Die reale Verkehrsnachfrage auf überlasteten Autobahnabschnitten

Wie ermittelt man die reale Verkehrsnachfrage auf überlasteten Autobahnabschnitten?

Wird bei Verkehrsuntersuchungen auf stauanfälligen Streckenabschnitten die Verkehrsnachfrage falsch eingeschätzt? Mit dieser Frage beschäftigte sich unser Kollege Sebastian Reichert von der PTV Transport Consult im Rahmen seiner Masterarbeit „Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der realen Verkehrsnachfrage auf Autobahnabschnitten bei Kapazitätsüberschreitungen anhand von Daten aus Dauerzählstellen am Beispiel einer Untersuchung der Autobahn A40.“ Dabei entwickelte er ein Verfahren, das es ermöglicht, die reale Verkehrsnachfrage auf überlasteten Autobahnabschnitten anhand der Daten von Dauerzählstellen zu bestimmen. Konkret bezog sich die Untersuchung auf die Strecke zwischen den Anschlussstellen „Autobahndreieck Bochum-West“ und „Autobahnkreuz Dortmund-West“ der A40. Die Ergebnisse der Masterarbeit hat er dem Landesbetrieb Straßenbau NRW vorgestellt.

Eine wichtige Aufgabe bei Verkehrsuntersuchungen besteht in der Messung der Verkehrsanlage. Dazu muss die stündliche Verkehrsstärke bekannt sein. Für Autobahnen werden dabei üblicherweise Messdaten aus Dauerzählstellen genutzt. Kommt es jedoch auf einem Streckenabschnitt häufig zu einem gestörten Verkehrsfluss infolge von Überlastungen und somit zu Stausituationen, spiegeln die Messdaten nicht mehr die reale Verkehrsnachfrage wider. Durch die Überlastung kommt es zu einer zeitlichen und räumlichen Umverteilung der Verkehrsnachfrage, somit – so die These von Sebastian Reichert – könnte diese und damit auch die Bemessungsverkehrsstärke als zu gering eingestuft werden.

Sebastian Reichert startete seine Karriere bei der Transport Consult bereits während seines Studiums.

Im Rahmen der Analyse untersuchte er die Daten der Dauerzählstellen und bereitete sie für die entsprechende Anwendung auf. Da eine Dauerzählstelle lediglich die mittlere, lokale Geschwindigkeit erfasst und die Untersuchungen die mittlere, momentane Geschwindigkeit benötigten, war eine Umrechnung der gemessenen Geschwindigkeitsdaten nötig. Anhand der Unterschreitung von Grenzgeschwindigkeiten lassen sich dann Stausituationen ermitteln. Mit den aufbereiteten Daten wurde anschließend die reale Verkehrsnachfrage bestimmt.

Für die Analyse wählte Sebastian Reichert folgendes Vorgehen:

(1) Einteilung des zu untersuchenden Streckenbereichs in homogene Teilabschnitte

(2) Ermittlung der benötigten Daten

(3) Bestimmen der Verlustzeiten und reinen Fahrtzeiten

(4) Ermittlung der realen Verkehrsnachfrage sowie der Nachfrageganglinien

Aus den Verlustzeiten und resultierenden Fahrtzeiten sowie aus den Verkehrsnachfragen, die räumlich hinter dem Stau vorlagen und nicht durch Stausituationen verfälscht waren, konnten dann die realen Verkehrsnachfragen auf den einzelnen Streckenabschnitten iterativ ermittelt werden. Dies lieferte die Tagesganglinien der Verkehrsnachfrage für den untersuchten Zeitraum.

Die Ergebnisse wurden anhand einer Simulation mit PTV Visum getestet. Mit einem einfach strukturierten Testmodell konnte so überprüft werden, ob die berechneten Nachfrageganglinien die gemessenen Verkehrsstärken liefern. Es zeigte sich, dass die simulierten Verkehrsstärken den gemessenen Verkehrsstärken entsprechen. Als Indikator lässt sich dabei der sogenannte GEH-Faktor (ein Qualitätsindikator, der die Qualität der modellierten Verkehrsstärken einzelner Zählstellen ermittelt und dadurch eine zählstellenbezogene Beurteilung der Modellqualität ermöglicht) heranziehen. Somit lässt sich aus den Dauerzählstellendaten die reale Verkehrsnachfrage ableiten.

Wenn die folgenden Voraussetzungen erfüllt sind, kann das Verfahren auch bei anderen Gegebenheiten Anwendung finden:

  • Auf dem betrachteten Streckenabschnitt kommt es zu Kapazitätsüberschreitungen.
  • Die Verkehrsnachfrage hinter dem Stauende, die keine Verfälschungen durch Stausituationen aufweist, ist bekannt.
  • Die zu- und abfließenden Verkehrsstärken an den Anschlussstellen im relevanten Streckenbereich sind bekannt.

In einem zusätzlichen Schritt prüfte Sebastian Reichert testweise die Auswirkungen auf die Bemessungsverkehrsstärke, indem die beiden ermittelten Nachfrageganglinien als typisiert für die Tage Montag bis Freitag eines Jahres angenommen wurden. Zu beachten ist, dass die ermittelten Nachfrageganglinien sich nicht zwingend bei geänderten Rahmenbedingungen (wie zum Beispiel Baustellen) anwenden lassen. Anschließend verglich er die erhaltenen Resultate mit der Bemessungsverkehrsstärke, die sich aus der ausschließlichen Verwendung von Messdaten ergibt. Abhängig von der genutzten Ganglinie waren die Ergebnisse unterschiedlich. Die Auswirkungen konnten im Rahmen der Arbeit nicht vollständig geklärt werden. Der Master-Absolvent resümiert, dass das Verfahren zur Anwendung auf überlasteten Autobahnabschnitten herangezogen werden kann, um aus Dauerzählstellen die reale Verkehrsnachfrage abzuleiten. Für genauere Aussagen zu den Auswirkungen auf die Bemessungsverkehrsstärke ist eine tiefergehende Untersuchung notwendig.

Seine Bachelorarbeit, über die Kalibrierung von Fußgängersimulationsmodellen mithilfe von georeferenzierten Smartphone-Daten anhand einer Untersuchung des „Züri Fäscht“, die er bei der PTV anfertigte, wurde im März 2016 mit dem RiMEA-Förderpreis ausgezeichnet.

 

Masterarbeit: „Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der realen Verkehrsnachfrage auf Autobahnabschnitten bei Kapazitätsüberschreitungen anhand von Daten aus Dauerzählstellen am Beispiel einer Untersuchung der Autobahn A40.“

Hochschule: Westfälische Hochschule

Professor: Dr.-Ing. Karl-Heinz Schweig

Studiengang: Wirtschaftsingenieurwesen (Studienrichtung Verkehrs- und Infrastrukturunternehmen)

Lehrgebiet: Verkehrssysteme, -planung und -steuerung