Sonstige
Die Richtlinien für Lichtsignalanlagen (RiLSA), Ausgabe 1992 [FGSV 1992] "enthalten grundlegende verkehrstechnische Bestimmungen und Empfehlungen für die Einrichtung und den Betrieb von Lichtsignalanlagen." Ihre Regelungen zielen darauf ab, den Verkehrsablauf an Lichtsignalanlagen für alle Verkehrsteilnehmergruppen mit hoher Qualität sicher zu gestalten. Um der ständigen Weiterentwicklung des komplexen Handlungsfelds gerecht zu werden, ist eine ständige Anpassung der Lichtsignalsteuerung erforderlich. Die Regelungen der Richtlinien sind in regelmäßigem Abstand kritisch daraufhin zu überprüfen, ob sie noch die aktuellen Anforderungen und den Stand der Technik widerspiegeln und somit ihren Gültigkeitsanspruch sowie ihre Praxisrelevanz aufrecht erhalten können. Ziele dieser Untersuchung waren die Erfassung, die strukturierte und anschauliche Darstellung sowie die kritische Analyse der Forschungstätigkeit und der Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Lichtsignalsteuerung in Deutschland, im benachbarten europäischen Ausland, in den USA und in Japan seit 1990, um die Erkenntnisse für eine Neufassung der RiLSA verfügbar zu machen. Im ersten Arbeitsschritt wurde in ausgewählten Fachliteratur-Datenbanken und -Verzeichnissen systematisch nach themenbezogenen Veröffentlichungen ab 1990 recherchiert. Die so ermittelten Veröffentlichungen wurden Themengebieten, die aus der Gliederung der neuen RiLSA abgeleitet wurden, zugeordnet. Aufbauend auf einer ersten Bewertung der Relevanz der einzelnen Literaturfundstellen wurden die so ausgewählten etwa 400 Artikel in einer Datenbank erfasst und hinsichtlich der Bedeutung der behandelten Fragestellung, der Praxisrelavanz, der Aktualität und weiterer Kriterien vorbewertet. Ergänzend wurden zur Erschließung der relevanten Erkenntnisse und praktischen Erfahrungen in Japan vor Ort Gespräche mit Experten in der Verkehrstechnik geführt sowie Besichtigungen und eigene Beobachtungen durchgeführt. Die positiv bewerteten Quellen wurden eingehend analysiert und die Ergebnisse im Einzelnen anschaulich aufbereitet. Diese Recherche- und Analyseerkenntnisse wurden in einer synoptischen Darstellung zusammengestellt. Die Bearbeitung der Themenfelder erfolgte dabei immer in den gleichen Schritten. Zuerst erfolgte die Darstellung der Vorgehensweise in den aktuellen RiLSA. In den nächsten Schritten wurden der erreichte Forschungsstand, die Berücksichtigung der Thematik in den Richtlinien anderer Länder sowie die zusätzliche Anmerkungen aus der Praxis dargestellt. Daraus wurden Aussagen zum verbleibenden Forschungsbedarf, zum Innovationsgrad der Fragestellung und zum Handlungsbedarf für die Neufassung der RiLSA abgeleitet.
Ziel der Untersuchung war es, anhand realer Fälle adaptive Steuerungen von Lichtsignalanlagen für städtische Hauptverkehrsstraßen mit konventionellen Steuerungen zu vergleichen. Für die Untersuchung wurden je zwei Hauptverkehrsstraßen in Münster und Remscheid ausgesucht, auf denen adaptive Steuerungen eingerichtet wurden. Dabei wurde zunächst eine konventionelle Koordinierung mit weitgehend verkehrsabhängigen Elementen hergestellt. Zusätzlich konnte jeweils eine adaptive Steuerung geschaltet werden. Auf allen Strecken wurden systematisch Testfahrten bei Schaltung der verschiedenen Steuerungszustände durchgeführt. Die hierbei mittels GPS aufgezeichneten Fahrzeugtrajektorien wurden hinsichtlich der Anzahl von Halten und der Wartezeiten analysiert, um so zu einer verkehrstechnischen Beurteilung zu gelangen. Auf der ersten Teststrecke in Münster konnte durch die adaptive Steuerung eine deutliche Verbesserung des Verkehrsablaufs erreicht werden. Auf der zweiten Teststrecke in Münster ließ sich dieser Erfolg nicht wiederholen. Es traten teilweise erhebliche verkehrliche Verschlechterungen bei Schaltung der adaptiven Steuerung ein. Auf den Teststrecken in Remscheid ergaben sich durch die adaptive Steuerung in jeweils einer Fahrtrichtung Verbesserungen des Verkehrsflusses. Dem stehen jedoch Verschlechterungen in der Gegenrichtung gegenüber. Weil eine direkte Erfassung der Immissionen vor Ort nicht möglich war, wurde eine Antwort hinsichtlich der ökologischen Wirkungen durch mikroskopische Simulation gesucht. Für je eine Strecke in Münster und Remscheid wurde die adaptive Steuerung in ein VISSIM-Modell integriert. Die simulierten Fahrzeugtrajektorien wurden durch das Verfahren PHEM im Hinblick auf die Schätzung der Emissionen analysiert. Dabei zeigte sich in Münster eine leichte Verbesserung (1,0 %) der ökologischen Auswirkungen als Folge der adaptiven Steuerung. In Remscheid zeigte sich nach den eingetretenen ungünstigen verkehrlichen Wirkungen erwartungsgemäß auch eine Verschlechterung der ökologischen Auswirkungen. Die Ergebnisse der mikroskopischen Simulation in Verbindung mit der adaptiven Steuerung auf diesem Streckenzug unterlagen jedoch erheblichen Schwankungen, sodass hiermit lediglich tendenzielle Aussagen möglich sind. Im Ergebnis zeigte sich, dass die adaptiven Verfahren die Möglichkeit eröffnen, den Verkehrsfluss auf städtischen Hauptverkehrsstraßen zu verflüssigen. Dabei können auch Verbesserungen hinsichtlich der Schadstoffemissionen und des Energieverbrauchs eintreten. Diese Verbesserungen können jedoch nicht uneingeschränkt vorausgesetzt werden, sondern bedürfen einer zum Teil längerfristigen, kostenintensiven Einstellungsphase.
Im Rahmen des vorliegenden Projekts wurden die verschiedenen Steuerungsverfahren einer Koordinierung untersucht. Dabei wurden im Schwerpunkt die festzeitgesteuerte Koordinierung, die verkehrsabhängige Steuerung mit Rahmenzeitplan und die vollverkehrsabhängige Steuerung miteinander verglichen. Zur Erfassung des Standes der Technik wurden Quellenanalysen durchgeführt. Zusätzlich fanden Expertengespräche statt, um auch Erfahrungen aus der Praxis in die Untersuchung einzubeziehen. Dabei stellte sich heraus, dass in der Fachwelt die Meinung vorherrscht, dass eine festzeitkoordinierte Steuerung nicht mehr dem Stand der Technik entspricht, da sie zu unflexibel ist. Um die tatsächliche Wirkung der Steuerungsverfahren zu überprüfen, wurden zehn Straßenzüge durch empirische Messungen und Simulationen untersucht. Die auf den Straßenzügen in der Realität vorhandenen Steuerungen wurden in den Simulationsmodellen exakt nachgebildet und neue Steuerungen wurden entwickelt. Dadurch konnten umfangreiche Vergleiche zwischen vorhandenen und optimierten Steuerungen sowie zwischen verkehrsabhängigen und festzeitgesteuerten Koordinierungen angestellt werden. Die Bewertung der Verfahren erfolgte anhand eines Performance Index, der die Anzahl der Halte und die Wartezeiten in jeder Knotenpunktzufahrt des Netzes berücksichtigt. Die Untersuchungen führten zu dem Ergebnis, dass die verkehrsabhängige Steuerung keineswegs nur Vorteile gegenüber der Festzeitsteuerung hat. Es ergaben sich je nach Verkehrssituation sehr unterschiedliche Qualitäten der Steuerungsverfahren. In der Simulation wurde außerdem deutlich, dass eine vollverkehrsabhängige Steuerung ohne Rahmenplan nicht geeignet ist für die Steuerung eines Straßenzuges. In den deutschen Richtlinien wird bisher kein Verfahren zur Bestimmung der Verkehrsqualität verkehrsabhängiger Steuerungen beschrieben. In dieser Untersuchung wurde zusätzlich zu den Simulationen ein theoretisches Verfahren zur Bewertung verkehrsabhängiger Steuerungen vorgestellt. Aus den so gewonnenen Untersuchungsergebnissen wurden schließlich Kriterien für die Einsatzbereiche der verschiedenen Steuerungsverfahren entwickelt, die eine Entscheidungsfindung zukünftiger Planungsvorhaben erleichtern sollen.
In der Untersuchung wurden Verfahren zur Schätzung der Wartezeiten an signalisierten Knotenpunkten mit unterschiedlichen Steuerungsverfahren auf der Grundlage umfangreicher empirischer Erhebungen und Simulationsuntersuchungen überprüft und für deutsche Verkehrsverhältnisse kalibriert. Die Analyse umfasste Knotenpunkte mit koordinierter Festzeitsteuerung sowie Einzelknotenpunkte mit verkehrsabhängiger Steuerung. Durch den Vergleich mit den Ergebnissen der empirischen Erhebungen und der Simulationsuntersuchungen wurde die Güte der Wartezeitermittlung mit den einzelnen Verfahren festgestellt und Möglichkeiten zur Kalibrierung überprüft. Die Betrachtung der Fehlermaße zeigte für alle Verfahren ähnliche Abweichungen zu den empirischen Verlustzeiten. Aus Gründen der einfacheren Handhabbarkeit werden die Verfahren nach HCM 2010 für Zufahrten an koordiniert gesteuerten Lichtsignalanlagen und nach HCM 2000 für verkehrsabhängig gesteuerte Lichtsignalanlagen für die Anwendung im deutschen Regelwerk vorgeschlagen. Die Parameterkalibrierung ergab für das Verfahren für verkehrsabhängig gesteuerte Lichtsignalanlagen eine Anpassung des Korrekturfaktors der Grundwartezeit. Das HCM-Verfahren für Zufahrten an koordiniert gesteuerten Lichtsignalanlagen, welches in dieser Form bereits im HBS 2015 enthalten ist, kann dagegen unverändert beibehalten werden. Die Verfahren wurden anhand von Simulationsmodellen aus Praxisbeispielen validiert. Die Ergebnisse der Validierung bestätigen die Praxistauglichkeit der Verfahren.
Die Ergebnisse der Untersuchung technischer Möglichkeiten zur temporären Freigabe von Seitenstreifen während der Verkehrsspitzen werden dargestellt. Auf der BAB A 4 bei Köln wurde die Zielsetzung verfolgt, mit einer Videoanlage Gegenstände und Personen auf dem Seitenstreifen zu detektieren und in Abhängigkeit von der Verkehrsstärke den Seitenstreifen vollautomatisch freizugeben beziehungsweise zu sperren. Dazu wurden Kameras auf 9 m hohen Masten in einem Abstand von 120 m installiert. Unzulänglichkeiten in der Bildverarbeitung waren jedoch so gravierend, dass ein vollautomatischer Ablauf ohne Bindung von personellen Kapazitäten nicht zu verantworten war. Deshalb wurde von einem Operator zusätzlich eine visuelle Kontrolle am Bildschirm durchgeführt. Auf der BAB A 99 östlich von München erfolgte die Freigabe des Seitenstreifens bei Bedarf nach einer visuellen Kontrolle mit schwenk- und zoombaren Kameras im Abstand von 1.000 m. Dies ist derzeit die wirtschaftlichere Alternative, die auch bei Planungen berücksichtigt wird.