Universität Stuttgart
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Item Open Access Beitrag zur experimentellen Bestimmung der Wartezeitfunktion bei Leistungsuntersuchungen im spurgeführten Verkehr(2009) Schmidt, Christine; Martin, Ullrich (Prof. Dr.-Ing.)Die Eisenbahnbetriebswissenschaft befasst sich unter anderem damit, den Zusammenhang zwischen Auslastung einer Infrastruktur und Betriebsqualität zu beschreiben und daraus Empfehlungen für eine optimale Auslastung abzuleiten. Zwei sehr übliche Ansätze in der Eisenbahnbetriebswissenschaft sind die Simulation und die analytischen Methoden. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren weiterentwickelt, mit dem zwischen beiden Ansätzen eine Brücke geschlagen wird: Mit Hilfe von Simulationen wird eine funktionale Beziehung zwischen Auslastung und Wartezeiten hergestellt - die Wartezeitfunktion. Aus der Wartezeitfunktion wird anschließend der optimale Leistungsbereich bestimmt wie ihn [Hertel 1992] beschreibt. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Bestimmung der Wartezeitfunktion. Es werden für die einzelnen Arbeitsschritte jeweils verschiedene Algorithmen vorgestellt, an Fallbeispielen getestet und daraus Empfehlungen für ein verbessertes Verfahren abgeleitet. Dieses Verfahren zeichnet sich durch zwei Vorteile aus: Zum einen wird durch Automatisierung einiger manuell sehr aufwändiger Schritte der Arbeitsaufwand stark gesenkt, zum anderen lassen sich nun – je nach Struktur des untersuchten Teilnetzes – sehr viel besser abgesicherte Ergebnisse erzielen. Die wichtigsten Verbesserungen sind die Folgenden: - Zur Bestimmung der maximalen Leistungsfähigkeit wird ein neuer Ansatz entwickelt, der auch für Teilnetze anwendbar ist. Er basiert darauf, bestimmte Indikatoren über einen weiten Auslastungsbereich hinweg zu beobachten. Im Bereich der maximalen Leistungsfähigkeit tritt ein charakteristisches Verhalten des jeweiligen Indikators auf. Besonders geeignet ist der Indikator "Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsbelastung". - Die Fahrpläne sollten mit dem hier vorgestellten Algorithmus "Zufällige Fahrpläne" verdichtet werden. Dieser arbeitet mit einem Parameter (der Zeitscheibe), mit dem ein Bezug zum Variationskoeffizienten der Ankunftsverteilungen und damit der "Ordnung" des Betriebsprogramms hergestellt werden kann. Planmäßige Wartezeiten sollten bei der Fahrplanverdichtung grundsätzlich vermieden werden. - Das bisher verwendete Approximationsverfahren wird durch ein anderes Verfahren ersetzt (hier "logarithmische Approximation" genannt), das durchweg geeigneter ist und plausiblere Ergebnisse liefert. Damit hat das Verfahren zur Leistungsuntersuchung nach Hertel einen entscheidenden Schritt in Richtung Praxistauglichkeit vollzogen. Darüber hinaus werden in dieser Arbeit einige Ansätze für zukünftige Entwicklungen aufgezeigt.Item Open Access Die Verbesserung des öffentlichen Personennahverkehrsangebots für mobilitätseingeschränkte Personengruppen : mithilfe von Gender Planning am Beispiel der Region Stuttgart(2007) Herrmann-Lobreyer, Monika; Hahn, Roland (Prof. Dr. Dr.)Diese Arbeit geht davon aus, dass gleichberechtigte Planung und Gender Planning nur Sinn machen, wenn für alle mobilitätseingeschränkten und mobilitätsbehinderten Personengruppen ausreichende Daten vorliegen und allen Gruppen gleicher Zugang zur Beteiligung am Planungsprozess ermöglicht wird. Somit können Diskussionen um Gender Planning nur dann erfolgreich sein, wenn sie diese Aspekte berücksichtigen, die eine Basis für alle weiteren analytischen und empirischen Arbeiten darstellen, auf die aufgebaut werden kann. Es geht um die Beantwortung der Fragen, welche Möglichkeiten zur Verbesserung des ÖPNV-Angebots für mobilitätseingeschränkte Personengruppen bestehen und welche Rolle Gender Planning dabei einnehmen kann. Zuerst wird die Problemlage skizziert und dargestellt, welche Anforderungen diese Personengruppen an den ÖPNV stellen (Kap. 2.1) und welche Defizite (Kap. 2.2) in der Literatur dargestellt werden. Danach wird auf die Möglichkeiten eingegangen, die Gender Planning zur Lösung der genannten Defizite beitragen könnte (Kap. 2.3). Es wird die These formuliert (Kap. 2.4), nach der für eine besondere Ausprägung der lokalen Anforderungen mobilitätseingeschränkter Personengruppen an das ÖPNV-Angebot vor allem das Alter, das Geschlecht, der Lebensstil ausschlaggebend zu sein scheinen. Abschließend werden Handlungsempfehlungen unterbreitet, wie die Anforderungen dieser Personengruppen an den ÖPNV künftig kontinuierlicher Bestandteil der Planung sein könnten. Eine Grundlage hierfür ist die Annahme, dass es Gruppen gibt, die durch die derzeitigen lokalen und regionalen Erhebungsmethoden und Erhebungsstandards nicht repräsentativ erfasst und im Planungsprozess nicht gemäß den gleichstellungsrechtlichen Vorgaben und den Vorgaben der Landesnahverkehrsgesetze in ihren Bedürfnissen berücksichtigt werden. Insbesondere in Hinblick auf demografisch bedingte Veränderungen der wichtigsten Nutzergruppen des ÖPNV sollte eine differenzierte Datenerhebung selbstverständlich sein, die zumindest die Kriterien Alter, Geschlecht und soziodemografische Situation berücksichtigt. Ein besonderer Einfluss auf die Berücksichtigung der Anforderungen dieser Personengruppen an den ÖPNV wird u.a. den rechtlichen Rahmenbedingungen und den Erhebungsstandards seitens des VDV nachgewiesen. Die Arbeit beschäftigt sich intensiv mit den rechtlichen Voraussetzungen für die gleichberechtigte Berücksichtigung und Einbeziehung dieser Personengruppen im Rahmen von Erhebungen und bei der Fortschreibung von Nahverkehrsplänen und anderen ÖPNV-Planungen (Kap. 3.1.2). Dabei soll geklärt werden, welche Möglichkeiten die bestehende Rechtsprechung zur Berücksichtigung von Gender-Aspekten im ÖPNV beinhaltet. Ein weiteres Element ist die Analyse der bestehenden Erhebungsverfahren hinsichtlich einer Berücksichtigung der Gender-Gruppen (Kap. 3.1.3). Bisher nehmen nur die bundesweiten Erhebungen zur Mobilität Differenzierungen vor. Am Beispiel der Region Stuttgart (Kap. 4) wird geschildert (Kap. 5), in welcher Form diese Personengruppen durch die Datenerhebung und Nahverkehrsplanung berücksichtigt werden, welche Hemmnisse bestehen, welche besonderen Anforderungen sie stellen und wie sie sich eine gleichberechtigte Planung vorstellen. Es werden Strategien entworfen, die den Gruppen die Einforderung einer differenzierteren Datenerhebung im ÖPNV ermöglichen sollen. Im Ergebnis (Kap. 6) wird eine Ergänzung der bisherigen Standarderhebungen als Minimallösung vorgeschlagen, die ergänzt werden sollte durch die durchgängige Einbeziehung dieser Personengruppen bei der Nahverkehrsplanung. Als Handlungsempfehlung für die Verkehrswissenschaft ergibt sich die Forderung nach einer Neuauflage des Standardwerkes »Verkehrserhebungen« des Verbands deutscher Verkehrsunternehmen (VDV) unter Berücksichtigung des Gender-Aspekts. Die Bundesverkehrspolitik ist gefordert, dafür zu sorgen, dass der Gender-Aspekt explizit und verpflichtend Eingang in die verkehrsrelevanten Gesetzestexte findet. Die Einrichtung von Gender-Fachbeiräten im Verkehrswesen wird empfohlen (Kap. 7). Am Ende wird sich zeigen, dass mobilitätseingeschränkte und mobilitätsbehinderte Personengruppen durchaus ein Interesse an der Einbeziehung in die ÖPNV-Planungen haben, aber sie müssen auch dazu zugelassen und dabei unterstützt werden. Ob ihre Kompetenzen Eingang in die Planung finden, hängt von den sehr unterschiedlichen Voraussetzungen der einzelnen Gruppen, aber noch viel mehr von verbindlichen politischen Vereinbarungen und anderen Einflüssen ab. Allein verbaler »good will« zur Berücksichtigung der Belange mobilitätseingeschränkter und -behinderter Menschen und zum Gender Planning reicht nicht, es müssen auch Entscheidungen und Umsetzungen folgen (Kap. 7). Vor diesem Hintergrund könnte die Europäische Union zu einer kurzfristigen Implementierung beitragen, wenn sie diesbezügliche Forschungsprojekte und Umsetzungen in ihre Förderprogramme aufnehmen würde.Item Open Access Methoden zur Analyse und Prognose des Verkehrsaufkommens unter Berücksichtigung des Wetters auf Autobahnen(2014) Pillat, Juliane; Friedrich, Markus (Prof. Dr.-Ing.)In der vorliegenden Arbeit wird der Wettereinfluss auf das Verkehrsaufkommen und die Verkehrslage auf Autobahnen untersucht. Fundierte Aussagen über die zu erwartende Verkehrslage sind die Grundlage, um mithilfe verkehrsplanerischer und betrieblicher Maßnahmen sowie Information der Verkehrsteilnehmer die verkehrlichen Abläufe zu optimieren. Verkehrsmodelle erlauben es, diese fundierten Aussagen bezüglich der zu erwartenden Verkehrslage zu treffen. Die Verkehrslage wird durch das Verkehrsaufkommen und die Kapazität bzw. die Fahrzeit bestimmt. Für eine adäquate Modellierung der Verkehrslage ist es unabdingbar, die wesentlichen Einflussgrößen dieser Kenngrößen zu beachten. Eine dieser Einflussgrößen ist zweifelsohne das Wetter: Niederschlag beeinflusst z. B. die Sichtweite und führt zu einem veränderten Fahrverhalten bezüglich gewählten Abstand und Geschwindigkeit und beeinflusst somit Fahrzeit und Kapazität. Sonnenschein und angenehme Temperaturen führen an Wochenenden zu vermehrten Ausflügen und beeinflussen folglich das Verkehrsaufkommen. Die genannten Effekte wurden bisher mit verschiedensten statistischen Methoden identifiziert, die sich ausschließlich auf Untersuchungen ausgesuchter Messquerschnitte oder Befragungen stützen. Es fehlen jedoch Aussagen zur räumlichen Übertragbarkeit dieser punktuellen Ergebnisse. Ansätze zu einer Integration in die Verkehrsmodellierung sind ebenfalls nicht vorhanden, sodass eine wetterabhängige Prognose des Verkehrsaufkommens und der Verkehrslage derzeit nicht möglich ist. Ziel dieser Arbeit ist es daher, den Einfluss des Wetters auf das Verkehrsaufkommen zu quantifizieren und Methoden zu entwickeln, die eine wetterabhängige Prognose der Verkehrsstärke ermöglichen. Darüber hinaus wird geprüft, inwiefern eine Integration des Wetters in Verkehrsmodelle deren Prognosequalität verbessert. Im Gegensatz zu den vorherigen Untersuchungen stützt sich die vorliegende Arbeit nicht nur auf punktuelle Analysen, sondern auf eine großräumige empirische Datenbasis. Die Datenbasis bezieht sich fast ausschließlich auf Autobahnen. Somit sind mit dieser Datenbasis netzbezogene Analysen und Prognosen des Verkehrsaufkommens und der Verkehrslage auf Autobahnen möglich. Das Untersuchungsgebiet befindet sich im südöstlichen Bayern zwischen München, Salzburg und Kufstein und umfasst ca. 300 Autobahnkilometer. Für die Untersuchungen stehen lokale Geschwindigkeits- und Verkehrsstärkedaten aus ca. 100 Detektoren, lokale und regionale Wetterdaten sowie Unfall- und Baustellendaten für einen Zeitraum von vier Jahren zur Verfügung. Außerdem wurde an vier richtungsbezogenen Querschnitten über ein Jahr eine Vollerfassung der Kfz-Kennzeichen durchgeführt. Aus den Kennzeichendaten werden abschnittsbezogene Fahrzeiten und Informationen zur Herkunft der Fahrzeuge abgeleitet. Zunächst erfolgt die Untersuchung des Wettereinflusses und die Identifikation weiterer Einflussgrößen auf das Verkehrsaufkommen mittels Regressions- und Clusteranalyse sowie eine Auswertung der deutschlandweiten Haushaltsbefragung Mobilität in Deutschland. Dazu werden mittels einer deskriptiven Datenanalyse Hypothesen bezüglich möglicher Einflussfaktoren, u. a. Wochentag, Schulferien oder Feiertage, abgeleitet, die mithilfe der benannten Methoden überprüft werden. Als Datengrundlage werden die lokalen Verkehrsstärkedaten und die Kennzeichendaten sowohl auf Stunden- als auch auf Tagesebene herangezogen. Die Analyse liefert die folgenden Erkenntnisse: • Mit der Regressions- und Clusteranalyse können als wesentliche Einflussfaktoren, neben den Wochentagen, die überregionalen Urlaubsverkehre aus Deutschland und den europäischen Nachbarländern identifiziert werden. Vor allem an Freitagen und Samstagen steigt das Tagesverkehrsaufkommen in den Winter- und Sommermonaten zum Teil um mehr als 50 %. Dabei treten auch außerhalb der Schulferien Urlaubsverkehre mit signifikantem Einfluss auf das Tagesverkehrsaufkommen auf. • Die Ergebnisse der Regressionsanalyse zeigen außerdem einen signifikanten Einfluss des Wetters auf das Tagesverkehrsaufkommen. Die qualitative und quantitative Ausprägung des Wettereinflusses ist dabei abhängig vom Wochentag, der Tageszeit und der räumlichen Lage der untersuchten Strecke in Bezug auf Ballungsräume und Gebiete mit hohem Freizeitwert. Besonders gutes Wetter führt tendenziell zu einem erhöhten Verkehrsaufkommen (bis zu +8 % des Tagesverkehrsaufkommens) und schlechtes Wetter beeinflusst das Verkehrsaufkommen negativ (bis zu -10 % des Tagesverkehrsaufkommens). Die Wettereffekte sind an Samstagen und Sonntagen besonders ausgeprägt und nehmen mit wachsender Entfernung zum Ballungsraum ab. • Mittels Clusteranalyse ist der Einfluss des Wetters auf das gesamte Tagesverkehrsaufkommen hingegen nicht nachweisbar. Die Clusteranalyse zeigt lediglich für die separate Betrachtung des Regionalverkehrs einen Wettereinfluss auf den Verlauf der stündlichen Tagesganglinien. • Die Auswertung der Haushaltsbetrachtung untermauert die Hypothese, dass vor allem Freizeitverkehre vom Wetter beeinflusst werden. Die Anzahl der durchgeführten Freizeitwege mit dem PKW erhöht sich bei sehr gutem Wetter (bis +70%) und verringert sich tendenziell bei schlechtem Wetter (bis -26 %). Auch hier ist der Effekt an Samstagen und Sonntagen am deutlichsten ausgeprägt. Außerdem steigt die mittlere Reiseweite der mit dem PKW durchgeführten Freizeitwege bei sehr gutem Wetter gegenüber durchschnittlichem Wetter von 15,1 km auf 16,8 km an. Bei schlechtem Wetter fällt die mittlere Reiseweite hingegen auf 13,8 km ab. Aufbauend auf den Analyseergebnissen wird eine wetterabhängige Prognose der stündlichen Verkehrsstärke eines gesamten Jahres mittels der folgenden vier alternativen Modellansätze durchgeführt: • Regressionsmodell: Die kalendarischen Ereignisse und das beobachtete Wetter werden durch binäre Variablen in einem linearen Regressionsmodell beschrieben. Für jeden Verkehrsdetektor werden für jeden Wochentag und jede Stunde separate Regressionsmodelle geschätzt und eine Prognose durchgeführt. • Clusterbasiertes Modell: Es werden Netzganglinien, bestehend aus lokalen stündlichen Verkehrsstärkedaten, geclustert. Für jeden Prognosetag eines Jahres wird anhand der kalendarischen Eigenschaften dieses Tages und der beobachteten Wettersituation die repräsentative Netzganglinie eines Clusters zugordnet und unmittelbar als Prognose verwendet. • Verhaltensbasiertes Verkehrsnachfragemodell: Die wetterabhängige Verkehrsnachfragemodellierung erfolgt auf Basis einer wetterabhängigen Verkehrserzeugung und Zielwahl. Dazu werden Wetterregionen im Untersuchungsgebiet definiert und für verschiedene Wettersituationen neue Gesamtverkehrsmatrizen berechnet. Es werden Korrekturfaktoren bezüglich eines Referenzfalls mit durchschnittlichem Wetter erzeugt. • Modellkombination aus clusterbasiertem Modell und Verkehrsnachfragemodell: Bei der kombinierten Modellierung gehen die unabhängig vom Wetter prognostizierten Netzganglinien als Randsummenbedingung in ein Matrixschätzverfahren ein. Die entstehende Matrix wird anschließend mittel der entstandenen Korrekturfaktoren aus dem Verkehrsnachfragemodell an die vorherrschende Wettersituation angepasst. Die Betrachtung der Prognoseergebnisse zeigt, dass für das Regressionsmodell und die Modellkombination die Prognosequalität durch Einbezug des Wetters erhöht werden kann. Als Qualitätsmaß der Modellprognose wird der mittlere GEH-Wert verwendet. Für das clusterbasierte Modell zeigt sich eine etwas geringere Prognosequalität bei Betrachtung des Wetters. Allerdings wird an Samstagen und Sonntagen die Prognosequalität durch die Betrachtung des Wetters im clusterbasierten Modell öfters verbessert als verschlechtert. Die prognostizierten Verkehrsaufkommen werden daraufhin für eine exemplarische Prognose der Verkehrslage auf einem ausgewählten Netzabschnitt mittels logistischer Regression herangezogen. Die Verkehrsaufkommen aller Modellansätze erweisen sich hierbei als signifikante Einflussfaktoren auf die Verkehrslage. Eine Erhöhung des Verkehrsaufkommens führt dabei zu einer Verschlechterung der Verkehrslage. Ebenfalls signifikanten negativen Einfluss auf die Verkehrslage haben Unfallereignisse, ein hoher Fernverkehrsanteil und Regenereignisse. Abschließend werden die vier Modellansätze anhand eines entwickelten Bewertungsverfahrens hinsichtlich Konsistenz, Verwertbarkeit, Flexibilität, Aufwand und Transparenz evaluiert. Das Regressionsmodell und das clusterbasierte Modell weisen trotz geringen Aufwands eine gute quantitative Realitätsnahe auf. Das Verkehrsnachfragemodell und die Modellkombination sind hingegen mit einem hohen Modellierungsaufwand verbunden, besitzen jedoch eine höhere Konsistenz bezüglich der abgebildeten Wirkungszusammenhänge. Sowohl das Verkehrsnachfragemodell als auch die Modellkombination erlauben außerdem im Gegensatz zum Regressionsmodell und zum clusterbasierten Modell eine Maßnahmenuntersuchung und somit eine fundierte Strategieentwicklung für verschiedene Szenarien. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass eine wetterabhängige Prognose des Verkehrsaufkommens mit allen vier Modellansätzen möglich ist. Die Wetterabhängigkeit des Prognosemodells ist jedoch nicht zwingend mit einer Verbesserung der Prognosequalität verbunden. Grundvoraussetzung hierfür ist eine adäquate Modellierung der vermeintlich stärkeren Einflussgrößen, wie z. B. der Urlaubsverkehre. Vor diesem Hintergrund wären einige vertiefende Untersuchungen wünschenswert, z. B. inwieweit die ANPR-Daten genutzt werden können, um überregionale Fahrtenmatrizen abzuleiten und Erkenntnisse zur Prognose der Urlaubsverkehre zu gewinnen.Item Open Access A framework for traffic assignment with explicit route generation(2014) Xiong, Yaohua; Friedrich, Markus (Prof. Dr.-Ing.)Transport assignment models play an important role in the research and practice of transport planning. Traditionally, transport assignment models are link-based, predicting traffic volumes on network links. However, route-based transport assignment models, which work with route sets and determine traffic volumes of routes, became more important in recent years. They support advanced analysis procedures that require route volumes as input, e.g. estimation of OD-matrices and evaluation of intelligent transport systems (ITS). The aim of this research is to develop a general framework for a route-based transport assignment, which emphasizes the quality of the resulting route sets. To achieve this goal, this framework differentiates the assignment procedure into two spate stages. In the first stage, it generates the route sets for all OD-pairs explicitly, and then in the second stage it distributes the travel demand between these routes. With this two-stage structure, a comprehensive route set generation procedure can be incorporated considering specific constraints. In order to generate realistic route sets, it is essential to have a clear definition of the quality of route sets. After examining the assumptions on the travellers’ behaviour in identifying and choosing routes, a set of indicators is introduced to quantify the quality of route sets. These indicators concern two aspects of the quality of route sets: the quality of individual routes and the composition of route sets. Constraints such as global detour factor, local detour factor, local optimal threshold for route sections and road hierarchical index are introduced to ensure the quality of individual routes while constraints such as choice set size and minimal dissimilarity address the composition of route sets. With these indicators in place, a two-stage route set generation procedure is developed to generate route sets whose quality satisfies certain constraints. The first stage employs the branch-and-bound technique to enforce the constraints on individual routes. For a given OD-pair, it enumerates all possible routes systematically and discards routes whose indicators do not satisfy the constraints. The second stage enforces the constraints on the route set composition. It produces route sets that contain a given number of routes where the routes are dissimilar with each other. Using the route set generation method a framework for distributing travel demand on given route sets is presented. It applies a nested logit model that takes advantages of the hierarchical structure of the route choice sets. For the feedback between route choice and route travel time it uses a simple convergence procedure based on successive average. A pilot implementation of this assignment framework is developed and some implementation issues such as network pre-processing are discussed. The pilot implementation is validated with a small test network and a larger test case in the Munich region. Here the generated route sets are compared with observed route sets. The result shows that the framework is capable of reproducing observed route sets with sufficient accuracy and that it is flexible enough to be calibrated for different situations.Item Open Access Einfluss von Streckenbeeinflussungsanlagen auf die Kapazität von Autobahnabschnitten sowie die Stabilität des Verkehrsflusses(2003) Schick, Peter; Kühne, Reinhart D. (Prof. Dr. rer. nat.)Mit zunehmender Verkehrsbelastung des Straßennetzes und gleichzeitigem Rückgang der finanziellen Mittel werden Möglichkeiten zu einer Steigerung der Kapazität von Autobahnen mit betrieblichen Maßnahmen zunehmend von Bedeutung. In Deutschland wird dafür das Konzept der Beeinflussung des Verkehrs mittels variablen Geschwindigkeitsbeschränkungen und verkehrlichen Anordnungen verfolgt. Während die Erfolge dieser Anlagen bei der Senkung der Unfallzahlen durch mehrere Untersuchungen belegt sind, liegen wenige Kenntnisse über die Auswirkungen auf die Kapazität vor. Einzelne, zum Teil lange zurück liegende Untersuchungen berichten von einer geringen Steigerung der maximalen Verkehrsstärke und lassen Stabilisierungswirkungen des Verkehrsflusses vermuten. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Auswirkungen von SBA auf die Kapazität (max. Verkehrsstärke) und die Leistungsfähigkeit (q-v-Funktion) der Strecke sowie auf die Homogenität und die Stabilität des Verkehrsflusses zu untersuchen. Der Untersuchungsansatz besteht in einer empirischen Betrachtung des Verkehrs-flusses an Mit-SBA- und Ohne-SBA-Strecken. Dabei muss auf eine größtmögliche Vergleichbarkeit aller Einflussfaktoren auf den Verkehrsablauf (Weg-, Umfeld- und Verkehrsbedingungen) geachtet werden. Insgesamt wurden Messdaten von 244 Messquerschnitten an 9 verschiedenen Strecken für einen Zeitraum von in der Re-gel 14 Tagen und in der zeitlichen Auflösung von einer Minute beschafft. Die Untersuchung der Kapazität erfolgt über die Betrachtung der maximalen, empirischen Verkehrsstärke (emp. qmax). Voraussetzung dafür ist, dass an dem jeweiligen Querschnitt im Untersuchungszeitraum die Verkehrsnachfrage die Kapazität überschritten hat. Als Ergebnis ergeben sich weitgehend gleiche Kapazitäten für beeinflusste und unbeeinflusste Streckenabschnitte. Im Rahmen dieser Untersuchung kann also keine kapazitätssteigernde Wirkung von SBA festgestellt werden. Diese Aussage gilt für die - bei einem Vergleich verschiedener Streckenabschnitte erreichbaren - Genauigkeit von wenigen Prozent. Die gleiche Aussage ergibt sich bei der Untersuchung der Leistungsfähigkeit (q-v-Funktion). Hier kann im Rahmen der Untersuchungsgenauigkeit ebenfalls keine Steigerung nachgewiesen werden. Dies gilt nicht für SBA, die die Funktion der temporären Standstreifenfreigabe bein-halten. Hiermit sind deutliche Steigerungen bei der Kapazität und der Leistungsfähigkeit erzielbar. Die Untersuchung der Homogenität des Verkehrsablaufs zeigt deutliche Harmoni-sierungswirkungen von SBA. An beeinflussten Streckenabschnitten ist die Vertei-lung des Verkehrs auf die Fahrstreifen gleichmäßiger. Insbesondere wird der „Linksfahrer-Effekt“, also die Überfüllung des linken Fahrstreifens bei gleichzeitiger Unterauslastung des rechten und mittleren Fahrstreifens, reduziert. Für die Untersuchung der Stabilisierungswirkung wurde eine neue Methode entwi-ckelt, die Phasenübergänge vom freien in den stockenden Verkehr ermittelt und in Bezug zur Verkehrsstärke setzt. Dazu wird der „signifikante Verkehrszusammenbruch“ definiert. Dieser wird als ein Abfallen der Geschwindigkeit um mindestens 15 km/h in einem Zeitraum von maximal 5 Minuten beschrieben. Weitere Randbedingungen stellen sicher, dass zufällige Schwankungen des Verkehrsablaufs ausgefiltert werden. Als Ergebnis zeigt sich eine deutlich geringere Zusammenbruchswahrscheinlichkeit an beeinflussten Strecken. SBA stabilisieren demnach den Verkehr und halten den Verkehrsfluss nahe der Kapazitätsgrenze länger aufrecht. Mit Hilfe des EWS-Bewertungsverfahrens werden die Reisezeitersparnisse für die Verkehrsteilnehmer in monetäre Einheiten umgerechnet und auf den allgemeinen Anwendungsfall übertragen. Zusätzlich wird der Nutzen quantifiziert, der sich aus Reisezeitersparnissen bei einem Wegfall einer statischen Geschwindigkeitsbegrenzung und durch eine temporäre Standstreifenfreigabe ergibt. Schließlich werden Vorschläge zur Optimierung des Steuerungsprogramms von Streckenbeeinflussungsanlagen im Hinblick auf die Stabilisierung eines Verkehrsflusses gegeben. Da Verkehrszusammenbrüche wegen ihrer probabilistischen Eigenschaften auch mit einer detaillierter Messung des Verkehrsflusses nicht vorhersehbar sind, sind verkehrsabhängige Steueralgorithmen wenig geeignet, um Verkehrszusammenbrüche zu vermeiden. Daher wird die zusätzliche Implementierung festzeitgesteuerter Harmonisierungsprogramme vorgeschlagen, die z.B. im regelmäßig auftretenden Berufsverkehr zur Steigerung der Wirksamkeit von SBA bei der Stauvermeidung eingesetzt werden könnten. Dies sollte verbunden werden mit einer verbesserten Information der Verkehrsteilnehmer (z.B. Hinweistafeln) aber auch mit einer verstärkten Überwachung des Befolgungsgrads.Item Open Access Mikroskopische Engpassanalyse bei eisenbahnbetriebswissenschaftlichen Leistungsuntersuchungen(2015) Li, Xiaojun; Martin, Ullrich (Prof. Dr.-Ing.)Die Engpassanalyse ist eine der wichtigsten Aufgaben bei eisenbahnbetriebswissenschaftlichen Leistungsuntersuchungen in allen Planungsphasen, weil die Betriebsqualität und Kapazität der Infrastruktur durch Engpässe im Eisenbahnnetz stark beeinflusst werden können. Da Engpässe häufig in Infrastrukturbereichen mit komplexen Gleisstrukturen entstehen, beschränkt die hiermit verbundene hohe Berechnungskomplexität die Entwicklung in diesem Forschungsgebiet seit längerer Zeit. Mit Unterstützung der modernen Rechentechnik heutzutage kann die Beschränkung durch die Anwendung von passenden Werkzeugen und innovativen Bewertungsansätzen überwunden werden. In der vorliegenden Arbeit wurde die simulative Methode zur mikroskopischen Engpassanalyse basierend auf einem neuen mikroskopischen Infrastrukturmodell entwickelt, die umfangreiche Aussagen über Engpässe und deren Ursachen unabhängig von der Komplexität der Infrastruktur und des Betriebsprogramms liefert. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der mikroskopischen Lokalisierung von Engpässen und Bestimmung von deren Ursachen bei der Nutzung der simulativen Methode. Es wird der Zusammenhang von lokalen Engpässen im Untersuchungsraum und dem globalen Leistungsverhalten aus vorhandenen Forschungsbeiträgen diskutiert und darüber hinaus die Korrelation der Wirkung von Engpässen und den mutmaßlichen Ursachen untersucht. Um die tatsächlichen Ursachen von Engpässen festzustellen, wird die Wirkung der Behinderungsfortpflanzung infolge des Zusammenwirkens von Infrastrukturabschnitten und Zugfahrten in dieser Arbeit berücksichtigt. Dabei wurden wichtige neue Erkenntnisse gewonnen: Zur präzisen Lokalisierung von Engpässen wurde ein neuer Ansatz entwickelt, der auf einem mikroskopischen Infrastrukturmodell basiert, das insbesondere für die simulative Methode geeignet ist. Bei diesem Ansatz zur Lokalisierung von Engpässen wird der Einfluss der zunehmenden Behinderungen an einzelnen Infrastrukturabschnitten auf das Leistungsverhalten des gesamten Untersuchungsraums berücksichtigt. Die Behinderungen an Engpässen werden mit der Kenngröße „Nicht erfüllbare Belegungswünsche“ (NEB) und deren Zuwachs mit der neuen Kenngröße „NEB-Zuwachsrate“ (Zuwachsrate der Nicht erfüllbaren Belegungswünsche) dargestellt. Die beiden Kenngrößen werden als Kriterien für die Lokalisierung von Engpässen in der vorliegenden Arbeit verwendet. Mit dem Ansatz werden nicht nur wirksame, sondern auch potenzielle Engpässe im Untersuchungsraum identifiziert. Darüber hinaus wird der maßgebende Engpass mit einer hohen, für die praktische Anwendung hinreichenden Wahrscheinlichkeit bestimmt. Um zu beantworten, durch welche Ursachen die lokalisierten Engpässe ausgelöst werden, wird die Fortpflanzung von Behinderungen anhand der Wechselwirkung von Zugfahrten und Infrastrukturabschnitten untersucht. Darauf basierend wurde ein Suchalgorithmus entwickelt, mit dem die tatsächlichen Ursachen der Engpässe entlang der Fahrwege lokalisiert werden können. Auf diese Weise wird festgestellt, wo sich die Ursachen genau befinden und, ob diese durch eine ungeeignete Nutzung der Infrastruktur oder einer mangelhaften Dimensionierung bzw. Gestaltung der Infrastruktur begründet sind. Die Einflussfaktoren auf die Entstehung von Engpässen werden zusammengestellt, und es können geeignete Maßnahmen zur Entschärfung der Engpässe abgeleitet werden. In der vorliegenden Arbeit, die im Kontext des DFG-Forschungsprojekts „Entwicklung einer simulationsbasierten Methodik zur ursachenbezogenen Engpassbewertung komplexer Gleisstrukturen in spurgeführten Verkehrssystemen unter Berücksichtigung stochastischer Bedingungen“ entstanden ist, wird die vorhandene makroskopische Bewertung bei Leistungsuntersuchungen mit der neu entwickelten mikroskopischen Engpassanalyse ergänzt, so dass eine allgemeingültige umfassende Leistungsuntersuchung innerhalb eines Bewertungsprozesses möglich ist.Item Open Access Modellierung und Optimierung des Verkehrsablaufs in Evakuierungssituationen(2014) Keller, Katrin; Friedrich, Markus (Prof. Dr.-Ing.)Thema der vorliegenden Dissertation ist die Modellierung und Optimierung des Verkehrsablaufs in Evakuierungssituationen. Mehrere Katastrophenereignisse in den vergangenen Jahren führten zu großräumigen Evakuierungen. Bereits im Vorfeld von Katastrophen werden Evakuierungspläne ausgearbeitet, um auf die mit der Evakuierung einhergehenden organisatorischen und logistischen Herausforderungen vorbereitet zu sein. Bei der Aufstellung von Evakuierungsplänen werden Verkehrsmodelle verwendet. Sie dienen zur Berechnung des im Evakuierungsfall zu erwartenden Verkehrsaufkommens und zur Lokalisierung von Engpässen im Verkehrsnetz. Die verwendeten Modelle können jedoch den Evakuierungsprozess nur vereinfacht abbilden. Das Verhalten der betroffenen Personen in der Sondersituation Evakuierung wird beispielsweise meist nicht berücksichtigt. Auch wird in vielen Modellen angenommen, dass Betroffene die Evakuierung von der Wohnung aus antreten und sich direkt in Sicherheit bringen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, typische verkehrliche Verhaltensweisen von Evakuierenden im Verkehrsmodell abzubilden. Die dafür notwendigen Verhaltens-parameter werden aus Verhaltensuntersuchungen (z. B. Haushaltsbefragungen zum Mobilitätsverhalten) abgeleitet. Der Aufenthaltsort der Betroffenen zu Beginn der Evakuierung wird mittels eines Alltagsnachfragemodells berechnet. Speziell für Evakuierungen aufgrund von Hochwasser werden über eine neu entwickelte Schnittstelle Angaben zur Befahrbarkeit von Straßenabschnitten zeitdynamisch in das Evakuierungsverkehrsmodell integriert. Auf diese Weise werden Streckenabschnitte im Modell erst gesperrt, wenn Straßen in der Realität überflutet sind. Im Ergebnis liefert das Evakuierungsverkehrsmodell zeitscheibenfeine Informationen zu Verkehrsbelastungen und zur Lage von Engpässen im Straßennetz während einer Evakuierung. Das Modell berücksichtigt dabei die Tageszeit und die Vorwarnzeit der Evakuierung. Durch die verfeinerte Abbildung des Evakuierungsablaufes wird die Prognose-genauigkeit erhöht. Optimierte Maßnahmen zur Beschleunigung des Evakuierungs-ablaufes können identifiziert werden. Zur weiteren Anpassung an die Realität müssten die Modellierungsergebnisse mit einem realen Evakuierungsereignis verglichen und die ermittelten Parameter validiert und kalibriert werden.Item Open Access Methodik zur Planung und Steuerung der Kommissionierung in der logistischen Produktion des Versandhandels(2007) Logemann, Ulrich; Wehking, Karl-Heinz (Prof. Dr.-Ing.)Das Institut für Fördertechnik und Logistik der Universität Stuttgart (IFT) beschäftigt sich seit Anfang 1999 mit Fragen der Abwicklung des physischen Warenstroms der so genannten Güter des täglichen Bedarfs. Dieser Forschungsschwerpunkt des Institutes begründet sich damit, dass auf Basis der immer wichtiger werdenden Frage der Abwicklung des Materialflusses, gerade für den Bereich der Belieferung des Endkunden mit Gütern des täglichen Bedarfs erhöhter Forschungsbedarf notwendig ist, um betriebswirtschaftlich sinnvolle Dienstleistungen am Markt offerieren zu können. Dies betrifft unmittelbar den Bereich des Versandhandels, da hier die Logistik geprägt ist von der überwiegend vorherrschenden Geschäftsbeziehung Business to Customer (B2C). Gerade bei den so genannten Universalversendern steht die Logistik aufgrund des hohen, täglich abzuarbeitenden Sendungsaufkommens (bis zu 100.000 Kundensendungen/Tag) und einer sehr großen Anzahl von verschiedenen Artikeln (Artikelspektrum größer 200.000 Artikelpositionen) bei gleichzeitigem Trend zur immer schnelleren bzw. zeitgenaueren Kundenbelieferung vor der Aufgabe, einen nach Menge und Struktur nicht vorhersagbaren Sendungseingang möglichst wirtschaftlich abzuarbeiten. Die vorliegende Arbeit stellt einen neuen, mehrstufigen Ansatz vor, die Sendungen des Versandhandels systematisch zu strukturieren und als frei definierbare Arbeitspakete (Serien) in die logistische Bearbeitung (Kommissionierung) einzusteuern. Stufe 1: Klassifizierung der Sendungen Unmittelbar nach der Sendungsübernahme in die logistische Produktionssteuerung wird allen Sendungen aufgrund ihrer inneren Struktur ein Sendungstyp zugeordnet Stufe 2: Serienbildung Im logistischen Produktionssteuerungssystem können verschiedene Serientypen hinterlegt werden. Für jeden Serientyp erfolgt eine Festlegung, welche Sendungstypen (siehe Stufe 1) in die Serie Eingang finden. Bei der Serienbildung greift je nach Serientyp die Verarbeitung auf die (frei definierte) Anzahl von Sendungstypen zu und fasst einzelne Sendungen gemäß den vom Benutzer vorgegebenen Parametern zu Abarbeitungsmengen (Serien) zusammen. Stufe 3: Fahrplanbildung Die Fahrplanbildung erfolgt für einen definierten Abarbeitungszeitraum (Schicht / Tag). Ergebnis der Fahrplanbildung ist ein abarbeitungsfähiger Fahrplan. Dieser legt die Reihenfolge der verschiedenen Serien fest, die über eine Abwicklungslinie pro Tag oder Schicht abgearbeitet werden. Um die neue Serienbildung für die Logistik handhabbar zu machen, wurde das neue Verfahren in ein DV-System implementiert, welches die Schnittstellen zu den bisherigen Systemen in der Logistik bereitstellt, die Sendungen in ihrer Gesamtheit verwaltet und den Prozess der logistischen Abwicklung steuert. Basierend auf diesem mehrstufigen Verfahren der Verarbeitung der Kundensendungen wurden zusätzlich Prozesse zur Produktivitätssteigerung implementiert. Sie greifen konsequent dort ein, wo in einem manuellen Kommissionierprozess personeller Aufwand reduziert oder vermieden werden kann. Über Systemfunktionalitäten können eine Vereinfachung der Abläufe bei Abweichungen und Fehlern im Kommissionierprozess, eine Vermeidung von technischen oder personellen Engpasssituationen in der physischen Abarbeitung sowie eine Reduzierung des Kommissionieraufwandes über eine spezielle Rennerabwicklung auf Basis des aktuell verfügbaren Sendungsvorrates erreicht werden. Der Nachweis der Einsatzfähigkeit des Verfahrens in der logistischen Praxis wurde mit dem Einsatz des Systems in der Logistik Neckermann Versand AG in Frankfurt erbracht. Für den betriebswirtschaftlichen Nachweis wurde der Personaleinsatz über den Realisierungszeitraum betrachtet und über eine Kennziffer abgebildet. Einsparungseffekte aus Parallelprojekten (z.B. Umbau des Warenausganges oder Reorganisationsmaßnahmen im Hängewarenlager) wurden aus der Gesamtbetrachtung eliminiert. Die qualitativen Verbesserungen im Materialfluss konnten über die Entwicklung des Anteils an Differenzpaketen in der physischen Abwicklung nachgewiesen werden. Die Arbeit beschreibt ausführlich Konzeption, Entwicklung und Umsetzung des Verfahrens der Serienbildung und der Methodik zur Planung und Steuerung der Kommissionierung in der logistischen Produktion. Sie wurden am Beispiel des Versandhandels entwickelt, da hier aufgrund der Randbedingungen des Geschäftsmodells eine Komplexität in der physischen Abwicklung vorliegt, die in anderen Bereichen in dieser Form nicht gegeben ist. Aufgrund der dargestellten Einsatzmöglichkeiten ist das Verfahren auf alle logistischen Abwicklungen übertragbar, die eine Erzeugung von Kundensendungen zur Zielsetzung haben.Item Open Access Entwurf und Bewertung von Verfahren zur Verkehrslenkung in WDM-Netzen(2002) Späth, Jan; Kühn, Paul J. (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Es werden Verfahren zur Wegesuche und Ressourcen-Belegung in Netzen mit WDM-Technik (WDM: Wavelength Division Multiplex, Wellenlängenmultiplex) entworfen und bewertet.Item Open Access Development of a stochastic optimization approach to determine cost-efficient environmental protection strategies : case study of policies for the future European passenger transport sector with a focus on rail-bound and on-road activities(Stuttgart : Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, 2019) Schieberle, Christian; Friedrich, Rainer (apl. Prof. Dr.-Ing. habil.)Recurrent violation of air quality standards detected at measuring stations worries city authorities across Europe. Accompanied by the recent disclosure of large-scale irregularities in real driving vehicle emissions air pollution control has nowadays taken on greater significance than ever before. Decision-makers aim to reduce the amount adverse effects of polluted air and climate change simultaneously by implementing proper legislation. However, they face severe uncertainties when estimating both people’s response to policies and the resulting environmental impact. Obviously, this imposes risk on achieving the desired effect. Furthermore, failure to succeed in reducing the adverse impacts lowers acceptance of policies among the general public. Recent studies in this field do not sufficiently account for this risk and ignore a decision-maker’s level of risk-aversion when recommending policies: While some of the studies acknowledge the existence of large uncertainties in impact estimation, they do not adequately incorporate current knowledge in the analysis. Some studies use expected values only during the optimization approach which leads to results that cannot be considered recommendations for risk-averse decision-makers. Other approaches deliberately overestimate costs in the presence of uncertainty and even exclude uncertain aspects of the assessment entirely from the analysis. A stochastic optimization approach to determine cost-efficient environmental protection strategies via cost-benefit analysis (CBA) is developed in this thesis. Furthermore, it is integrated into a novel modelling framework that incorporates uncertainty of environmental impacts as well as uncertainty of people’s response to policy in a consistent manner. Policy intervention is modelled via implementation of both technical and non-technical measures. A case study is conducted, and its results are presented and discussed. It investigates how further improvements can be achieved in the passenger transport sector of the 28 EU member states plus Norway and Switzerland.