• PTV Vissim schafft mehrVerkehrskapazität in Birmingham

    PTV Vissim schafft mehr
    Verkehrskapazität in Birmingham

Mott MacDonald: Birmingham Box Smart Motorways

 

Projekttitel:
Einführung der Birmingham Box Smart Motorways

Auftraggeber:
Highways Agency

Branche/Sektor:
Öffentliche Hand
Auftragnehmer
: Mott MacDonald
Projektlaufzeit:
2008-2010

Projektbeschreibung

Eines der zentralen Probleme auf britischen Straßen ist das hohe Verkehrsaufkommen, das auch in Zukunft weiter zunehmen wird. Eine Möglichkeit, die aus dieser Entwicklung entstehenden Probleme auf kosteneffektive, intelligente und effiziente Weise zu minimieren, ist die Einführung so genannter „Smart Motorways“ (intelligenter Autobahnen) im strategischen Autobahnnetz.

Smart Motorways bilden einen neuen, technisch ausgerichteten Ansatz für die Nutzung unserer Autobahnen, mit dem auf die Verkehrssituation auf den Autobahnen und das daraus resultierende Fahrverhalten reagiert wird. Diese Methode erhöht die Straßenkapazitäten während der Spitzenzeiten, indem das Verkehrsaufkommen durch den variable Geschwindigkeitsbegrenzungen und die Freigabe von Standstreifen gesteuert wird.

Birmingham Box ist ein Autobahnkreuz in der Mitte Großbritanniens, an dem die Autobahnen M5, M6 und M42 zusammentreffen. Die Einführung von Smart Motorways begann mit einem Pilotprojekt auf der M42 und der anschließenden Einrichtung von drei Projekten auf der M6, die die Knoten 4 bis 10A kreuzt.

Smart Motorways in Betrieb auf der M42

Mott MacDonald wurde mit dieser Modellierung beauftragt, um die strategischen und operativen Auswirkungen von Smart Motorways zu prognostizieren. Als Software für die operative Analyse wurde PTV Vissim gewählt, eine Mikrosimulationssoftware, die in der Regel für detaillierte operative Analysen von Knotenpunkten und Fahrzeuginteraktionen eingesetzt wird. In diesem Fall war es jedoch wichtig, dass innovative und benutzerdefinierte Steuerungsmethoden über die COM-Schnittstelle in die Software integriert werden konnten.

Ziel der Smart Motorways-Modellierung war es, die Vorteile des Projekts Birmingham Box Phase 1 und 2 zu bewerten und die Knoten aus Phase 3 zu testen. Wie aus der folgenden Grafik hervorgeht, befanden sich diese Knoten alle auf der M6.

Birmingham Box und die Position der Smart Motorways in Phase 1 und 2

Die wesentliche Herausforderung dieser Studie bestand in der Schaffung eines Werkzeugs, das mit den Vissim-Modellen interagieren kann, um die Smart Motorways effektiv simulieren zu können. Der Smart Motorways-Algorithmus ist komplex und erfordert sowohl das Extrahieren von Daten als auch ihre Erfassung während eines Simulationslaufs. Dafür wurde ein Werkzeug in Microsoft Excel entwickelt, mit dem Anwender die erforderliche Infrastruktur für Smart Motorways (Schleifen und Schilderbrücken) konfigurieren konnen. Dieses Tool konnte interaktiv mit den Vissim-Modellen ausgeführt werden, um den Smart Motorways-Algorithmus anzuwenden.

Bei diesem Algorithmus wurden aus dem Modell alle sechzig Sekunden Geschwindigkeits- und Verkehrsflussinformationen abgerufen und wieder an den aktiven Simulationslauf zurückgegeben, um verschiedene Geschwindigkeitsbegrenzungen einzustellen und den Standstreifen zu schließen bzw. freizugeben.

Folglich konnte das Modell die veränderlichen Geschwindigkeitsbegrenzungen auf der M6 exakt so wiedergeben, wie sie auf den Schilderbrücken der Smart Motorways-Steuerung vorgenommen wurden.

Eine der modellierten Signalbrücken mit variabler Geschwindigkeitsbegrenzung

Weitere Informationen zu den eingesetzten Techniken bei der Programmierung dieses Werkzeugs finden Sie in der Abhandlung „Evaluation of the Benefits of Active Traffic Management Schemes Using Microsimulation Programming“, die auf der europäischen Verkehrskonferenz 2009 vorgestellt wurde, Millard, M/Unwin, P (2009).

Weitere Informationen zur Smart Motorways-Modellierung finden Sie in der Abhandlung „Managed Motorways: modelling and monitoring their effectiveness”, die beim 91. TRB-Jahresmeeting in Washington DC im Januar 2012 vorgestellt und im Transportation Research Record, Band 2278, Seiten 85-94, Van Vuren, T, Baker, J, Ogawa, J, Cooke, D und Unwin, P (2012) veröffentlicht wurde.

Projektergebnisse

Mit den Modellen konnten die Vorteile des Smart Motorways-Projektes Phase 1 und 2 vorhergesagt und an die Highways Agency gemeldet werden.

Phase 3 hatte eine andere Zielsetzung; eine der Studien aus Phase 3 umfasste das Testen verschiedener Knotenlayouts für den M6-Knoten 6 (auch als „Spaghettiknoten“ bekannt) im Rahmen der Smart Motorways-Steuerung.

Das Vissim-Netz umfasste den M6-Knoten 6, den angrenzenden Autobahnabschnitt der M6 und der A38(M) vom M6-Knoten 6 bis zum Stadtzentrum von Birmingham einschließlich der fünf Hauptknoten auf diesem Abschnitt der A38(M). Der modellierte Spaghettiknoten wird in der folgenden Grafik dargestellt.

PTV Vissim-Modell des M6-Knotens 6 – Spaghettiknoten

Die Basismodelle wurden für das Jahr 2008 fertiggestellt und in Übereinstimmung mit den britischen DMRB-Richtlinien und mit Fokus auf dem komplexen Knoten 6 validiert.

Das Basismodell umfasste die Codierung von drei Knoten mit Lichtsignalanlage und einem Richtungswechselsystem, das auf der A38(M) zu Spitzenzeiten aktiviert wird. Die Programmierung zur Steuerung des Richtungswechselbetriebs erfolgte über die COM-Schnittstelle. Das Verkehrsaufkommen wurde mit dem PRISM-Modell prognostiziert, einem strategischen PTV Visum-Modell der Region West Midlands, das von Mott MacDonald und RAND Europe entwickelt und gepflegt wird.

Die Optionsmodellierung umfasste die Codierung von Smart Motorways im Netz sowie die Modellierung verschiedener Knotenentwürfe für 2013 und 2028 mithilfe des o. g. Microsoft-Excel-Werkzeugs. Es wurden Entwürfe mit Verkehrsfluss durch den Knotenpunkt, Sperrflächen und Zwei-Plus-Zwei-Knotenpunkt getestet. Darüber hinaus wurden die Schließung von Fahrbahn 1 für LKW und die Prüfung der Auswirkungen eines Unfalls im Netz bei Smart Motorways-Steuerung modelliert. Diese wurden mit „einfachen“ Modellen ohne Smart Motorways verglichen, und die relativen Stärken und Schwächen der einzelnen Optionen wurden gemeinsam mit Screenshots und Videodateien an den Kunden weitergeleitet.

Schließlich wurde eine Empfehlung für die beste Lösung abgegeben, die ebenfalls darlegte, warum andere Optionen weniger sinnvoll sind. Diese Überlegungen wurden in die Entscheidungsfindung für die Gestaltung des Projekts Phase 3 einbezogen.

Software & eingesetzte Module: PTV Visum, PTV Vissim, COM-Schnittstelle


Mott MacDonald
www.mottmac.com


Highways Agency
www.highways.gov.uk