Makroskopische Verkehrsmodellierung mit der Einflussgröße Telematik - Eine Methodenarbeit und Beispielumsetzung mit Cooperative Adaptive Cruise Control Systemen im Güterverkehr

Macroscopic modelling under consideration of intelligent transportation systems- A methodoligical approach implemented with cooperative adaptive cruise control systems deployed in heavy truck haulage

  • 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 derDen 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.show moreshow less
  • Looking into prognoses we can say that the goods transportation on the road will increase the next decades. Due to this and the current situation, that the infrastructure in many parts already reached it's limits, new solutions need to be found. A simple reconstruction or upgrading of the infrastructure wont be enough. The intelligent transport system seems to be the future although it's power spectrum is still in scientific and industrial research and further development. Another factor for it'Looking into prognoses we can say that the goods transportation on the road will increase the next decades. Due to this and the current situation, that the infrastructure in many parts already reached it's limits, new solutions need to be found. A simple reconstruction or upgrading of the infrastructure wont be enough. The intelligent transport system seems to be the future although it's power spectrum is still in scientific and industrial research and further development. Another factor for it's importance is that politics, starting from local politicians up to the European Commission, are supporting the use of the intelligent transport system. The intelligent transport system is currently not or better not yet fully in the macroscopic modeling transport integrated, although the system has been used more frequently in recent years. It also influenced the traffic in recent years. For example the Driver Assistant System, the Fleet Management System or the Traffic Control System. This dissertation will focus on showing the effect of the intelligent transportation system on the macroscopic modeling transport. It will develop a method, that is called the three-step-process. The first two steps deal with the exact effects and the effect parameter of the intelligent transportation system and transform it into specific macroscopic values. The last step implements the regularities into the macroscopic model. This is why the effects of the intelligent transportation system is specific to the system and needs to be modeled in separate effect parameters. I will focus on the intelligent transportation system Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC) to convert this method. While researching the known and public effects of CACC, I found out, that the effects of CACC on trucks were not published. This is why I focused on the effects on the traffic flow concerning CACC. To show this a microscopic model of the highway traffic in VISSIM (PTV AG) was used. The simulations with shares of trucks up to 25 percent and CACC equipment up top 50 percent showed that the capacity of highways with three lanes can be increased up to 5.5 percent. Also the velocity of cars can be raised up to 6.5 percent. These effects were integrated via the indicator travel time into the macroscopic modeling. The macroscopic modeling calculates the travel time with the help of the Capacity-Restraint-Function(CR-Function). Up to this point no CR-Function has been published for Germany that also includes the effects of the share of trucks on the traffic flow. This is why a new CR-Function has been developed that shows the influence of trucks on the traffic flow. This increases the quality of the macroscopic modeling transport and can be used in a transportation planning software like VISUM (PTV AG). The intelligent transportation system is already today a very important factor in the transport system and will be even more important in the future. The systematic integration of the intelligent transportation system into the macroscopic modeling transport is with the help of the following dissertation a new research topic and needs more scientific work.show moreshow less

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Metadaten
Author: Stephan Müller
URN:urn:nbn:de:kobv:83-opus-35192
Advisor:Prof. Dr.-Ing. Thomas Richter
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2012/05/04
Publishing Institution:Technische Universität Berlin
Granting Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Date of final exam:2012/04/20
Release Date:2012/05/04
Tag:CACC; CR-Funktion; Cooperative Adaptive Cruise Control; Makroskopische Verkehrsmodellierung; Telematik
CACC; Cooperative Adaptive Cruise Control; Intelligent Transportation System; Macroscopic Transport Modelling; Volume Delay Function
Institutes:Institut für Land- und Seeverkehr
Dewey Decimal Classification:620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand (u.a. für Dissertationen empfohlen)