Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe V: Verkehrstechnik
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- Koordinierte Signalsteuerung (5) (entfernen)
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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.
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Gegenstand des Forschungsvorhabens ist es, die in Deutschland praktizierte Signalisierung des Fußgängerverkehrs mit der Signalfolge Grün-Rot-Grün und dem Räumen der Fußgänger gegen Rot sowie alternative Möglichkeiten der Fußgängersignalisierung zu untersuchen und zu bewerten. Dazu wurden zunächst im In- und Ausland praktizierte Formen der Fußgängersignalisierung auf Grundlage einer Literaturrecherche analysiert. Prinzipiell verfolgenswerte Ansätze mit einer Gelbzeit für Fußgänger, einem Grünblinken und einer Anzeige der verbleibenden Rot- bzw. Grünzeit wurden mittels Befragungen von Fußgängern, Verhaltensbeobachtungen und Unfallanalysen an 17 ausgewählten Signalanlagen in Deutschland und im europäischen Ausland untersucht und bewertet. Im Ergebnis ist festzustellen, dass die Signalfolge Grün-Rot-Grün beibehalten, jedoch in der praktischen Anwendung verbessert werden sollte. Mit einem Grünblinken und einer Restrot-Restgrün-Anzeige können den Verkehrsteilnehmern zusätzliche Informationen vermittelt werden. Eine Gelbzeit für Fußgänger kann nach den Erkenntnissen des Vorhabens nicht empfohlen werden.
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Auf Basis von Immissionsmessdaten an 8 Straßenabschnitten wurde die Wirkung von potenziellen PM10-Minderungsmaßnahmen (Temporeduzierung, Verbesserung des Verkehrsflusses, Verbesserung des Fahrbahnzustandes) beziehungsweise der Einfluss meteorologischer Parameter auf die PM10-Konzentrationen beziehungsweise -Emissionen untersucht. Der Einfluss eines normgerechten Ausbaus einer innerstädtischen Bundesstraße mit Einrichtung einer "Grünen Welle" auf die PMx-Belastungen konnte im Feldversuch an der Bergstraße in Dresden untersucht werden. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass sich der Verkehrsfluss nach dem Ausbau in beiden Richtungen deutlich verbessert hat. Stadtauswärts war vor dem Ausbau ein mäßiger Verkehrsfluss (Verkehrssituation nach Handbuch für Emissionsfaktoren = LSA2), stadteinwärts ein schlechter Verkehrsfluss zu verzeichnen gewesen. Nach dem Ausbau funktioniert stadtauswärts die Grüne Welle (HVS2), stadteinwärts gibt es Haltezeiten an den Lichtsignalanlagen, die den Verkehrsfluss im Allgemeinen nur gering beeinträchtigen (HVS2, LSA2). Die mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten lagen im Bereich der Messstelle vor dem Ausbau bei circa 30 km/h und nach dem Ausbau bei über 40 km/h. Es konnte eine PM10-Reduktion durch Verbesserung des Verkehrsflusses (Grüne Welle) trotz höherer Fahrzeuggeschwindigkeiten von circa 3pg/m3 (circa 35 Prozent der PM10-Zusatzbelastung) abgeleitet werden. Umfangreiche Datenauswertungen konnten für die B10 bei Karlsruhe, die Merseburger Straße in Halle und den Jagtvej in Kopenhagen in Verbindung mit jeweils repräsentativen Hintergrundmessstellen durchgeführt werden. Es konnten erwartungsgemäß deutliche Abhängigkeiten der PM10- und PM2.5-Konzentrationen von meteorologischen Parametern beobachtet werden. Dabei gibt es aber auch eine Vielzahl von Korrelationen der meteorologischen Kenngrößen untereinander, sodass aus der tendenziellen Abhängigkeit der Partikelbelastung von einer meteorologischen Kenngröße unmittelbar nicht auf dessen Ursache/Wirkungsbeziehung geschlossen werden kann. Die stärksten meteorologischen Einflüsse auf die PM10-Gesamtbelastungen gehen von den vertikalen Austauschbedingungen, von der Anzahl niederschlagsloser Tage seit dem letzten Niederschlagsereignis und der Windgeschwindigkeit aus. Die stärksten meteorologischen Einflüsse auf die PM10-Zusatzbelastungen gehen von der Windgeschwindigkeit und -richtung sowie von den Temperaturen aus. Bei den PM10-Emissionsfaktoren zeichnet sich zum Beispiel an der Merseburger Straße für die Werktage mit Niederschlag im Mittel ein circa 30 Prozent geringerer Wert ab als an den trockenen Werktagen. Diese Abnahme ist signifikant. Die PM10-Emissionsfaktoren an den ersten drei trockenen Tagen nach einem Niederschlagsereignis sind gleich, zeigen also keine Zunahme mit andauernder Trockenheit. Bei den PM2.5-Emissionen ist dieser Minderungseffekt durch Niederschlag nicht zu verzeichnen. Eine Bindung des Staubes im Straßenraum bei hoher Luftfeuchtigkeit konnte nicht festgestellt werden. Während die PM2.5-Emissionsfaktoren (weitestgehend Motoremissionen) unabhängig von der Jahreszeit sind, nimmt die Emission der Partikelfraktion PM2.5 bis PM10 im Winterhalbjahr deutlich (über 100 Prozent) zu. Ursachen könnten das Einbringen von Streugut und vermehrte Schmutzeinträge auf der Straße sein. Im Winterhalbjahr sind auch die PM10-Emissionsfaktoren, wie erwartet, von den Austauschbedingungen unabhängig und liegen jeweils deutlich (Faktor zwei) höher als im Sommerhalbjahr. Dieser Anstieg der PM10-Emissionen unter winterlichen Bedingungen könnte auch erklären, warum die PM10-Emissionsfaktoren im Unterschied zu PM2.5 bei niedrigen Tagesmitteltemperaturen deutlich höher sind als bei hohen Temperaturen. Der hohe Anstieg der PM10-Konzentrationen während (winterlicher) austauscharmer Inversionswetterlagen könnte somit sowohl von den schlechten Austauschbedingungen als auch von deutlich höheren nicht motorbedingten PM10-Emissionen beeinflusst sein. Derzeit laufen in parallelen Forschungsprojekten weitere Arbeiten, um den Erkenntnisstand bei der PM10-Emissionsmodellierung beziehungsweise bei der Bewertung von Minderungsmaßnahmen zu erhöhen. Es sollte einer separaten Auswertung vorbehalten sein, aus all diesen neuen Forschungsprojekten die Schlussfolgerungen für die zukünftige PM10-Modellierung zu ziehen.
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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.
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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.