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Streckenbeeinflussungsanlagen – Entwurf eines regelungstechnischen Modells zur verbesserten Modernisierung des Verkehrsablaufs

Section control systems – design of a control loop model on motorways to harmonise traffic flow

  • Das Forschungsprojekt soll zeigen, welches Optimierungspotenzial hinsichtlich des Verkehrsablaufs durch den Einsatz von SBAs abgerufen werden kann, wenn die bislang durchgeführte Steuerung des Verkehrsablaufs in eine Regelung überführt wird. Einleitend wurde der Stand der Technik bzgl. der Themenbereiche Verkehrsablauf, -detektion, -modelle, -beeinflussung und Regelungstechnik ermittelt. Nachfolgend wurden Untersuchungen hinsichtlich des Optimums des Verkehrsablaufs insbesondere bei hoher Streckenauslastung durchgeführt, um daraus geeignete Regel- und Führungsgrößen für die Regelung des Verkehrsablaufs abzuleiten. Dabei wurde abweichend von der aktuellen Praxis von einer zeitlich-räumlich lückenlosen Kenntnis des Verkehrsgeschehens bei der Wahl der Regel- und Führungsgrößen ausgegangen. Aufbauend auf diesen verkehrstechnischen Erkenntnissen wurde ein Gesamtregelkreis aufgestellt und durch die Umsetzung zweier Maßnahmen (Pulkauflösung, Stauvermeidung) beispielhaft erprobt. Der Regleraufbau mit den zugrundeliegenden Regel- und Stellgrößen hinsichtlich der Auswirkungen auf die Detektion der Regelgrößen und das Maßnahmenspektrum zur Umsetzung der Regelung wurden ausführlich diskutiert. Auch hier wurde zunächst bewusst von Idealszenarien ausgegangen, ungeachtet der aktuell praktisch umsetzbaren Möglichkeiten. Die daraus abgeleiteten Anforderungen wurden in Handlungsempfehlungen strukturiert, zeitlich geordnet und auf praktische Umsetzbarkeit überprüft. Abschließend wurde eine Roadmap zur schrittweisen Erprobung und Umsetzung des regelungstechnischen Konzepts in die Verkehrsbeeinflussung erarbeitet. Das Forschungsprojekt hatte die Aufstellung eines Gesamtregelkreises für Streckenbeeinflussungsanlagen sowie die Erarbeitung von Handlungsempfehlungen für die Überführung der Projektergebnisse in die Praxis zum Ziel. Die Einführung der Regelungstechnik in die Streckenbeeinflussung kann insbesondere im Bereich der präventiven Maßnahmen zur Pulkauflösung und Stauvermeidung im Grenzbereich von Nachfrage und Kapazität einen wertvollen Beitrag leisten. Auch mit der aktuell eingesetzten Detektions- und Anzeigetechnologie kann nach simulativen Ergebnissen ein Nutzen generiert werden.
  • The research project is supposed to evaluate which traffic flow optimization potential can be called up using TCS, if the feedforward control of the traffic flow carried out thus far will be turned into a feedback control mechanism. Initially, the state of the art was determined with regard to the topics traffic flow, detection, models, influencing and control engineering. Subsequently, research concerning traffic flow optimization was carried out in particular at an increased rate of capacity usage, in order to derive suitable control and command values for the regulation of the traffic flow. In derogation to the current practice, the temporal-spatial awareness of the traffic situation in the controlled and reference variables could be attested. Based upon these traffic engineering findings, an overall control loop was set up and tested by the implementation of two measures (platoon solution, congestion avoidance). The control unit design with the underlying control and manipulated variables were discussed regarding the effects on the detection for registration of controlled variables and the spectrum of measures for the implementation of the control variables. Here, too, it was initially deliberately assumed ideal scenarios, regardless of the currently practically feasible options. The requirements derived from this were structured in recommendations for action, arranged chronologically and checked for practical feasibility. Finally, a roadmap for the gradual testing and implementation of the control technology concept in traffic control was introduced. The aim of the research project was to establish an overall control loop for flow control systems as well as to develop recommendations for the transfer of the project results into practice. The introduction of control technology in the route/ traffic control can make a valuable contribution, in particular in the area of preventive measures for the platoon solution and congestion avoidance on the border between demand and capacity. Even with the currently used detection and display technology, a benefit can be generated according to simulative results.

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Metadaten
Author:Christoph Schwietering, Friedrich Maier, Matthias Hakenberg, Lorenz Pyta, Dirk Abel
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-24751
ISBN:978-3-95606-548-4
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe V: Verkehrstechnik (338)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2021/01/21
Date of first publication:2021/01/21
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Contributing corporation:commeaT.E.C. Neufahrn b. Freising und RWTH Aachen Institut für Regelungstechnik
Release Date:2021/01/21
Number of pages:102
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 03.0523
Ermittlung von Optimierungspotenzialen bestehender
und zukünftiger Streckenbeeinflussungsanlagen
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt

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