Friedrich Maier, Axel Leonhardt, Elisabeth Ehm

• Im hier dokumentierten Forschungsprojekt sollten Wirksamkeitsuntersuchungen von Streckenbeeinflussungsanlagen (SBAs) und Zuflussregelungsanlagen (ZRAs) zusammengetragen werden, die seit dem Jahr 2000 in Deutschland durchgeführt wurden, um sie nachfolgend einer Metaanalyse zu unterziehen und daraus unter Einbeziehung des Stands von Wissenschaft und Technik Empfehlungen für die Weiterentwicklung von SBA- und ZRA-Bewertungsverfahren abzuleiten. Gemäß Literaturanalyse sind summierte Reisezeiten und Unfallzahlen als geeignete Kenngrößen zur monetarisierten SBA- und ZRA-Bewertung im Hinblick auf Verkehrsfluss und Verkehrssicherheit. Unfallzahlen können direkt erhoben, Reisezeiten können gemessen oder in ausreichender Qualität aus lokalen Verkehrsdaten oder FCD geschätzt werden. Damit wird der Einsatz komplexer Verkehrsmodelle vermieden, die eine detaillierte Kenntnis der VBA- und ZRA-Wirkungen voraussetzen würden. In Bezug auf Umweltwirkungen weist der Stand der Wissenschaft und Technik die Verwendung von Emissionsmodellen als vielversprechend aus, in die makroskopische Verkehrsdaten eingehen. Es können für SBAs und ZRAs je elf Dokumente zusammengetragen, die die Wirksamkeit der Anlagen anhand von Vorher-Nachher-Vergleichen untersuchen. Dabei sind die vorliegenden Studien formal heterogen: Manche SBA-Studien betrachten Kenngrößen des Verkehrsflusses, andere alternativ das Störungsgeschehen, manche weder das eine noch das andere. Nicht alle ZRA-Studien untersuchen Sicherheitswirkungen. Es wird ein Konzept zur Metaanalyse von SBA- und ZRA-Wirksamkeitsuntersuchungen erarbeitet, umfassend erläutert und angewandt. Aufgrund der Studienlage können aber keine aggregierten Erkenntnisse zur SBA- oder ZRA-Wirksamkeit abgeleitet werden, so dass keine Empfehlungen für Ex-ante-Wirksamkeitsschätzungen erarbeitet werden können. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse wird eine Weiterentwicklung der Verfahren zur Ex-post-Wirksamkeitsanalyse von SBAs und ZRAs vorgeschlagen: > Bezüglich der Verkehrssicherheit wird das Vorgehen zur Ermittlung der Veränderung von Unfallkosten gemäß dem bestehenden FGSV-Regelwerk empfohlen – unter besonderer Beachtung von Veränderungen zwischen den Vergleichszeiträumen z. B. infolge allgemeiner Trends oder Veränderungen im relevanten Umfeld der Untersuchungsstrecke. > Bezüglich des Verkehrsflusses wird die Verwendung eines Verfahrens aus der Literatur empfohlen, das aus lokalen Daten einer SBA Reisezeitsummen schätzt, monetarisiert und vergleicht. Das Verfahren wird für alternative Datenquellen geöffnet und ist somit auch für ZRAs anwendbar. > Bezüglich der Umweltwirkungen wird der Einsatz des etablierten Modells HBEFA zur Ermittlung von Klimagas- und Luftschadstoffemissionen vorgeschlagen. Die erforderlichen Eingangsdaten stehen bereits aus der Verkehrsflussuntersuchung zur Verfügung Bei der Anwendung der Verfahren ist der Kontext zu berücksichtigen, in dem die Datenerfassung erfolgte. Er umfasst z. B Informationen zur Trassierung, zu besonderen Witterungsbedingungen, zu Arbeitsstellen oder zu gültigen Verkehrsregeln in den Vergleichszeiträumen. Wenn künftige Untersuchungen einheitlich nach den vorgeschlagenen Verfahren durchgeführt werden, können künftige Metaanalysen aussichtsreich durchgeführt werden und zur Verbesserung auch von Ex-ante-Wirksamkeitsschätzungen führen. Die statistische Belastbarkeit so gewonnener Erkenntnisse wird jedoch eine Herausforderung bleiben.
• The aim of this research project was to conduct a meta-analysis of studies that evaluate the effectiveness of corridor control systems and ramp metering systems on motorways (in the following jointly referred to as “MCS” – abbreviation for “motorway control systems”). Such studies compare the situation before and after the implementation of a respective MCS. There exists a guideline by the German Road and Transportation Research Association (FGSV), specifying the measures of effectiveness and their calculation. The meta-analysis should include studies carried out in Germany since the year 2000. The objective of the meta-analysis was to update parameters applied in cost-benefit-analysis schemes that are used for pre-implementation evaluations of MCSs. To assess the effectiveness of MCSs regarding traffic flow and traffic safety, total time spent and accident data are considered in the existing guideline. They appear to be suitable measures of effectiveness as, firstly, they can be observed or measured (more or less) directly, eliminating the need for the utilization of complex traffic models. Secondly, total time spent and accident data can be monetarised and thus serve as an input for cost-benefit-analysis. The existing guideline does not consider environmental impacts. To assess the effectiveness of MCSs regarding environmental effects, emissions of relevant pollutants and CO2 are seen as suitable measures of effectiveness. Overall, only 22 before and after studies could be compiled (eleven for corridor control systems and eleven for ramp metering systems). Regarding the documented measures of effectiveness, the set of studies was heterogeneous. Not all studies analysed effects on traffic flow. Of those studies that did, some looked at macroscopic variables (such as local speeds), others at occurrences of congestion. Regarding the effects on traffic safety, some studies looked at accident numbers and some at accident rates. As average daily traffic volumes and exact lengths of the investigated sections were not documented systematically, accident numbers and rates could not be converted into each other. Furthermore, not all studies of ramp metering systems looked at safety effects. Emissions were not analysed in any of the studies. The relatively low number of studies in combination with their heterogeneity prevented the execution of a rigorous meta-analysis. Consequently, no aggregated findings on the effectiveness of the MCSs could be derived. Nevertheless, a procedure for a formal meta-analysis of before and after studies has been developed and applied to dummy data. This provides a framework for future meta-analysis of before and after studies. The quality of the findings of future meta-analysis depends on the number and the quality of the analysed before and after studies. Therefore, recommendations for standardized procedures for future before and after studies are proposed: > Traffic safety: Comparison of accident numbers and accident costs before and after system implementation (as described in the existing guideline). > Traffic flow: Comparison of total time spent and associated time costs before and after system implementation. The proposed method to estimate total time spent, based on findings in the literature, uses data from local traffic detectors. > Environmental impact: Comparison of total emissions and emission costs for selected pollutants and CO2, before and after system implementation. A method to estimate emissions based on the Handbook of Emission Factors for Road Transport (HBEFA), using data derived in the process of the calculation of the total time spent, is proposed. For the results of before and after studies to be meaningful, changes in the observed measures of effectiveness should be attributable to the operation of the respective MCS. Consequently, before and after periods should be selected such that changes in the observed measures of effectiveness are not significantly affected by, for example, the presence of work zones, changes in traffic rules/laws (other than posted by the MCS) or different road weather conditions (i. e. if summer and winter periods would be compared). When comparing different time periods, overall traffic demand (average daily traffic volume) is a special context variable: Considerable changes in average daily traffic volume may result in substantially different traffic conditions, overlaying effects of a MCS. On the other hand, even moderate changes, which do not significantly affect traffic conditions (especially occurrence of congestion), directly impact the measures of effectiveness (e. g. total emissions). To take this into account, the proposed methods include normalization mechanisms. A systematic conduction of before and after studies can be a basis for a meta-analysis that potentially will result in aggregated findings on the effectiveness of MCSs. However, given the relatively low overall number of such systems implemented in the future, together with a wide range of boundary conditions and contexts in which the systems operate, the statistical robustness of such findings will remain a challenge.