Dynamische Routeninformation im städtischen Umfeld am Beispiel Graz

Inhaltsverzeichnis

Eidesstattliche Erklärung

Danksagungen

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Kurzfassung

Abstract

1 Einleitung

2 Grundlagen
2.1 Verkehrssysteme
2.1.1 Straßennetze
2.1.2 Verkehrsbezirke
2.1.3 Verkehrssystemmanagement
2.1.3.1 Entwicklungsziele
2.1.3.2 Konzept
2.1.3.3 Bausteine
2.2 Vorteile und Nachteile des Pkw
2.3 Städtischer Verkehr
2.4 Verkehrsleitsysteme im Individualverkehr
2.4.1 Datenerfassung und Technik
2.4.1.1 Datenerfassung
2.4.1.2 Technische Ausrüstung
2.4.1.2.1 Detektoren
2.4.1.2.2 Rechnereinsatz
2.4.1.2.3 Kabeltrassen
2.4.1.2.4 Verkehrsleitzentrale
2.4.1.2.5 Anzeigetafeln
2.5 Wechseltextanzeigen und Wechselverkehrszeichen
2.5.1 Definition und historische Entwicklung
2.5.2 Bauarten
2.5.2.1 Geräte mit mechanischem Zeichenwechsel
2.5.2.2 Geräte mit lichttechnischem Zeichenwechsel
2.5.2.3 Wahl der Bauart
2.5.3 Zeicheninhalte
2.5.4 Funktionsanforderungen
2.5.5 Wechseltextanzeigen
2.5.6 Zusammenfassung

3 Verkehrsmanagement in Graz
3.1 Das Grazer Straßennetz
3.1.1 Hauptstraßen
3.1.2 Nebenstraßen
3.2 Tempo
3.3 Modal Split

4 Routenauswahl
4.1 Verkehrsstärkeplan
4.2 Verkehrsbeziehungen
4.2.1 Verkehrsbedürfnis
4.2.2 Verkehrsaufkommen
4.2.3 Verkehrsbeziehung der Fahrten
4.3 Verkehrsstrommatrix
4.4 Routenwahl aus Sicht der Verkehrsteilnehmer
4.4.1 Umfrage
4.4.2 Umfrageergebnis
4.5 Zielkategorien
4.5.1 Zielkategorie
4.5.2 Zielkategorie
4.5.3 Zielkategorie

5 Standorte der Wechseltextanzeigen
5.1 Standortdefinition
5.2 Standortranking
5.3 Standortvarianten
5.4 Wirkungsgrad
5.5 Chancen und Risiken des Routeninformationssystems

6 Im Einsatz befindliche Systeme
6.1 Dresden
6.2 Köln
6.3 München
6.4 Nürnberg
6.5 Hannover
6.6 Europäische Systeme
6.7 Wien/ Niederösterreich

7 Zusammenfassung und Ausblick

Anhang

Abkürzungsverzeichnis

Literaturverzeichnis

Eidesstattliche Erklärung

Hiermit erkläre ich ehrenwörtlich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig angefertigt, andere als die angegebenen Quellen nicht benutzt und die den benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe.

Rainer Müller

Danksagungen

Der Verfasser bedankt sich bei der Stadt Graz, insbesondere bei meinem Betreuer Herrn Dipl.-Ing. Dr. Winfried Höpfl, Referatsleiter für Verkehrslichtsignalanlagen des Straßenamtes Graz, und Herrn Dipl.-Ing. Thomas Fischer, Referatsleiter für Verkehrsplanung der Stadtbaudirektion Graz, welche diese Arbeit erst ermöglichten. Besonderer Dank gilt den beiden oben genannten Herren für ihre wertvollen Anregungen und Hilfestellungen in der Konzeptionsphase dieser Arbeit. Durch ihre langjährige Erfahrung wurden sie für mich zu einer unerlässlichen Quelle während der gesamten Arbeit.

Seitens dem FH JOANNEUM bedanke ich mich bei Herrn FH-Prof. Dr. Michael Bobik und Herrn FH-Prof. Dipl.-Ing. Hans-Georg Frantz für die fachliche Unterstützung bei der vorliegenden Arbeit und während des gesamten Studiums.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Straßentypen

Abbildung 2: Verkehrsbezirke Stadt Graz

Abbildung 3: Zusammenfassung der Verkehrsbezirke zu Verkehrsgebieten

Abbildung 4: Bausteine des Konzeptes für ein Verkehrssystemmanagement

Abbildung 5: Zielkatalog für innerstädtische Verkehrsleitsysteme

Abbildung 6: Bauarten mechanischer Wechselverkehrszeichen

Abbildung 7: Bauarten lichttechnischer Wechselzeichengeber

Abbildung 8: Substitutive Wechselwegweisung

Abbildung 9: Additive Wechselwegweisung

Abbildung 10: Überkopf Wechseltextanzeige Osnabrück

Abbildung 11: Entwicklung des PKW-Bestandes in Graz und Graz-Umgebung

Abbildung 12: Modal Split für die Bezirke Graz und Graz-Umgebung

Abbildung 13: Entwicklung des Modal Split in Graz

Abbildung 14: Ausschnitt aus dem Verkehrsstärkeplan des Landes Steiermark

Abbildung 15: Hauptverkehrsnetz der Stadt Graz

Abbildung 16: Beispiel einer Verkehrsstrommatrix

Abbildung 17: Kriterien der Routenwahl der Verkehrsteilnehmer

Abbildung 18: Unterschiede in der Routenwahl zwischen Männern und Frauen

Abbildung 19: Zielkategorie 1 – Übergeordnete Zielregionen

Abbildung 20: Die Verkehrsziele eingeteilt nach Zielkategorien

Abbildung 21: Ermittelte Standorte der Wechseltextanzeigen

Abbildung 22: Das Systemkonzept von VAMOS

Abbildung 23: Dynamische Wegweisung Dresden

Abbildung 24: Beispiele von Anzeigen des stadtinfoköln

Abbildung 25: Alternativroutensteuerung

Abbildung 26: Graphische Informationstafel

Abbildung 27: Störfallmanagement am Beispiel Tunnelsperrung

Abbildung 28: Wegweisungskonzept des VLS Nürnberg

Abbildung 29: Additive Wechselwegweisung in Hannover

Abbildung 30: Wechselwegweiser auf den Einfahrtsstraßen

Abbildung 31: Geplante Verkehrsbeeinflussungsanlagen im ASFINAG Straßennetz

Abbildung 32: Trendsetter-Logo

Abbildung 33: Systemarchitektur des Verkehrsmanagementsystems von Graz

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Längenbilanz des Grazer Straßennetzes ohne Autobahnen

Tabelle 2: Mittlerer Schätzwert für die Aufteilung der Kfz-Verkehrsleistung

Tabelle 3: Ausschnitt aus dem Standortranking

Tabelle 4: Übersicht über die Standortvarianten der Wechseltextanzeigen

Tabelle 5: Standortranking der Wechseltextanzeigen

Tabelle 6: Kreuzungsnamen und -nummern der Wechseltextanzeigen

Tabelle 7: Zeichenerklärung

Kurzfassung

Ineffiziente Routenwahl der Kraftfahrer verursacht zumeist eine Steigerung der Länge des Fahrweges sowie eine Steigerung der Reisezeit. Der Grund für diese ineffiziente Routenwahl der Kraftfahrer ist fehlendes Wissen über Alternativrouten oder den momentanen Verkehrszustand des Straßennetzes. Versorgt man die Kraftfahrer mit diesen Informationen, sollte eine effizientere und somit auch zeitsparende Wegewahl möglich sein.

Moderne Verkehrsleitsysteme können mit Hilfe von dynamischen Wechseltextanzeigen dazu beitragen, den Verkehrsfluss auf den heute schon oft überlasteten Stadtstraßen aufrecht zu erhalten, auch bei einem zu erwarteten steigenden Verkehrsaufkommen in der Zukunft.

Diese Arbeit beschreibt die grundlegenden Schritte der Planung, Ausarbeitung und Implementierung eines Routeninformationssystems für die Stadt Graz, welches im Rahmen des EU-Projektes „Trendsetter“ in das Gesamtverkehrsmanagementsystem von Graz integriert werden soll.

Besonderes Hauptaugenmerk wird in dieser Arbeit auf die Frage gelegt, ob und wie sich Kraftfahrer überhaupt beeinflussen lassen. Dazu wurde eine Umfrage über das Routenwahlverhalten der Kraftfahrer durchgeführt, um die wichtigsten Kriterien für die individuelle Wegewahl zu erkennen und zu gewichten.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Auswahl der Standorte der Wechseltextanzeigen, welche die Kraftfahrer durch das Grazer Straßennetz leiten sollen.

Schlussendlich werden noch die Chancen und Risiken des Routeninformationssystems beleuchtet sowie ein Ausblick über die weitere notwendige Untersuchungen gegeben.

Abstract

Inefficient route choices of car drivers lead to an increase in route length and an increase in travel time. The reason for these inefficient route choices are a lack of information about alternative routes or about the current traffic condition of the road network. If the car drivers are supplied with this information, an efficient and time saving route choice should be possible.

Modern traffic guidance systems, based on variable message signs, can help to sustain the traffic flow on already overburdened roads, even if traffic is increasing in the future.

This diploma thesis describes the basic steps of planning, elaboration and implementation of a route information system for the city of Graz, which should be integrated into the traffic management system of Graz in the context of the EU project “Trendsetter”.

A key part is to answer the question if and how car drivers can be influenced. For this reason a survey about the route choice was carried out to recognise and classify the most important criteria of individual route choice.

Another important point is the selection of the locations of the variable message signs, which should guide the car drivers through the road network of Graz.

Finally the chances and risks of the route information systems will be investigated and an outlook about additional necessary work will be given.

1 Einleitung

Sowohl die „Verkehrsüberwacher“ (Verkehrsplaner, Gemeinden usw.) als auch die Kraftfahrer selbst sind auf der Suche nach dem optimalen Verkehrsweg. Eine falsche Routenwahl und falsche Zeiteinteilung des Verkehrsweges führen zu Staus, unnötiger Umweltbelastung, längeren Fahrwegen und längeren Reisezeiten.

Eine Studie von King (1986) und King & Mast (1987)^[1] hat ergeben, dass, wenn die Kraftfahrer perfekte Informationen über den Verkehrszustand des Straßennetzes (Staus, Umleitungen) erhalten, sie die Route wählen, die die Reisezeit minimiert. King hat auch herausgefunden, dass die individuelle Routensuche ohne zusätzliche Informationen eine sechsprozentige Steigerung der Fahrweglänge und zwölfprozentige Steigerung der Reisedauer zu Folge hat. Der Grund für diese ineffiziente Routenwahl ist die fehlende Information über Alternativrouten oder den momentanen Verkehrszustand des Straßennetzes. Wenn man den Kraftfahrern also diese Informationen zur Verfügung stellt, sollte eine effizientere Routenwahl von ihrer Seite möglich sein.

Wenn das Routeninformationssystem Reisezeiten und -wege optimieren kann, sollte es auch die Stausituation und die damit verbundenen Umweltbelastungen verbessern.

Trotzdem muss eine Reduzierung der Reisezeit nicht auch unbedingt eine Reduzierung der Weglänge zur Folge haben. Eine Stauumfahrung, die zwar streckenmäßig länger ist als der direkte Weg, kann durch die Umfahrung des Staus zeitlich kürzer sein.

Als Kraftfahrer wiederum steht man vor folgender Situation:

Auf dem Weg zur Arbeit oder zum Einkaufen steht man plötzlich im Stau und der erste Gedanke ist: „Wenn ich das gewusst hätte, wäre ich anders gefahren.“

Genau bei diesem Gedanken setzt diese Diplomarbeit an: Der Arbeitsplatz oder das Shopping Center (das Ziel) ist vom Ausgangspunkt (der Quelle) zumeist auf mehreren verschiedenen Routen erreichbar. Der gewöhnliche Autofahrer wählt für diese Quelle-Ziel Beziehungen zumeist denselben Weg; die Gründe dafür sind unterschiedlich. Ob nun aus Gewohnheit, oder weil man diesen Weg am besten kennt, weil er der schnellste ist oder weil man dadurch immer an der Lieblingsbäckerei vorbeikommt, es spielt eigentlich keine Rolle. Denn wenn man auf diesem gewohnten Quelle-Ziel Weg plötzlich im Stau steht, wird der „Lieblingsweg“ plötzlich zu der Route, auf der „sowieso nie etwas weitergeht“ und auf der „ja immer so viel Verkehr ist“.

Doch was wäre, wenn man bei der vorherigen Kreuzung gewusst hätte, dass 500 Meter weiter ein Stau ist, der wieder einmal daran schuld ist, dass man zu spät ins Büro kommt? Hätte man dann nicht vielleicht doch den anderen etwas weiteren Weg genommen, der dafür aber frei befahrbar ist? Wahrscheinlich schon, aber man hätte es wissen müssen…

Wie jedoch gelangen die Informationen über Verkehrsbehinderungen zum Autofahrer?
Über das Radio, doch wer hört schon die ganze Zeit Radio beim Autofahren, und dann auch noch den gleichen Sender. Außerdem übermittelt das Radio Verkehrsnachrichten nur in einer Frequenz von 30 Minuten, was vor allem für kurze Strecken viel zu selten ist. Weiters kann auch nicht jeder Stau im Radio übermittelt werden, das wäre viel zu zeitaufwendig.

Die zweite Möglichkeit sind Navigationssysteme in Autos, die heutzutage auch schon mit Stauinformationen gespeist werden können und dann eine Ausweichroute vorschlagen. Jedoch ist dieses Mittel viel zu kostspielig für die meisten Autofahrer und wer benützt schon sein Navigationssystem für den täglichen Weg zur Arbeit? Zusätzlich ist die Verbreitung von Navigationssystemen viel zu gering, waren doch im Jahr 2002 gerade 7% aller in Deutschland zugelassenen PKW’s^[2] damit ausgerüstet und von den Neuzulassungen sind auch nur 9%^[3] damit ausgestattet. Dieser Wert ist sicherlich auch auf Österreich umlegbar.

Dadurch bietet sich als dritte Möglichkeit der Einsatz einer Routeninformation direkt an der Straße. Möglich wird dies durch Wechselverkehrszeichen und Wechseltextanzeigen. Die Fragen sind allerdings: Was sind eigentlich Routen und wie findet man sie? Lassen sich die Autofahrer überhaupt beeinflussen? Und wenn, an welchen neuralgischen Punkten in einem Verkehrsnetz ist es sinnvoll über Staus und Alternativrouten zu informieren? Welche Informationen sind für den Autofahrer relevant, da kaum auf jedes individuelle Fahrziel Rücksicht genommen werden kann?

Die Beantwortung dieser Fragen und die wissenschaftlichen Hintergründe und Ableitungen der damit verbunden Themengebiete sind Inhalt dieser Diplomarbeit.

2 Grundlagen

Wie in der Einleitung beschrieben ist es das Ziel dieser Arbeit, die optimalen und sinnvollen Standorte für Wechseltextanzeigen zur Routenbeeinflussung im Stadtgebiet von Graz zu ermitteln. Diese Wechseltextanzeigen sollen dazu dienen, Autofahrern Alternativrouten zu ihrer ursprünglichen Streckenwahl anzubieten, falls diese durch Staus, Unfälle, Baustellen oder dergleichen nur erschwert passierbar sind.

Für diese Standortsuche sind einige Informationen über das Verkehrsnetz sowie den Netzzustand von Nöten, die in den folgenden Unterkapiteln beschrieben werden.

2.1 Verkehrssysteme

Das Systemdenken ist im Verkehrswesen sehr wichtig. Diese Betrachtungsweise hat ihren Ursprung in der Biologie und wurde von dort in die Wirtschaftswissenschaften übernommen. Man versteht allgemein unter einem System eine Menge von miteinander in Beziehung stehenden Elementen. Kennzeichnend für das Systemdenken ist die ganzheitliche Betrachtungsweise. Weiters hat man herausgefunden, dass für die Erklärung der Ganzheit die Erklärung ihrer Elemente nicht ausreicht. Vor allem muss man die Beziehungen zwischen den Elementen erklären können.

Das Systemdenken ermöglicht somit das Erkennen von Zusammenhängen, die man sonst nur sehr schwer oder überhaupt nicht erkannt hätte. Die Entscheidung bezüglich eines Systemelementes hat nur noch unter dem Aspekt seines Beitrages zur Leistung des ganzen Systems zu erfolgen.^[4]

„ Verkehrssysteme werden gebildet aus den Verkehrsmitteln, mit Fahrzeugen und Fahrwegen, sowie den Beziehungen und den Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Teilen der Verkehrsmittel untereinander. “^[5]

2.1.1 Straßennetze

Die Straße ist zugleich Lebensraum und Verkehrsraum: An Straßen wird gewohnt und gehandelt, auf Straßen werden Wohnungen erschlossen und Geschäfte beliefert, durch Straßen fließt der Verkehr. In der Verkehrsplanung spricht man von Aufenthalts-, Erschließungs- und Verbindungsfunktionen.

Einerseits um ein Zurechtfinden (Orientieren) im Straßennetz zu ermöglichen, andererseits um ruhige Wohnstraßen in Abgrenzung zu Verkehrsachsen und Geschäftsstraßen zu schaffen, hat sich eine Hierarchie im Straßennetz gebildet. Hauptstraßen (Hauptverkehrsstraßen, Verkehrsstraßen) und Nebenstraßen (Sammelstraßen, Anliegerstraßen) bilden ein städtisches Netz mit kräftigen (d.h. stark vom Verkehr belasteten) Verkehrsachsen und dazwischen gehängten dünneren Straßen, die ein so genanntes Environment bilden - einen Bereich, der möglichst weitgehend vom Autoverkehr entlastet sein soll.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Straßentypen^[6]

An den Wohnungen beginnen die Anliegerstraßen, die vor allem dem Aufenthalt dienen - Anliegerstraßen münden in Sammelstraßen (Gebietserschließung), die dann von Verkehrs- oder Hauptverkehrsstraßen aufgenommen werden. Je stärker eine Straßenachse verkehrsmäßig belastet ist, umso stärker ist ihre Verbindungsfunktion, auch wenn an jeder bebauten Straße ebenfalls Erschließung und Aufenthalt stattfindet. Die Übergänge zwischen diesen Straßentypen sind fließend; es gibt Zwischenstufen (Hauptsammelstraßen) und Straßen/Wege jenseits der Anliegerstraßen (Wohnwege) und jenseits der Hauptverkehrsstraßen (Stadtautobahnen).

2.1.2 Verkehrsbezirke

Um Untersuchungen aus verkehrsplanerischer Sicht zu ermöglichen, ist eine Zuordnung der Quellen und Ziele des fließenden Verkehrs zu bestimmten regionalen Einheiten erforderlich. Diese müssen bezüglich ihrer Lage im Verkehrsnetz eindeutig fixiert sein, da nur so eine Beschaffung von räumlich orientierten Informationen und Daten für Analyse und Prognose der Verkehrssituation möglich ist. Diese regionalen Bezugseinheiten werden als Verkehrsbezirke bezeichnet und deren Grenzen bilden in der Regel natürliche und bauliche Einschnitte (z.B. Flüsse, Eisenbahntrassen, Hauptnetzstraßen u. a.).

Das Grazer Stadtgebiet ist in insgesamt 110 Verkehrsbezirke unterteilt, die ausschnittsweise in Abbildung 2 ersichtlich sind.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Verkehrsbezirke Stadt Graz^[7]

Da für den konkreten Planungsfall eine derart genaue Gliederung aber nicht von Nöten ist, wurden die Verkehrsbezirke sinnvoll zu größeren Verkehrsgebieten zusammengefasst.

Um dem Ziel eines sinnvollen Routeninformationskonzeptes entsprechen zu können, wurde dabei ein Hauptaugenmerk auf wichtige Straßenzüge und Verkehrsziele gelegt. Das Ergebnis dieser Zusammenfassung der Verkehrsbezirke zu Verkehrsgebieten ist in Abbildung 3 ersichtlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Zusammenfassung der Verkehrsbezirke zu Verkehrsgebieten^[8]

So wurden aus den ursprünglichen 110 Verkehrsbezirken (grüne Linien) 16 zusammengefasste Verkehrsgebiete (violette Linien), die dem Ziel dieser Diplomarbeit vollkommen genüge tun.

2.1.3 Verkehrssystemmanagement

Ein Verkehrssystemmanagement (VSM) im Sinne des aktuellen Managements des täglichen Verkehrs baut zumeist auf den vorhandenen Teilsystemen auf. Diese sind meist sehr zahlreich vorhanden. Es ist jedoch notwendig, vor der Analyse der Teilsysteme und deren möglicher Potentiale das Gesamtanforderungsprofil und das grundlegende Konzept zu entwickeln.

2.1.3.1 Entwicklungsziele

Im Vordergrund stehen dabei als erster Schritt die Entwicklungsziele, die ein VSM erfüllen muss:

- aktuell und dynamisch
- flexibel
- politikneutral
- verlässlich und zuverlässig
- öffentlich
- modularer Aufbau

Aktuell und dynamisch:

Notwendig sind eine kurzfristige und kontinuierliche Erfassung des Verkehrszustandes, eine Kurzfristprognose des zu erwartenden Verkehrszustandes am Analyseort, aber auch am Zielort, und eine Bewertung des Gesamtzustandes.

Flexibel:

Das VSM soll so aufgebaut sein, dass es durch unterschiedliche Maßnahmenpakete gesteuert werden kann. So ist es z.B. notwendig, dass ein VSM sich auf Situationen wie Messeverkehr, klassischen Spitzenverkehr in der Rush-hour, Sonderveranstaltungen, Einkaufsverkehr, Smog etc. einstellen kann. Für diese unterschiedlichen Verkehre sind verschiedene Maßnahmenpakete notwendig.

Politikneutral:

Das VSM sollte in der Lage sein, die unterschiedlichen verkehrspolitischen Zielvorgaben zu erfüllen. Das System selber darf daher nicht wertend eingreifen, sondern wird in der Regel bei vorgegebenen Strategien automatisch steuern. Es soll die unterschiedliche Empfindlichkeit der Verkehrsteilnehmer hinsichtlich erzwungener Wartezeiten berücksichtigen.

Verlässlich und zuverlässig:

Die Akzeptanz des VSM hängt davon ab, dass die Informationen etwa über Stau etc. der Wirklichkeit entsprechen. Erst dann werden Verkehrsteilnehmer bereit sein, empfehlenden Informationen zu folgen und auf den Öffentlichen Verkehr umzusteigen. Die Informationen müssen daher aktuell und verlässlich sein.

Öffentlich:

Als Informationsmedien kommen nur solche in Frage, die einen breiten Nutzerkreis ansprechen, z.B. Wechselwegweisung. Informationssysteme für Verkehrsteilnehmer zu Hause (z.B. Videotext etc.) oder Verkehrsfunk Systeme, die nur einen geringen Nutzerkreis ansprechen wie z.B. das Autotelefon, sind nicht praktikabel.

Modularer Aufbau:

Etwaige zusätzliche Teilkomponenten für ein Verkehrssystemmanagement müssen sich über definierte Schnittstellen als Optionen bzw. Bedarfssysteme an das VSM anschließen lassen können; das VSM bleibt dadurch ausbaufähig. Damit soll nicht aus den Augen verloren werden, dass schon zumeist kurzfristig ein wesentlicher Schwerpunkt mit den bereits vorhandenen Systemen installiert werden kann.

2.1.3.2 Konzept

Das Konzept für ein VSM entwickelt sich aus den Zielen und den Rahmenbedingungen, die von den zuständigen verkehrsplanerischen sowie politischen Stellen vorgegeben werden. Erforderlich ist ein Instrumentarium, das aktuell, kurzfristig, vorausschauend den gesamten städtischen Verkehr erfasst, analysiert und auf der Grundlage definierter Szenarien reagiert und eingreift.

Die wichtigsten Bausteine des Verkehrssystemmanagements sind (siehe auch Abbildung 4):

- Erfassung des Verkehrszustandes
- Analyse des Verkehrszustandes
- Bewertung des Verkehrszustandes
- Steuerungsstrategien
- Verkehrsinformation und -beeinflussung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Bausteine des Konzeptes für ein Verkehrssystemmanagement^[9]

Diese fünf Bausteine sind in einem Regelkreis miteinander verbunden, das Management des Stadtverkehrs kann damit iterativ und kontinuierlich erfolgen.

Die Erfassung des Verkehrszustandes sollte möglichst automatisch erfolgen. Dabei werden nicht nur Fahrzeuge und deren Positionen zu erfassen sein, sondern bereits vorausschauend - soweit möglich - die Fahrtwünsche der Verkehrsteilnehmer. Für die Datenerfassung ist es wichtig, die Infrastrukturkosten möglichst gering zu halten.

Die für die Analyse des Verkehrszustandes erforderlichen Daten werden vor Ort erfasst, vorverarbeitet und als komprimierte Datenmengen an die Zentrale übertragen.

Das technische System der Datenübertragung leitet sich aus dem System der Datenerfassung ab. Es basiert auf den unterschiedlichen Systemen (Kabel, Funk etc.), die im Pkw-Verkehr bzw. im Öffentlichen Verkehr bereits vorhanden sind.

Zur Bewertung des Verkehrszustandes sind geeignete und direkt messbare Kriterien zu definieren, die den aktuellen Zustand bewerten und gleichzeitig eine kurzfristige Prognose des Verkehrszustandes ermöglichen. Die primären bzw. direkten Kriterien sind:

- Lärmemissionen
- Luftbelastungen (CO2 etc.)
- Verkehrsmengen (Kfz bzw. Fahrgäste)
- Kapazität (fließender und ruhender Verkehr)

Mit einer Kurzfrist-Prognose kann aus der Analyse von in der Stadt fließenden Verkehrsströmen auf Verkehrszustände geschlossen werden und es können rechtzeitig Managementmaßnahmen ergriffen werden.

Die Steuerungsstrategien sind entscheidend abhängig von den Zielvorgaben, die sich aus den Zielen eines menschen- und umweltgerechten Stadtverkehrs ableiten. Denkbar sind automatische Managementstrategien. Manuelle Eingriffsmöglichkeiten sind jedoch sicherlich weiterhin notwendig. Globale Zielvorgaben und Maßnahmenbündel sind ebenso zu entwickeln wie lokale Strategien für einzelne Zonen.

Sinnvoll für die Verkehrssteuerung ist ein 3-Stufen-Modell:

1. Stufe: Information

Empfehlungen, Alternativen aufzeigen

2. Stufe: Restriktionen

Steuerung der Kapazität

3. Stufe: Verbot

Zugangssperren

Die Verkehrsinformation und -beeinflussung wird über ähnliche Übertragungsmedien wie die Erfassung des Verkehrs erfolgen. Es ist zu trennen zwischen empfehlenden Informationen, die möglichst frühzeitig die Verkehrsteilnehmer erreichen sollten und Beeinflussungs- und Steuerungsmaßnahmen.

Für alle Stufen können die Informations- und Beeinflussungsmaßnahmen nach Technik kollektiv (z.B. Verkehrsfunk oder Wegweisungssysteme) oder individuell (Zielführungssystem im Fahrzeug) an die Verkehrsteilnehmer übermittelt werden.

2.1.3.3 Bausteine

Für die Einzelelemente des VSM kommt eine große Zahl von möglichen Komponenten in Frage:

1. Öffentlicher Verkehr

- Betriebsleitsystem
- Fahrgastinformationssysteme
- Haltestelleninformationssysteme
- Bevorrangungssystem
- Bedarfsbetrieb
- Fahrgeldmanagementsysteme

2. Individualverkehr

- Parkleitsystem
- Wechselwegweisung
- Wechselverkehrszeichen
- Dynamische Geschwindigkeitsregelungen
- Zufahrtsbeschränkungen
- Ortungssysteme für Güter- und Wirtschaftsverkehr
- Individuelle Zielführung
- Verkehrsfunk

3. Lichtsignalanlagen (LSA) - Steuerung

- Koordiniertes Signalnetz

- voll verkehrsabhängige Steuerung

Das Verkehrssystemmanagement führt die Teilsysteme des Öffentlichen Personenverkehrs, des Individualverkehrs und der LSA-Steuerung zusammen und bietet gleichzeitig Schnittstellen für weitere Komponenten an.

2.2 Vorteile und Nachteile des Pkw

Die explosionsartige Verbreitung von Kraftfahrzeugen hat in den letzten 50 Jahren den Aktionsradius der Bevölkerung wesentlich erhöht. Um diesem Phänomen auf den Grund zu gehen folgt eine Aufstellung der Vor- und Nachteile des Pkws, welche auch Einfluss auf diese Diplomarbeit haben werden.

Vorteile^[10]:

Ž Möglichkeit des Haustür-Haustür-Verkehrs mit kurzen Zu- und Abgangswegen

Ž Räumlich und zeitlich unabhängige und freizügige Nutzung

Ž Hohe Reisegeschwindigkeit, dadurch zurücklegen großer Entfernungen möglich

Ž Bequemlichkeit (Sitzplatz, Witterungsschutz, Unterhaltung)

Ž Gute Erreichbarkeit fast aller Ziele

Ž Einfacher Gepäcktransport

Nachteile^[11]:

Ž Abgas- und Lärmbelästigung

Ž Hoher spezifischer Flächenbedarf pro Verkehrsteilnehmer

Ž Weitgehende Unverträglichkeit mit anderen Verkehrsarten (-mitteln)

Ž Unfallrisiko

Ž Hohe Konzentrationsanforderung an den Fahrzeuglenker

Ž Hohe Bau- und Unterhaltskosten für verkehrsbautechnische, verkehrstechnische und verkehrsorganisatorische Aufwendungen

Der große Drang nach dem Pkw-Besitz erklärt sich dadurch, dass die Vorteile des Pkw vor allem dem einzelnen Nutzer zugute kommen. Die nachteiligen Auswirkungen betreffen jedoch hauptsächlich die Anwohner von Straßen, Passanten, die Umwelt und somit die Gesellschaft insgesamt.

2.3 Städtischer Verkehr

Mehr denn je beeinflusst der Verkehr die Lebensqualität in den Städten. Der für die Städte lebenswichtige Wirtschaftsverkehr wird stark behindert und die Stadtbevölkerung fühlt sich dem Verkehrsgeschehen unzumutbar ausgesetzt und drängt auf grundlegende Abhilfe.

Die Verkehrsprobleme in städtischen Ballungsräumen sind direkter Ausdruck der stetigen Zunahme des motorisierten Individualverkehrs seit den 50er Jahren. Verfügte 1960 erst jeder zehnte Österreicher über ein eigenes Auto, kam 1999 auf jeden zweiten Einwohner ein Pkw. Die zunehmende Motorisierung war und ist Ursache als auch Folgeerscheinung einer zunehmenden Ausweitung der Siedlungsfläche (Suburbanisierung). Entsprechend dem Leitbild der "autogerechten Stadt", das die Entwicklung nordamerikanischer Städte zum Vorbild hatte, baute man die Infrastruktur für den Pkw-Verkehr (Straßen, Parkplätze etc.) sukzessive aus, während der öffentliche Personennahverkehr eher reduziert wurde.

Die drastische Zunahme des Pendlerverkehrs infolge der Funktionstrennung von Wohnen und Arbeiten drückt sich auch in Zahlen aus: In den 90er Jahren brauchte etwa jeder Dritte bereits länger als zwei Stunden vom Wohnort zum Arbeitsplatz und zurück. Vor ca. 20 Jahren noch waren es für jeden Vierten zwischen 45 Minuten und eine Stunde. Doch nicht nur der Pendlerverkehr hat zugenommen. Mehr als zwei Drittel aller zurückgelegten Wege entfallen inzwischen auf Freizeit- und Versorgungsverkehr. Und im Zuge veränderter Produktions- und Lagerbedingungen im produzierenden Gewerbe („just-in-time“ Produktion), hat auch der Güterverkehr – gerade in städtischen Ballungsräumen – drastisch zugenommen.

Die Folgen der totalen Verkehrsüberlastung für Mensch und Natur in den Verdichtungsräumen sind vielfältig. Direkte Folgen sind die erhöhten Verkehrsunfallzahlen sowie eine hohe Schadstoff- und Lärmbelastung vor allem in den Innenstädten. Die Emissionen gefährden nicht nur unmittelbar die Gesundheit der Stadtbewohner, zumeist die der Kranken, Alten und Kinder. Sie belasten darüber hinaus auch Klima und Vegetation. Dies gilt in gleichem Maße für den enormen Flächenverbrauch (Versiegelung) infolge des Ausbaus der Verkehrsinfrastruktur.

Seit geraumer Zeit ist man bemüht, Auswege aus dem Verkehrschaos in den Verdichtungsräumen zu finden. Sie lassen sich unterscheiden in:

- Zugangsbeschränkungen für den motorisierten Verkehr (Fußgängerzonen, autofreie Innenstädte, autofreie Siedlungen);
- Verkehrsberuhigungsmaßnahmen;
- Förderung des ÖPNV (Verbesserung der Taktfrequenzen, Park&Ride, Fahrgastinformation, Einführung von Job-Tickets etc.);
- Etablierung von Verkehrsleitsystemen;
- Ausnutzung der Informations- und Kommunikationstechnologie (Telematik) zur Verkehrsvermeidung;
- Städtebauliche Maßnahmen, die in dem Modell „Stadt der kurzen Wege“ vielleicht ein zukunftsfähiges Leitbild gefunden haben.

2.4 Verkehrsleitsysteme im Individualverkehr

In allen Ländern ist ein funktionierendes Verkehrssystem unverzichtbarer Bestandteil des gesamten Gesellschaftssystems. Die Verkehrsnachfrage ist räumlich und zeitlich großen Schwankungen unterworfen, und da Straßenkapazitäten aus volkswirtschaftlichen Gründen nicht auf zeitlich begrenzte Spitzenbelastungen ausgelegt werden können, entstehen temporäre Überbelastungen (z.B. Staus) der Verkehrswege mit erheblichen volkswirtschaftlichen Verlusten.

Die Aufgabe der Verkehrspolitik ist daher durch geeignete Maßnahmen das Angebot nach Menge und Qualität der zeitlich variablen Abfrage anzupassen. Je größer die Flexibilität eines Verkehrssystems ist, umso mehr können Investitionen in Neubau und Ausbau vermieden oder zeitlich verschoben werden.

„Diese Flexibilität soll dazu dienen, Instabilitäten im Verkehrsablauf vorzubeugen und Verkehrsstauungen mit Auffahrunfällen, Lärm- und Abgasbelästigungen und erhöhtem Energieverbrauch zu vermeiden oder wenigstens einzuschränken.^[12]

Hieraus leitet sich die Aufgabe der Verkehrsleittechnik für den Straßenverkehr ab: Flexible Anpassung des Verkehrssystems an die mit der veränderlichen Verkehrsnachfrage wechselnden Verkehrssituation. Alle Maßnahmen zur Beeinflussung des Straßenverkehrs mit dem Ziel einen optimalen Verkehrsablauf sicherzustellen, werden daher unter dem Begriff Verkehrsleittechnik zusammengefasst. Gemeint ist hierbei die indirekte Verkehrsbeeinflussung, die sich der optischen bzw. akustischen Mittel der Informationsübertragung zum und der Kommunikation mit dem Kraftfahrer bedient.

Die Grundlage aller Verkehrsleitsysteme ist eine ausreichende und abgesicherte Datenbasis mit Messdaten direkt von den Straßen, um nach entsprechender Verarbeitung als Steuerungsdaten für die Informationsübermittlung an die Kraftfahrer zu dienen.

Es gibt drei klassische Möglichkeiten, mit Hilfe dieser Daten den Verkehr zu beeinflussen:

- Beeinflussung des Verkehrsablaufs:

Hier werden die Geschwindigkeit auf der freien Strecke und die zeitliche Abwicklung sich kreuzender Verkehrsströme an Knotenpunkten beeinflusst, um durch einen entsprechenden Verkehrsablauf höchstmögliche Sicherheit und Leistungsfähigkeit zu erreichen.

- Beeinflussung der Fahrweise:

Die Kraftfahrer werden über die Verkehrsverhältnisse auf voraus liegenden Streckenabschnitten und eventuell dort befindlichen Gefahrenstellen informiert, damit sie ihre Fahrweise rechtzeitig darauf einstellen können.

- Beeinflussung des Fahrtweges:

Die Fahrzeuge werden bei plötzlich auftretenden oder prognostizierten Verkehrsstauungen oder bei unvorhergesehenen Fahrspur- oder Fahrbahnsperrungen vorher auf geeignete Alternativ- oder Umleitungsstrecken, also auf einen vorgegebenen anderen Fahrweg geleitet.

Der dritte Punkt entspricht der Zielsetzung dieser Diplomarbeit und wird im Weiteren auch im Detail bearbeitet.

Die sich ergebenden Zielsetzungen für die Verkehrsbeeinflussung sind^[13]

- die optimale Ausnutzung der Leistungsfähigkeit des vorhandenen Straßennetzes
- die Verbesserung des Verkehrsablaufs bei Sicherheit, Wirtschaftlichkeit, Umweltbelastung und Reisezeit
- die Bevorzugung bestimmter Verkehrsarten (z.B. öffentlicher Verkehr, Notdienstfahrzeuge) oder der am stärksten belasteten Verkehrsrichtungen in Spitzenzeiten
- die Erleichterung des Verkehrsablaufs durch zielgerichtete und situationsgerechte Verkehrsführung, z.B. Alternativroutenangebot
- die Abschirmung von Engpässen und Stauungszonen

Die im Zielkatalog von Abbildung 5 angeführten Punkte sollen die Hauptziele der Installation eines Verkehrsleitsystems verdeutlichen. Dabei ist aber zu beachten, dass Anlagen und Betriebssysteme der städtischen Verkehrssteuerung meist problemorientiert in Zusammenarbeit mit den Entscheidungsträgern entwickelt werden und die angeführten Ziele nur beispielhaften Charakter haben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Zielkatalog für innerstädtische Verkehrsleitsysteme^[14]

2.4.1 Datenerfassung und Technik

2.4.1.1 Datenerfassung

Zur Beurteilung der gesamten Verkehrssituation in der Innenstadt und auf den Hauptzufahrtsrouten ist ein umfangreicher Einsatz von Detektoren erforderlich. Als Kriterium hierfür werden Verkehrskenngrößen benötigt, die als Grundinformation der Detektoren direkt zur Verfügung stehen oder aus ihnen ableitbar sind. Verkehrskenngrößen sind Beschreibungsgrößen für die Anwesenheit und das Bewegungsverhalten der Verkehrsteilnehmer sowie ggf. für die Größe und Art von Fahrzeugen.

Für das Steuerungsmodul des Verkehrsleitsystems (Verkehrsbeeinflussung) und die primären Steuerungskriterien ist die Ermittlung folgender Verkehrskenngrößen erforderlich:

- Belegungsgrad
- Stau
- Fahrtrichtung
- Verkehrsdichte
- Sättigungsgrad
- Fahrgeschwindigkeit
- Fahrzeit
- Reisezeit und
- Reisegeschwindigkeit

Viele dieser Kenngrößen lassen sich nur indirekt oder über komplizierte Algorithmen ermitteln.

Im Einzelnen müssen Ziel- und Entscheidungsgrößen definiert werden, mit denen die Qualität der Verkehrsbeeinflussung in Richtung der Zielvorstellung regel- bzw. beeinflussbar ist. Die Detektorenmeldungen werden in den zentralen Verkehrsleitrechner transferiert. Hierfür ist es wichtig, dass die technischen Einrichtungen untereinander kompatibel sind oder durch zusätzliche Schnittstellen kompatibel gemacht werden.

2.4.1.2 Technische Ausrüstung

Die Realisierung eines vollständig automatisierten Verkehrsleitsystems mit einer Ausdehnung über das gesamte Stadtgebiet macht den gezielten Einsatz modernster Technologie erforderlich.

2.4.1.2.1 Detektoren

Durch den Einbau von Induktionsschleifendetektoren in die Fahrbahnen wird es möglich, Kenndaten über den fließenden Verkehr zu erzeugen, aus denen alle erforderlichen Informationen ableitbar sind.

2.4.1.2.2 Rechnereinsatz

Durch die vielfältigen Detektorenmeldungen steigen die Anforderungen an die Rechnerleistung des Verkehrsrechners. Vorverarbeitete Daten werden in einem Verkehrsleitrechner umgesetzt und zur Steuerung der Schilder und Auswahl von Signalprogrammen aufbereitet.

[...]

---

^[1] Mede [Traffic Information 1993] S.7

^[2] Quelle: Partner Research Hamburg, Umfrage im Frühjahr 2002

^[3] Quelle: CAI-Leasing GmbH in „CAI Aktuell III/2002“

^[4] Vgl. Pfohl [Logistiksysteme 2000] S.28

^[5] Quelle: FH-Prof. DI Frantz Hans-Georg, FH Joanneum Kapfenberg, Studiengang Infrastrukturwirtschaft

^[6] Füsser [Stadt 1997] S.116

^[7] Quelle: Verfasser mit Daten der Stadtbaudirektion Graz, Referat Verkehrsplanung

^[8] Quelle: Verfasser

^[9] Quelle: Verfasser

^[10] Schnabel [Straßenverkehrstechnik 1997] S.32

^[11] Schnabel [Straßenverkehrstechnik 1997] S.32

^[12] Lapierre [Verkehrsleittechnik Bd. 1, 1987] S.3

^[13] Lapierre [Verkehrsleittechnik Bd. 1, 1987] S.4

^[14] Vgl. Lapierre [Verkehrsleittechnik Bd. 1, 1987] S.288