Realistische Verkehrssimulation: das Fahrverhalten ist entscheidend

Um den Erfolg von Mobilitätsprojekten zu gewährleisten – sei es die Verbreiterung einer Straße, die Anpassung von Signalzeiten oder der Bau eines Radwegs – benötigen Fachleute realistische Verkehrssimulationen. Aber nicht alle Verkehrssimulationen sind gleich: Diejenigen, die das Fahrerverhalten am besten widerspiegeln, bieten den Planern einen großen Vorteil – die größte Genauigkeit.

Im Folgenden finden Sie einige wichtige Informationen über realistische Verkehrssimulationen, die das Fahrerverhalten berücksichtigen.

Das Fahrverhalten ist das Herzstück für die Abbildung der Realität

Der Verkehr auf unseren Straßen ist dynamisch und komplex. Viele Parameter beeinflussen die Verkehrssituation, was sich auf den Verkehrsfluss, die Verkehrssicherheit und den Energieverbrauch auswirkt.

Kritische Faktoren sind dabei das Verhalten und die Interaktion aller Verkehrsteilnehmer. Die Fähigkeit, das Verhalten und die Interaktion von motorisierten Privatfahrzeugen, öffentlichen Verkehrsmitteln, Radfahrern und Fußgängern genau zu modellieren, ist der Schlüssel zu einer realistischen Verkehrsmodellierung. Diese zeichnet die genauesten Simulationsprogramme der Mobilität, wie PTV Vissim, aus. Und das Herzstück dieser mikroskopischen Verkehrssimulationen ist die Modellierung des Fahrverhaltens.

PTV Vissim: Anwendung fortschrittlicher Modelle zum Fahrverhalten

Fahrzeugbewegungsmodelle sind ein Schlüsselelement für die realistische Simulation der Verkehrsdynamik. PTV Vissim verwendet drei fortschrittliche Fahrzeugbewegungsmodelle:

1. Das Folgemodell

Das von Prof. Rainer Wiedemann vom Karlsruher Institut für Technologie entwickelte psycho-physikalische Fahrzeugfolgemodell beschreibt die Bewegung des Verkehrs auf einer Fahrspur. Dieses für PTV Vissim einzigartige Modell lässt sich vom Anwendenden durch Parameter an die örtlichen Gegebenheiten anpassen. Das folgende Modell beschreibt vier Zustände:

• Freies Fahren – Der Fahrer fährt mit der gewünschten Geschwindigkeit, sofern keine Hindernisse (langsamere Fahrzeuge, rote Ampeln etc.) im Weg sind.

• Annäherung – Der Fahrende erkennt ein langsames vorausfahrendes Fahrzeug und bremst innerhalb des gewünschten Abstands. In PTV Vissim lassen sich verschiedene Fahrer- und Fahrzeugtypen definieren, so z. B. auch die Verzögerungsrate bei der Annäherung an das vorausfahrende Fahrzeug.
• Verfolgen – Der Fahrende versucht, den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten, wenn er diesem folgt. Der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen variiert jedoch – manchmal ist die Geschwindigkeit etwas höher, manchmal niedriger.
• Bremsen – Wenn ein Fahrzeug seine Geschwindigkeit verringert, muss auch das Fahrzeug hinter ihm bremsen. Für jedes Fahrzeug prüft Vissim bei jedem Simulationszeitschritt den Abstand und die Geschwindigkeitsdifferenz zum vorausfahrenden Fahrzeug.

2. Das Fahrspurwechselmodell

Verkehrssimulationsprogramme wie PTV Vissim verwenden dieses Modell, um die Auswirkungen der Dynamik des Fahrspurwechsels auf den Verkehrsfluss zu bewerten. Dieses Modell berücksichtigt zwei verschiedene Arten von Spurwechseln, die auf der Motivation des Fahrers basieren:

• Freier Spurwechsel – beim Überholen von langsam fahrenden Fahrzeugen, d. h. wenn die gewünschte Geschwindigkeit höher ist als die des Vordermanns.
• Erforderlicher Spurwechsel – wenn der Fahrer die Spur wechseln muss, um z. B. einer Route zu folgen. Je näher der Fahrer dem Sicherheitsabstand kommt, desto aggressiver ist er und desto eher nimmt er Behinderungen durch andere Fahrer in Kauf.

3. Das Modell des Seitwärtsverhaltens innerhalb einer Fahrspur

Dieses Modell befasst sich mit nicht spurbezogenem Verhalten. Die Wahl der Position innerhalb einer Fahrspur ist wichtig, wenn Fahrzeuge innerhalb einer bestimmten Fahrspur überholen und nebeneinander fahren können. Dies ist z. B. auf Radwegen oder in bestimmten Regionen auf normalen Straßen der Fall.

Anwendungsfälle realistischer Verkehrssimulationen zum Fahrverhalten

Realistische Verkehrssimulationen sind ein wertvolles Instrument in der Verkehrsforschung. Sie lassen sich in verschiedenen Kontexten anwenden, sowohl in städtischen als auch in ländlichen Gebieten. Die Simulationen werden jedoch dann genauer, wenn sie das Verhalten der Fahrer einbeziehen, wie in diesen Anwendungsfällen:

Testen von Szenarien: Simulationen ermöglichen es Forschern, verschiedene Fahrszenarien in unterschiedlichen Umgebungen zu erstellen und zu testen, wobei sie Faktoren wie Straßenbedingungen und Staus berücksichtigen können.

Umweltvariabilität: Simulationen des Fahrendenverhaltens berücksichtigen die besonderen Merkmale verschiedener Straßengeometrien und Verkehrsdichten. Diese Faktoren beeinflussen die Entscheidungsfindung und die Reaktionen des Fahrenden. Simulationen können diese Elemente modellieren, um das Verhalten vorherzusagen.

Sicherheitsanalyse: Simulationen sind ein wichtiges Instrument für die Sicherheitsanalyse, einschließlich der Bewertung potenzieller Risiken und der Beurteilung von Fahrerreaktionen in verschiedenen Situationen. Dies ist wichtig, um zu verstehen, wie sich Fahrende verhalten, wenn sie auf Gefahren stoßen.

Studien zum menschlichen Faktor: Das Verhalten des Fahrenden ist ein wesentlicher Bestandteil von Simulationen für Studien zum menschlichen Faktor. Sie ermöglichen die Analyse, wie Fahrer*innen auf äußere Reize reagieren und ihre Entscheidungen treffen. Diese Studien geben Aufschluss darüber, wie Fahrende ihr Verhalten an unterschiedliche Umgebungen anpassen.

Autonome Fahrzeuge testen: Simulationen unterstützen bei der Leistungsbewertung autonomer Fahrzeuge in verschiedenen Szenarien. Die Vorhersage, wie diese Fahrzeuge mit der Umwelt und anderen Verkehrsteilnehmern interagieren werden, ist für ihre Entwicklung sowie für ihre erfolgreiche Integration unerlässlich.

Bewertung der Politik: Mit Hilfe von Simulationen lassen sich die Auswirkungen von verkehrspolitischen Maßnahmen oder Infrastrukturänderungen bewerten. So kann man beispielsweise die Auswirkungen von Änderungen der Straßengestaltung oder von Geschwindigkeitsbegrenzungen auf das Fahrverhalten bewerten.

Beispiele realistischer Verkehrssimulationen

Für Städte bietet der Einsatz von Verkehrssimulationen, die das Fahrverhalten bei der Stadtplanung berücksichtigen, viele Vorteile.

Die Stadt Los Angeles zum Beispiel steht bei der Verwaltung ihres weitläufigen Straßennetzes vor ständigen Herausforderungen. Sie hat sich fortschrittlicher Simulationswerkzeuge bedient, um Verkehrsdatensätze aus der gesamten Region Los Angeles zu untersuchen und neue Strategien zur Verringerung von Verkehrsstaus zu entwickeln.

In ähnlicher Weise verwendet Transport for London (TfL) Simulationsmodelle, um die Auswirkungen des Bevölkerungswachstums und der Stadtentwicklung auf die Verkehrsinfrastruktur der Stadt vorherzusagen. Durch die Simulation verschiedener Szenarien kann TfL fundierte Entscheidungen darüber treffen, wo und wie in neue Verkehrsprojekte investiert werden soll. Dadurch stellt man sicher, dass die britische Hauptstadt angesichts der sich entwickelnden städtischen Dynamik widerstandsfähig bleibt.

Der Einsatz von realistischen Verkehrssimulationen wie PTV Vissim hat zu vielen Erfolgsgeschichten im Bereich Mobilität geführt, wie die Beispiele aus England, Dänemark und Spanien zeigen.

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