Justin Geistefeldt, Sandra Hohmann

• In der vorliegenden Untersuchung wurden die methodischen Grundlagen für ein Verkehrsanalysesystem entwickelt, mit dem die im Leitfaden zum Arbeitsstellenmanagement auf Bundesautobahnen geforderte Bewertung der Auswirkungen von Arbeitsstellen auf den Verkehrsablauf umgesetzt werden kann. Dazu wurden makroskopische Modelle zur Nachbildung des Verkehrsablaufs auf Autobahnen geprüft und weiterentwickelt. Der Ansatz für die Quantifizierung der verkehrlichen Auswirkungen von Engpässen ist die intervallgenaue Modellierung von Verkehrsnachfrage und Kapazität über einen längeren Zeitraum. Die Anwendung dieser sogenannten Ganzjahresanalyse führt zu einer deutlich präziseren Nachbildung des Verkehrsablaufs im Vergleich zur Analyse einer einzelnen Bemessungsstunde. Zur Auswahl eines Modells für das Verkehrsanalysesystem wurden geeignete Kombinationen der Modellkomponenten analysiert und empirisch validiert. Diese unterscheiden sich in ihren Berechnungsansätzen, in der betrachteten Intervalldauer und in der Berücksichtigung der Stochastizität von Verkehrskenngrößen. Die empirische Grundlage bildeten Daten von Dauerzählstellen sowie Fahrtzeitmessungen. Anhand lokal an Dauerzählstellen erfasster Daten wurden fünf Untersuchungsstrecken mit ausgeprägtem Engpass analysiert. Für die Ermittlung der durch den Engpass bedingten Fahrtzeitverluste wurde der Verkehrsablauf zwischen den Zählstellen detailliert rekonstruiert. Anhand der Übereinstimmung der modellbasierten und empirischen Ergebnisse und unter Berücksichtigung praktischer Erwägungen hinsichtlich der Umsetzbarkeit im Verkehrsanalysesystem wird für den Anwendungsfall der Baubetriebsplanung ein deterministisches Warteschlangenmodell mit deterministischen Eingangsgrößen in Stunden-Intervallen vorgeschlagen. Die durch die Ganzjahresanalyse ermittelten verkehrstechnischen und volkswirtschaftlichen Kenngrößen können in ein übergeordnetes Bewertungskonzept integriert werden. Durch eine Erweiterung des Berechnungsmodells ist das Verkehrsanalysesystem auch für wissenschaftliche Analysen geeignet.
• In the investigation, a methodology for a traffic analysis tool, which can be used to assess the effect of work zones on traffic flow quality according to the German guideline for work zone management, was developed. Macroscopic traffic flow models were tested and further enhanced. To quantify the travel time losses due to congestion at bottlenecks, traffic demand and capacity are modeled in short time intervals over a long period. The application of this whole-year-analysis concept allows for a more precise representation of real traffic flow instead of analyzing one specific peak hour. In order to choose an appropriate model for the traffic analysis tool, suitable combinations of the model components were analyzed and validated by empirical data. The combinations differ in the calculation approach, the interval duration and in the consideration of stochastic properties. The models were validated based on loop detector data and travel time measurements. Based on loop detector data, five motorway sections with distinctive bottlenecks were analyzed. To calculate the travel time losses due to congestion, the traffic flow between the loop detectors was reconstructed in detail. According to the best correlation between the model results and the empirical data and with regard to the applicability of the traffic analysis tool for work zone assessment, a deterministic queuing model with deterministic input data in one-hour-intervals is recommended. The travel time losses and their economic values determined by a whole-year-analysis can be integrated into a superordinate assessment concept. Furthermore, an enhanced model can be used for scientific analyses.