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1 Zielstellungen im Operativen Straßenverkehrsmanagement
Mit Ortsveränderungen im Pkw verbinden die Verkehrsteilnehmer heutzutage eine Vielzahl von Anforderungen und Ansprüchen. Dies sind u. a. Schnelligkeit, Sicherheit, Planbarkeit und Komfort. In Abhängigkeit von den Start- und Zielpunkten, gewählten Routen, Antrittszeitpunkten der Fahrten usw. kommt es zu Überschneidungen der individuellen Dispositionen. D. h. die genannten Kriterien werden wesentlich von den Interaktionen der Verkehrsteilnehmer untereinander bestimmt. Ziel ist es, diese Interaktionen so zu minimieren bzw. zu koordinieren, dass die Summe der bedienten individuellen Anforderungen sich einem als optimal definierten Zustand annähert. So umfasst die Verkehrsorganisation Regelungen für die optimierte Abwicklung des Verkehrs auf der verfügbaren Infrastruktur. Ihre Wirkungen entfaltet sie über die an die Verkehrsbeeinflussungsmaßnahmen angepassten Handlungsweisen der Fahrer. Zu unterscheiden ist dabei zwischen statischen und dynamischen Ansätzen. Bei statischen Ansätzen handelt es sich um Anordnungen und Hinweise, welche für den Gesamtverkehrsablauf als nutzbringend angesehen werden und die auf dauerhafte Gültigkeit ausgelegt sind (z. B. die feste Ausweisung zulässiger Höchstgeschwindigkeiten).
Der gesellschaftliche Konsens zur Lösung von Zielkonflikten bei der Aufteilung des knappen Gutes Verkehrsinfrastruktur durch gegenseitige Rücksichtnahme und Einhaltung von Regeln besitzt aber Grenzen. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn Wissen zur Optimierung des Fahrtverlaufs erforderlich ist, das der einzelne Verkehrsteilnehmer nicht ohne Hilfsmittel gewinnen kann (z. B. Informationen zur Verkehrslage und den Bedingungen der natürlichen Umwelt außerhalb des Sichtbereichs). Hier greift das Operative Straßenverkehrsmanagement als dynamische Ausprägung der Verkehrsorganisation. In Abhängigkeit von aktuellen und ggf. auch erwarteten Gegebenheiten werden die Verkehrsteilnehmer unter Zuhilfenahme verkehrstelematischer Mittel mit Hinweisen bzw. Vorgaben versorgt. Damit sollen sie befähigt werden, sich auf die vorherrschenden Bedingungen der Verkehrsinfrastruktur, des darauf abgewickelten Verkehrs und des Umfelds bestmöglich einzustellen. Ein Beispiel für solche verkehrsbeeinflussende Komponenten stellen Dynamische Wegweisungssysteme dar.
2 Grundlagen der Dynamischen Wegweisung
Kern der verkehrslageabhängigen Zielführung durch Dynamische Wegweisungssysteme ist die Möglichkeit, ein Ziel von einem Startpunkt auf einer Stammroute und ergänzend auf mindestens einer Alternativroute erreichen zu können. Die Routen müssen über Tafeln der wegweisenden Beschilderung so ausgewiesen werden, dass während des Fahrtverlaufs eine lückenlose Informationsabdeckung gewährleistet ist. Durch die Verknüpfung der einzelnen Routen bildet sich ein Wegweisungsnetz heraus (siehe Abb. 1).
Die Routenauswahl erfolgt insbesondere unter der Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit der Infrastruktur. Weitere zu beachtende Aspekte sind die Akzeptanz der Wegweisungsinformationen durch die Verkehrsteilnehmer selbst (für eine hohe verkehrliche Wirksamkeit) als auch durch die Anwohner (nach Möglichkeit keine nennenswerten Beeinträchtigungen der Lebensqualität).
Neben den Festlegungen zum Wegweisungsnetz ist Sensorik zur Erfassung von Verkehrskenngrößen auf den Wegweisungsrouten erforderlich. Darüber hinaus müssen Verfahren zur Analyse der Verkehrslage verfügbar sein. Gleiches gilt für Algorithmen zur Entscheidungsfindung, welche Route in der jeweiligen Situation als geeigneter angesehen wird und somit ausgeschildert werden soll.
Bild 1: Ausschnitt aus einem Wegweisungsnetz [10]
Bild 2: Beispiel für eine Wegweisungstafel mit Prismenwender
Die Informationsausgabe selbst erfolgt durch in die Tafeln der wegweisenden Beschilderung eingebrachten Prismenwender (siehe Abb. 2) oder durch die angezeigten Inhalte auf dWiSta-Tafeln. Damit können Zielnamen oder Ziele repräsentierende Piktogramme unterschiedlichen Richtungsausschilderungen (und somit Routen) zugeordnet werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Gefahren- (z. B. Stau) und Vorschriftzeichen (z. B. Verbot für Fahrzeuge aller Art) anzuzeigen. Um die Wahrnehmung der angezeigten Inhalte zu erleichtern, findet häufig eine Staffelung mehrerer Tafeln entlang der Zufahrten zu den Entscheidungsknoten statt. Zusätzliche Aufmerksamkeit kann mit dem Einsatz von Springlichtern erlangt werden. [1, 2, 3]
3 Dynamische Wegweisung im Straßenverkehrsmanagementsystem VAMOS
In der sächsischen Landeshauptstadt Dresden nimmt VAMOS, das Verkehrs- Analyse-, -Management- und -Optimierungs-System, die Aufgaben des Operativen Straßenverkehrsmanagements wahr. [4]
Mehr als 1000 stationäre Einzeldetektoren zur Erfassung von Verkehrskenngrößen sind integriert. Zusätzlich stehen streckenbezogene Daten eines Taxi-Floating-Car-Systems zur Verfügung. Auf Grundlage dieser Verkehrsdaten wird mittels Algorithmen zur Verkehrslageermittlung und Datenfusion ein Gesamtverkehrslagebild generiert. Dieses ist wiederum Basis für verschiedene Verkehrsinformations- und Verkehrssteuerungskomponenten, u. a. das Dynamische Wegweisungssystem. [5-8]
Dessen Ziel ist es in erster Linie, im Fall von Sperrungen oder Behinderungen auf den stadtnahen Bundesautobahnen A4 und A17 die Verkehrsströme der Bedarfsumleitungen möglichst stadtverträglich über die Bundesstraßen B170, B172 und B173 und ausgewählte weitere leistungsfähige Stadtstraßen abzuwickeln. Im Fall von Behinderungen auf den Bundesstraßen erfolgt die Zielführung über die Autobahnen. Kern bildet die dynamische wegweisende Beschilderung auf dem ca. 15 km langen Straßenzug B172 – Zellescher Weg – Washingtonstraße parallel zu den Autobahnen. Im alltäglichen Betrieb wird darüber hinaus auf innerstädtische Verkehrsbehinderungen reagiert. Für die optimierte Zielführung zum Stadtzentrum und zu regionalen Zielen können neben den Stadt- und Bundesstraßen dann auch die Autobahnen als Alternativroute genutzt werden (vgl. Abb. 3).
Bild 3: Wegweisungstafeln am Fritz-Foerster-Platz in Dresden
Entlang der Autobahnen sind neun Tafeln mit variablen Inhalten und an den Anschlussstellen im Bereich der Zufahrten weitere vier Tafeln installiert. Im Stadtgebiet befinden sich 50 Tafeln mit Prismenwendern an 22 Knotenzufahrten. Als Ausführungsform finden sowohl Schilderbrücken als auch Tafeln in Seitenaufstellung Verwendung. Pro Knotenzufahrt können bis zu vier Anzeigequerschnitte (Vor- und Hauptwegweiser) vorliegen. [9]
Da in die Dynamische Wegweisung von VAMOS sowohl Netzelemente aus der Baulast des Autobahnamtes Sachsen als auch des Straßen- und Tiefbauamts der Landeshauptstadt Dresden einbezogen sind, ist es erforderlich, das Vorgehen bezüglich der auszugebenden Wegweisungsinhalte abzustimmen. In Vorbereitung dazu wurde das Ingenieurbüro für Systemberatung und Planung Dresden mit der Erarbeitung eines Strategiekatalogs beauftragt. Dieser umfasst gezielte Reaktionen auf über 200 kritische Verkehrssituationen u. a. mit Tunnelsperrungen, Staus und anderen Verkehrsbehinderungen im Dresdner Hauptstraßennetz und auf den Autobahnen. Der Strategiekatalog wurde zwischen den Ämtern gemeinsam abgestimmt und dient nun als Grundlage für die vollautomatische wissensbasierte Auswahl zu initiierender Schalthandlungen. So können die Verkehrsinformationsmaßnahmen jederzeit unter vollständiger Beibehaltung der Unabhängigkeit der Partner in Bezug auf ihre hoheitlichen Aufgaben realisiert werden.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit zu manuellen Schalthandlungen. Eine vollautomatische knotenzufahrtsbezogene Strategieauslösung wurde aber von Anfang an angestrebt, da bedingt durch eine hohe Anzahl erwarteter kritischer Verkehrszustände von einer entsprechend hohen Schaltungszahl ausgegangen wurde. Auch bestand die Erwartungshaltung, dass in vielen Fällen auf sehr komplexe Verkehrslagebilder u. a. mit mehreren gleichzeitig auftretenden Einzelstörungen reagiert werden muss. Die dadurch entstehende Komplexität ist von einem Operator nicht optimal beherrschbar. Weiterhin wurden geringe Reaktionszeiten angestrebt. Dem liegt die Annahme zugrunde, dass je schneller reagiert wird, die Chancen für einen wirkungsvollen und positiv wahrgenommenen Eingriff in das Verkehrsgeschehen umso größer sind. Durch umgehende Reaktionen auf Staus und Unfälle kann vermieden werden, dass noch mehr Verkehrsteilnehmer betroffen sind oder gar gefährdet werden. [10]
4 Erfahrungen aus dem Langzeiteinsatz
Nach mehr als drei Jahren Betrieb liegt eine Vielzahl von Erfahrungswerten vor. Die Erwartungen sowohl an den vollautomatischen Betrieb als auch das institutionsübergreifende Vorgehen konnten vollständig erfüllt werden. Als ein Indiz für die Wirksamkeit des Dynamischen Wegweisungssystems wird die tägliche Gesamteingriffsdauer angesehen. In der 15-ten Kalenderwoche 2010 wurden an den Wochentagen teilweise mehr als zehn Stunden Warnhinweise ausgegeben bzw. Alternativrouten als Reaktion auf ungünstige Verkehrslagen ausgewiesen (siehe Abb. 4). Eine Gesamteingriffsdauer von über 18 Stunden als bisheriger Spitzenwert wurde Ende 2009 verzeichnet. Die Werte aus der 14-ten Kalenderwoche sind geringer, da hier durch einen Feiertag (Ostermontag) und Schulferien das Verkehrsaufkommen deutlich geringer war. Nichtsdestotrotz lag die Gesamteingriffsdauer bei zirka vier Stunden. Auch an den noch aufkommensschwächeren Wochenenden lagen Verkehrssituationen vor, die zu Eingriffen der Dynamischen Wegweisung führten. Dies verdeutlicht sowohl die Dringlichkeit als auch den Nutzen des Systems für die Verkehrsteilnehmer. [11]
Bild 4: Tägliche Gesamteingriffsdauer des Dynamischen Wegweisungssystems
Natürlich sind nicht alle Wegweisungstafeln gleich intensiv am Zustandekommen der Gesamteingriffsdauer beteiligt. Hier wirken sich Standortspezifika aus.
Bild 5: Durchschnittliche tägliche knotenzufahrtsbezogene Eingriffsdauer (April 2010)
In dem in Abbildung 5 verdeutlichten Zeitraum wiesen mehrere Wegweisungstafeln eine durchschnittliche tägliche Eingriffsdauer von über 1,5 Stunden auf. Bei anderen Standorten lag der Wert deutlich niedriger. Maßgeblich hierfür ist die Lage des Wegweisers im Netz. Von dieser ist abhängig, von wie vielen Strategien ein Standort tangiert werden kann und wie groß die Auftretenshäufigkeit der jeweiligen Störungen ist.
Die Dauer einzelner Eingriffe variiert stark. Sie reicht von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden. Eingriffe mit geringer Dauer haben den größten Anteil (siehe Abb. 6). Dies zeigt, dass eine schnelle Datenverarbeitung und Umsetzung der Schaltbefehle unabdingbar sind.
Bild 6: Verteilung der Dauer einzelner Eingriffe für drei ausgewählte Knotenzufahrten (April 2010)
Zu begründen ist die Häufung kurzer Eingriffe mit der Dynamik der Verkehrslage. Die vollautomatische Steuerung des Dynamischen Wegweisungssystems ist in der Lage, auch auf „kleine“ Störungen im Netz zu reagieren, da Grenzen der Leistungsfähigkeit bei der Umsetzung von Schalthandlungen nur theoretischer Natur sind. Ein klarer Vorteil gegenüber manuellem Vorgehen. Insbesondere eine manuelle institutionsübergreifende Abstimmung in kürzester Zeit wäre – wenn überhaupt – nur bei sehr hohem Kenntnisstand und viel Routine zu erreichen.
Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang noch, dass in Bezug auf die Dauer der einzelnen Eingriffe an den Wegweisungsstandorten eine ähnliche Verteilung vorliegt. Somit ist schlüssig, dass die durchschnittliche tägliche Anzahl knotenzufahrtsbezogener Eingriffe (siehe Abb. 7) eine mit der durchschnittlichen täglichen knotenzufahrtsbezogenen Eingriffsdauer (vgl. Abb. 5) vergleichbare Charakteristik aufweist. An Standorten mit hoher Dynamik wurden im verdeutlichten Zeitraum pro Tag im Durchschnitt über sechs Eingriffe realisiert.
Bild 7: Durchschnittliche tägliche Anzahl knotenzufahrtsbezogener Eingriffe (April 2010)
In Abbildung 8 wird die Gesamtanzahl initiierter Schalthandlungen (teilweise über 150 pro Tag) aufgezeigt. Anhand dieser Darstellung wird besonders deutlich, dass ein manueller Betrieb eine hohe Personalbindung und stark schwankende Belastungen nach sich ziehen würde.
Bild 8: Knotenzufahrtsbezogene Schalthandlungen
Die Initiierung von Handschaltungen ist nur sehr selten zu beobachten. Es handelt sich um Fälle mit außergewöhnlich komplexen Verkehrslagebildern.
Wie viele verschiedene Strategien geschaltet werden, kann anhand Abbildung 9 nachvollzogen werden. Im dargestellten Zeitraum wurden täglich ungefähr acht bis zwölf verschiedene Strategien genutzt.
Bild 9: Anzahl verwendeter unterschiedlicher Strategien (ohne Grundstellung)
Dies erscheint bei einem Strategiekatalog mit Reaktionen auf über 200 Verkehrslagebilder vergleichsweise wenig. Betrachtungen über die gesamte Laufzeit des Dynamischen Wegweisungssystems in VAMOS haben aber gezeigt, dass die genutzten Strategien deutlich variieren. Insbesondere Abhängigkeiten von Baumaßnahmen im Straßennetz, aber auch von Revisions- und Wartungsarbeiten an Tunneln und Brücken (vgl. Abb. 10) sind zu erkennen.
Bild 10: Anzahl der durch das Dynamische Wegweiungssystem geschalteten Strategien (14. + 15. KW 2010, ohne Grundstellung)
Diese Ereignisse entfalten ihre Wirkungen im Zeitraum von mehreren Tagen bis zu wenigen Wochen und verursachen teilweise massive Verkehrsbehinderungen, sodass sie für diese Zeiträume die am häufigsten genutzten Strategien bedingen.
Das Gros der Schalthandlungen resultiert aber aus den alltäglichen „kleinen“ Überlastungen der städtischen Infrastruktur. Dies darf aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass die maßgeblichen Strategien diejenigen im Zusammenhang mit Bedarfsumleitungen der Autobahnen sind (mit einem Anteil von zehn bis 25 Prozent an den geschalteten Strategien), da hier erhebliche zusätzliche Verkehrsmengen im städtischen Verkehrsnetz zu bewältigen sind.
5 Zusammenfassung und Ausblick
Das Dynamische Wegweisungssystem ist eine wesentliches Steuerungsinstrument des Dresdner Operativen Straßenverkehrsmanagementsystem VAMOS. Durch die verkehrslageabhängige Ausweisung von Fahrtrouten erfolgt eine überregionale, regionale und lokale Zielführung. Optimierungskriterium ist die stadtverträgliche überlastungsarme Abwicklung der Verkehrsströme. Hervorzuheben ist insbesondere der institutionsübergreifende Betrieb. In das Wegweisungsnetz sind Elemente aus der Baulast des Autobahnamtes Sachsen und der Landeshauptstadt Dresden integriert. Grundlage der Zusammenarbeit bildet ein umfassen- der abgestimmter Maßnahmenkatalog mit Reaktionen auf über 200 Störungsereignisse und ausgewählter Störungskombinationen. Zeitnahe Reaktionen auf die aktuelle Verkehrssituation werden durch den vollautomatischen Betrieb ermöglicht. Dieser stellt die günstigste Betriebsform bei hoher Schalthäufigkeit und Präzision bei der Umsetzung komplexer Schalthandlungen dar.
Gewinner der Etablierung vollautomatischer Straßenverkehrsmanagementsysteme sind in erster Linie die Verkehrsteilnehmer, indem sie schnell über potenzielle Gefahren und zu verkehrslageangepasstem Fahrverhalten informiert werden. Die Baulastträger als Betreiber solcher Systeme profitieren von besser verteilten Verkehrsströmen und einer Reduzierung von Überlastungen im Straßennetz. Mittelbar wird so die Umsetzung der Zielstellung unterstützt, im Sinne eines Dienstleisters aufzutreten und dafür zu sorgen, dass jeder Verkehrsteilnehmer sein Fahrziel sicher und komfortabel erreicht.
Potenziale für eine noch höhere Attraktivität bietet die Individualisierung der Informationen der Dynamischen Wegweisungssysteme im Zusammenspiel mit Navigationsgeräten. Die Entwicklung von Verfahren zur präzisen Evaluation, z. B. unter Nutzung moderner Technologien zum Rückschluss auf Abbiegevorgänge durch querschnittsbezogene Erfassung und Profilbildung von Fahrzeugcharakteristiken, werden ebenso als naheliegende Aufgabe angesehen. Das Telematiktestfeld Dresden bietet dazu ausgezeichnete Voraussetzungen. [12]
6 Literatur
[1] BUNDESMINISTERIUM FÜR VERKEHR, BAU- UND WOHNUNGSWESEN. Richtlinien für die wegweisende Beschilderung außerhalb von Autobahnen - RWB 2000: FGSV-Nr. 329. FGSV-Verlag, 2000.
[2] BUNDESMINISTERIUM FÜR VERKEHR, BAU- UND WOHNUNGSWESEN. Richtlinien für die wegweisende Beschilderung auf Autobahnen - RWBA 2000: FGSV-Nr. 329/2. FGSV-Verlag, 2000.
[3] BUNDESMINISTERIUM FÜR VERKEHR, BAU- UND WOHNUNGSWESEN. Dynamische Wegweisung mit integrierten Stauinformationen (dWiSta): FGSV-Nr. 924. FGSV-Verlag, 2005.
[4] KRIMMLING, J.; THIELE, G. und KÖRNER, M. VAMOS – Operatives Verkehrsmanagement für den Ballungsraum Dresden: Mitgliederzeitschrift 2007. Vereinigung der Straßenbau- und Verkehrsingenieure im Freistaat Sachsen e.V., 2007.
[5] THIELE, G. und NAGEL, W. (2007). Verkehrsdatenerfassung in der Landeshauptstadt Dresden. Dresdner Transferbrief Februar 2007, S. 10-11.
[6] KÖRNER, M. (2008). Taxi Floating Car Daten für Dresden. Straßenverkehrstechnik Oktober 2008, S. 669.
[7] KRIMMLING, J.; FRANKE, R. und KÖRNER, M. (2006). Verkehrsdatenaufbereitung und -modellierung im operative Verkehrsmanagementsystem VAMOS. Straßenverkehrstechnik August 2006, S. 453-458.
[8] KÖRNER, M. (2009). Erfassung und Integration streckenbezogener Verkehrslageinformationen, 43. Regelungstechnisches Kolloquium. Fraunhofer IOSB.
[9] SCHUBERT, R. (2006). Modellverfahren für die verkehrszustandsabhängige Steuerung der dynamischen Wegweisung. ISUP GmbH, Dresden.
[10] SCHUBERT, R. (2006). Dynamische Wegweisung Dresden. ISUP GmbH, Dresden.
[11] KÖRNER, M. und KRIMMLING, J. (2010). Aspekte des vollautomatischen Betriebs im Dresdner Operativen Straßenverkehrsmanagementsystem VAMOS. 11. Automatisierungskongress, Baden-Baden, 2010. VDI
[12] KÖRNER, M. und FRANKE. R. (2008). Telematik-Testfeld Dresden. 4. VIMOS-Tagung, Dresden, 2008. Kompetenzzentrum für operatives Verkehrsmanagement, Dresden |
