GSB 7.0 Standardlösung

HBS-konforme Simulation des Verkehrsablaufs auf Autobahnen

Zur Bemessung von Straßenverkehrsanlagen und zur Bewertung der Verkehrsqualität bietet sich unter bestimmten Voraussetzungen die mikroskopische Verkehrsflusssimulation an. Fehlende Standards machten die Überprüfung der Ergebnisse jedoch in der Vergangenheit oftmals anspruchsvoll. Die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) ließ nun eine Methodik für die HBS-konforme Durchführung und Auswertung von Simulationsstudien erarbeiten. Für den bedarfsgerechten Ausbau soll Straßenbauverwaltungen künftig ein Leitfaden zur Verfügung stehen, mit dem Simulationsstudien für Autobahnen einschließlich der Knotenpunkte bewertet werden können.

Das Foto zeigt ein Diagramm der Übereinstimmung zwischen Simulatorergebnissen und Empirie beim Simulationswerkzeug VISSIM Übereinstimmung zwischen Simulatorergebnissen und Empirie beim Simulationswerkzeug VISSIM (Bild: KIT)

Aufgabenstellung

Für verkehrstechnische Bemessungsaufgaben hat sich die mikroskopische Verkehrsflusssimulation als Werkzeug etabliert. Um auch bei fehlenden Möglichkeiten einer Kalibrierung und Validierung des Modells eine dem HBS entsprechende Bestimmung der Verkehrsqualität zu erzielen, bedurfte es der Ermittlung einheitlicher Parameterkombinationen für die am Markt befindlichen Simulationswerkzeuge des Verkehrsablaufs auf Autobahnen. Im Auftrag der BASt erarbeitete der Lehrstuhl für Verkehrswesen an der Ruhr-Universität Bochum zusammen mit anderen Partnern eine Methodik zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von Varianten, die nicht den Randbedingungen der HBS-Bemessungsverfahren entsprechen.

Untersuchungsmethode

In den fünf betrachteten Simulationsprogrammen BABSIM, VISSIM, Aimsun, Paramics und SUMO wurden zunächst 15 Laborobjekte als Referenzobjekte modelliert, die Standardelemente der Richtlinien für die Anlage von Autobahnen (RAA) darstellen. Die Laborobjekte umfassten eine breite Auswahl von Elementen und Elementkombinationen von Strecken von Autobahnen und planfreien Knotenpunkten und erlaubten eine Bewertbarkeit nach den Bemessungsverfahren des HBS. Für die Referenzobjekte wurden entsprechende Untersuchungsobjekte im Autobahnnetz identifiziert. Über einen Zeitraum von drei Monaten erfolgte eine Auswertung der Daten von Dauerzählstellen. An drei Objekten wurden Messungen mikroskopischer Kenngrößen des Verkehrsablaufs durchgeführt. Zudem wurden Fahrtzeitmessungen auf einem Netzabschnitt vorgenommen. Die Ermittlung der Kapazität erfolgte anhand der Identifikation von Zusammenbrüchen des Verkehrsflusses, die durch eine Steigerung der Verkehrsstärke von 10 bis auf 120 Prozent der Kapazität nach HBS in der Simulation erzeugt wurden. An Teilknotenpunkten wurden sechs Verhältnisse der Verkehrsstärke auf der Hauptfahrbahn zur Verkehrsstärke des ein- oder ausfahrenden Stroms untersucht. Die Übertragbarkeit der Parametersätze auf nicht HBS-konforme Bemessungssituationen wurde anhand der Daten realer Untersuchungsobjekte überprüft.

Ergebnisse

Der Vergleich der empirischen Ergebnisse mit den Ergebnissen der Simulationsmodelle belegt eine generelle Übertragbarkeit der Parametersätze. Zum Teil war jedoch die Einhaltung der Fehlergrenzen nur nach einer spezifischen Anpassung der Eingangsparameter möglich. Die abgeleiteten HBS-konformen Parameterkombinationen können in Simulationsstudien als Ausgangswerte für die situationsspezifische Kalibrierung und Validierung nicht HBS-konformer Netzelemente verwendet werden. Parametersätze aus Studien für Situationen, die im Rahmen der HBS-konformen Elemente in dieser Untersuchung nicht abgedeckt wurden, können mithilfe der entwickelten Vorgehensweise auf HBS-Konformität überprüft werden. Insgesamt weist die Untersuchung die mikroskopische Verkehrsflusssimulation als leistungsfähiges Verfahren zur Ermittlung der Qualität des Verkehrsablaufs auf Autobahnen aus. In Konstellationen, in denen die Anwendungsgrenzen des HBS überschritten werden, kann die mikroskopische Verkehrsflusssimulation als geeignete Alternative zur analytischen Bemessung eingesetzt werden.

Folgerungen

Die ermittelten Standardparameterkombinationen als Ausgangswerte für die Kalibrierung erlauben eine effizientere Durchführung von Simulationsstudien. Die erarbeiteten Empfehlungen sollen in einen Leitfaden für die Durchführung und Bewertung von Simulationsstudien einfließen.

Forschung kompakt als Download: 04/2017 (PDF, 275KB)

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