Luftbeobachtung und Interpretation mikroskopischer Verkehrsmuster im übersättigten Verkehr vor Lichtsignalanlagen

Abstract

In dieser Arbeit wird eine vollständige räumlich-zeitliche Messung des Verkehrs an einer Lichtsignalanlage durchgeführt. Anhand der Daten werden die Vielfalt von Verkehrsmustern und das Fahrverhalten im übersättigten Verkehr untersucht. Dafür wird eine Methode zur Luftbeobachtung von Straßenverkehr mittels eines Supervised-Tracking-Verfahrens entwickelt. Mit der daraus entstandenen Anwendung werden die Trajektorien einer 14:30 Minuten langen Aufnahme von zweispurigem Straßenverkehr vollständig rekonstruiert. Eine räumlich-zeitliche Untersuchung dieser Daten ergibt, dass neben sich bewegenden Warteschlangen -- engl. Moving Queues (MQs) - auch sich bewegende Strukturen des synchronisierten Verkehrs - engl. Moving Synchronized Flow Patterns (MSPs) - vorhanden sind. Es kann empirisch gezeigt werden, dass sich i) MSPs stromaufwärts der Warteschlange bilden und über den gesamten Straßenabschnitt propagieren oder zuvor auflösen können, ii) mehrere MSPs zu einem einzelnen verbinden können, iii) MSPs spontan in großer Entfernung zur Lichtsignalanlage bilden können und iv) MQs spontan innerhalb von MSPs in großer Entfernung zur Lichtsignalanlage bilden können. Kerner prognostizierte die Entstehung von MSPs zuvor anhand numerischer Simulationen auf Basis der Drei-Phasen-Verkehrstheorie. Diese Prognose kann mit den Ergebnissen dieser Arbeit verifiziert werden. In einer Untersuchung des Fahrverhaltens wird dargestellt, dass die Fahrzeuge die Fahrspur vorausschauend wählen und dass sich die Verteilungen von Fahrzeugabständen auf zwei Fahrspuren bei gleicher Geschwindigkeit deutlich unterscheiden können. Anhand von Beispielen kann anschließend gezeigt werden, dass sich das Abstands- und das Spurwechselverhalten von bereits einzelnen Fahrzeugen sowohl positiv als auch negativ auf die Auflösung von MQs in MSPs auswirken können. Diese Erkenntnis wird in einem vorgeschlagenen Konzept für die mikroskopische Stauauflösung durch zentrale Fahrempfehlungen genutzt.