developed model in the context of this thesis is adapted to assess the road safety on signalised intersections without accident data. The validation shows, that the accuracy of this assessment is with a probability of more than 50 % very good and with a probability of more than 80 % good. By applying this model to the examined intersections in Darmstadt it is possible to assess the road safety there. This allows the intersections in Darmstadt to be evaluated with regard to the improvement of road safety. The outlook of this thesis presents how the developed model can be further improved and extended to an instrument of traffic safety research. To counteract the previous mentioned problematic international road safety development, approaches are introduced how this method can be applied to other countries as well.English
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