Makroskopische Verkehrsmodellierung mit der Einflussgröße Telematik

Kurzfassung

Den bestehenden Prognosen zufolge wird der Straßengüterverkehr in den kommenden Dekaden weiter zunehmen. Angesichts dessen und der aktuellen Situation, dass die Infrastruktur in vielen Teilen bereits an den Grenzen der Leistungsfähigkeit ist, wird nach neuen Lösungen jenseits von Neu- oder Ausbau der Infrastruktur gesucht. Telematik ist dafür ein Hoffnungsträger, dessen Leistungsspektrum in Wissenschaft und Industrie erforscht und weiterentwickelt wird. Die Politik unterstützt diesen Weg von der kommunalen Ebene bis zur Europäischen Kommission und fördert den Einsatz von Telematik. Telematik ist bisher nicht bzw. nur unzureichend genau in die makroskopische Verkehrsmodellierung integriert, obwohl sich seit Jahren zeigt, dass telematische Anwendungen im Verkehr verstärkt eingesetzt werden und den Verkehr beeinflussen (z. B. Fahrerassistenzsysteme, Flottenmanagementsysteme, Verkehrslenkungstelematik usw.). Die vorliegende Dissertation hat zum Thema, die Wirkungen von Telematik in der makroskopischen Verkehrsmodellierung abzubilden. Es wurde dazu eine allgemeingültige Methode entwickelt, welche als Drei-Stufen-Prozess formuliert ist. In den Stufen werden exakte Wirkungen und Wirkungsparameter von Telematik in makroskopische Kennwerte transformiert und schließlich in der letzten Stufe des Verfahrens als Gesetzmäßigkeiten in das makroskopische Modell implementiert. Somit kann die Wirkung von Telematik, telematiksystemspezifisch und mit jeweils eigenen Wirkungsparametern modelliert werden. Die Umsetzung der Methode konzentriert sich auf das Telematiksystem Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC). Bei der Recherche der bereits bekannten und veröffentlichten Wirkungen von CACC zeigte sich, dass die Wirkungen von CACC auf den Verkehrsfluss beim Einsatz bei Lkw nicht publiziert sind. Die vorliegende Dissertation konzentriert sich daher auf die Wirkungen von CACC auf den Verkehrsfluss. Dazu wurde eine mikroskopische Modellierung des Autobahnverkehrs in VISSIM (PTV AG) durchgeführt. Die Simulationen mit Lkw-Anteilen von 0 bis 25 Prozent und CACC-Ausstattungsgraden von 0 bis 50 Prozent zeigten, dass sich die Kapazität von Autobahnen mit drei Richtungsfahrbahnen um bis zu 5,5 Prozent erhöhen lässt und sich die Reisegeschwindigkeit von Pkw um bis zu 6,5 Prozent steigern kann. Diese Effekte wurden nach der entwickelten Methode in die makroskopische Modellierung über die Kenngröße Reisezeit integriert. In makroskopischen Modellen wird die Reisezeit mit so genannten Capacity- Restraint-Funktionen (CR-Funktionen) berechnet. Da bisher noch keine für Deutschland gültige CR-Funktion veröffentlicht ist, bei der die Wirkungen des Lkw-Anteils auf den Verkehrsfluss integriert sind, wurde eine solche CR-Funktion entwickelt. Diese erhöht die Qualität der makroskopischen Verkehrsmodellierung und kann nun z. B. auch in einer Verkehrsplanungssoftware wie VISUM (PTV AG) eingesetzt werden. Telematik ist bereits heute und verstärkt in der Zukunft eine wichtige Einflussgröße auf das Verkehrssystem. Die systematische Integration vonTelematik in die makroskopische Verkehrsmodellierung ist mit der vorliegenden Arbeit als neues Forschungsfeld aufgetan.