Verkehrsqualität an verkehrsabhängig gesteuerten und koordinierten Lichtsignalanlagen

Für die Bewertung der Verkehrsqualität ist die Wartezeit an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlagen ein wesentlicher Faktor. Im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) wurden nun verschiedene international erprobte Wartezeitmodelle auf ihre Praxistauglichkeit unter deutschen Verkehrsverhältnissen untersucht. Für verkehrsabhängig gesteuerte sowie koordinierte Lichtsignalanlagen konnten Berechnungsverfahren entwickelt werden. Vorgesehen ist eine Aufnahme in die entsprechenden Regelwerke.

Signallageplan des Knotenpunkts Kamener Straße / Kreuzstraße in Lünen (Bild: Stadt Lünen)

Aufgabenstellung

An Knotenpunkten mit Lichtsignalanlagen ist die Wartezeit das maßgebliche Kriterium für die Bewertung der Qualität des Verkehrsablaufs. Für die Schätzung der Wartezeiten an Anlagen mit Festzeitsteuerungen hat sich das im Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen (HBS) enthaltene Verfahren bereits als geeignet erwiesen. Ein Verfahren für die Ermittlung der Wartezeit an koordiniert gesteuerten Lichtsignalanlagen ist zwar ebenfalls im HBS enthalten, war jedoch bislang nicht für deutsche Verkehrsverhältnisse kalibriert. Im Auftrag der BASt analysierte der Lehrstuhl für Verkehrswesen – Planung und Management –an der Ruhr Universität Bochum verschiedene auf internationaler Ebene erprobte Wartezeitmodelle. Ziel war die Entwicklung praxistauglicher Berechnungsverfahren für verkehrsabhängig gesteuerte sowie koordinierte Lichtsignalanlagen.

Untersuchungsmethode

Grundlage für die Analyse der Berechnungsmodelle bildete ein Untersuchungskollektiv aus fünf Straßenzügen mit koordiniert festzeitgesteuerten Lichtsignalanlagen, zehn Abschnitten zwischen benachbarten koordinierten Lichtsignalanlagen sowie zehn Einzelknotenpunkten mit verkehrsabhängiger Lichtsignalsteuerung. Die Erhebung der Wartezeit und der Anzahl der Halte fand anhand von GPS-unterstützten Befahrungen statt, zusätzlich wurden die Fahrtzeiten zwischen den Knotenpunkten gemessen. Wo Lichtsignalanlagen an einen zentralen Verkehrsrechner angeschlossen waren, konnten die Verkehrsstärken in allen Zufahrten aufgezeichnet werden. Verkehrsstärken der Straßenzüge mit dezentral gesteuerten Lichtsignalanlagen wurden aus eigenen Messungen sowie anhand von Planungsunterlagen und Zähldaten der Behörden ermittelt. An den zehn verkehrsabhängig gesteuerten Einzelknotenpunkten wurden die Fahrtzeiten aller Verkehrsströme erhoben. Dazu wurden die Schaltvorgänge der Steuergeräte protokolliert oder alternativ Videoaufzeichnungen ausgewertet.

Anhand von Laborobjekten wurden umfangreiche Simulationsstudien durchgeführt. Deren Ergebnisse wurden mit den in der Untersuchung ermittelten Berechnungsverfahren auf eine prinzipielle Eignung hin abgeglichen. Für alle Untersuchungsobjekte wurden zum Vergleich die Wartezeiten nach HBS 2015 für festzeitgesteuerte Einzelknotenpunkte herangezogen. Zur analytischen Ermittlung der Wartezeit unter vielfältigen Bedingungen wurden verschiedene Verfahren einbezogen. Die Ergebnisse der analytischen Schätzverfahren wurden schließlich mit den empirisch ermittelten Wartezeiten verglichen.

Ergebnisse

Die Untersuchung ergab, dass die analysierten Wartezeitmodelle prinzipiell für deutsche Verkehrsverhältnisse geeignet sind. Die Betrachtung der Fehlermaße zeigte für alle Verfahren ähnliche Abweichungen zu den empirischen Verlustzeiten. In die Entscheidung floss deshalb neben einer möglichst großen Schätzgüte auch eine praxisgerechte Handhabung ein. Unverändert beibehalten werden sollte das auf dem Highway Capacity Manual (HCM 2010) des US-amerikanischen Transportation Research Board beruhende – und bereits im HBS 2015 enthaltene – Verfahren für Zufahrten an koordiniert gesteuerten Lichtsignalanlagen.

Für verkehrsabhängig gesteuerte Lichtsignalanlagen wird die Anwendung des Verfahrens nach HCM 2000 empfohlen. Erforderlich ist in diesem Fall eine Anpassung des Korrekturfaktors der Grundwartezeit. Die Praxistauglichkeit beider Verfahren wurde anhand von Simulationsmodellen aus Praxisbeispielen validiert.

Folgerungen

Die Untersuchung zeigte auf, dass die Verfahren aus dem HCM 2010 respektive dem HCM 2000 zur Schätzung der Wartezeiten an koordinierten Zufahrten oder an verkehrsabhängig gesteuerten Einzelknotenpunkten für deutsche Verkehrsverhältnisse anwendbar sind. Der Anwendungsbereich des derzeitigen HBS-Bemessungsverfahrens kann durch die Einbeziehung des Ansatzes zur Bestimmung der Wartezeiten bei verkehrsabhängiger Lichtsignalsteuerung erheblich erweitert werden.