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Foto von Eszter Kalló © Urheberrecht: ISAC

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Neue Ansätze der Verkehrsmodellierung unter Berücksichtigung komplexer Geometrien und Daten

  Kreuzung aus der Vogelperspektive Urheberrecht: © ISAC

Problemstellung

Der traditionelle Ansatz der Verkehrssicherheitsanalyse – basierend auf historischen Unfalldaten – unterliegt der Restriktion, dass sich eine ausreichende Anzahl von Unfällen ereignet haben muss, um entsprechende Unfallhäufungsstellen identifizieren und geeignete Maßnahmen ergreifen zu können. Die prädiktiven Möglichkeiten des traditionellen Ansatzes sind daher begrenzt und sollten um andere Möglichkeiten wie modellgestützte Vorhersagen erweitert bzw. durch Verkehrssicherheitsanalysen mit Sicherheitsindikatoren ersetzt werden.
Die Verkehrsmodellierung bietet durch die modellgestützte Vorhersage die Möglichkeit, die Unfallanzahl des untersuchten Streckenabschnitts zu prognostizieren. Während die Modellierung des Verkehrs auf Autobahnstreckenabschnitten weit fortgeschritten ist, sind Modelle für komplexere Geometrien (z.B. Knotenpunkte), die aufgrund des veränderten Fahrverhaltens risikoträchtiger sind, noch nicht im selben Umfang vorhanden.


Projektziel

Ziel dieses Projekts ist es, die bisher gesammelten Erkenntnisse und Daten zum Verkehrsverhalten auf Autobahnabschnitten auf die komplexen Geometrien der Autobahnknotenpunkte zu übertragen. Die neuentwickelten Modelle und numerischen Verfahren sollen mit den bisherigen Ergebnissen kombiniert und um stochastische Ansätze (Unschärfe) ergänzt werden,um schließlich für die gesamte Autobahn ein mehrskaliges stochastisches Verkehrsprognosemodell zu erhalten. Zusätzlich sollen die Sicherheitsindikatoren auf den verflechtenden Verkehr übertragen bzw. weiterentwickelt und mit den unscharfen Parametern vervollständigt werden.


Durchführung

Die Modellbildung auf die drei Ebenen – mikroskopisch, mesoskopisch und makroskopisch –wird durch ein komplexes Konditionierungs- und Kalibrierungsverfahren anhand von mikroskopischen Verkehrsdaten und anhand von Fahrsimulatorstudien durchgeführt. Die mikroskopischen Verkehrsdaten auf Streckenabschnitten und Knotenpunkten sollen teilweise im Projekt erfasst und abgeleitet werden bzw. stehen teilweise von anderen Forschungsprojekten zur Verfügung. Für die Modellbildung unabdingbare stochastische Parameter werdenanhand von Daten aus einer Wetterstation und basierend auf der Analyse von Fahrsimulatorstudien und von den erfassten Verkehrsdaten abgeleitet. Die Sicherheitsindikatoren werden im Hinblick auf verflechtenden Verkehr unter Berücksichtigung der seitlichen Bewegungen und Beschleunigungsverhaltender Fahrzeuge weiterentwickelt und mit stochastischen Parameter erweitert. Im Projekt wird zunächst ein Fahrstreifenwechselmodell auf komplexere Geometrien entwickelt, in das die Sicherheitsindikatoren integriert werden. Dieses Fahrstreifenwechselmodell fließt dann in die kinetischen stochastischen Verkehrsmodelle für Streckenabschnitten und Knotenpunkte ein. Anschließend werden die Modelle anhand der mikroskopischen Verkehrsdaten und weiteren Fahrsimulatorstudien validiert.

  Konzeptskizze zur Bestimmung von Kollisionspunkten Urheberrecht: © ISAC

Auftraggeber

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Kooperation

Institut für Geometrie und Praktische Mathematik, Fakultät für Mathematik, Informatik,Naturwissenschaften der RWTH Aachen University

Bearbeitende

Moritz Berghaus, M. Sc. RWTH
Eszter Kalló, M. Sc.

Jahr der Fertigstellung

2024