eJournals Kolloquium Straßenbau in der Praxis 3/1

Kolloquium Straßenbau in der Praxis
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expert Verlag Tübingen
21
2023
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Verkehrskonzeption zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung in Füssen und Schwangau

21
2023
Torsten Heine-Nims
Der Verkehrsablauf in Füssen und Schwangau ist tageszeitlich geprägt von einem hohen, stark schwankenden sowie touristischen Verkehrsaufkommen. Speziell in der Urlaubszeit führen Störungen auf der Autobahn BAB A7 bzw. Blockabfertigung am Grenztunnel zu regelmäßigen Überlastungen, insbesondere im Stadtstraßennetz, aber auch darüber hinaus. Die existierende Umgehung B310/B16 wird kaum angenommen, da z.B. Hinweise auf die Alternativroute mit geringeren Reisezeiten gegenüber der Ortsdurchfahrt fehlen. Hinzu kommen fehlende Informationen zu freien Parkplätzen in den Innenstädten. Somit fließt der Verkehr aufgrund der derzeitigen Lenkungs- und Steuerungsmöglichkeiten eher ungeregelt und unstrukturiert. Im Rahmen der Digitalisierung des Verkehrs sollen geeignete Maßnahmen entwickelt werden, um den Verkehrsablauf durch optimierte lokale und strategische Steuerungsansätze zu verstetigen und besser als bisher zu lenken, bei gleichzeitiger dauerhafter Verringerung von Rückstaus. Als Maßnahmenbestandteil sollen auch dynamische Anzeigen für die Alternativroute über die B310/B16 mit verkehrslenkender Wirkung zur Anwendung kommen. Damit verbunden und über die verkehrliche Wirkung hinausgehend sind Effekte der Reduzierung der Lärm- und Luftschadstoffe. Gleichzeitig werden Maßnahmen zur Digitalisierung von Stellplätzen und zur Besucherstromlenkung umgesetzt, wobei Informationen über freie Stellplätze mittels landesweiter Datenplattform zur Verfügung gestellt werden. Vor diesem Hintergrund wird die Wirksamkeit der angestrebten Maßnahmen mittels einer detaillierten Verkehrsuntersuchung nachgewiesen und aufbauend darauf die verkehrstechnische Gesamtkonzeption zur Maßnahmenumsetzung entwickelt. Schwerpunkt ist ein integrierter Ansatz zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung sowie Informationsvermittlung für den fließenden und ruhenden Verkehr.
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3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 143 Verkehrskonzeption zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung in Füssen und Schwangau Dr.-Ing. Torsten Heine-Nims BERNARD Gruppe ZT GmbH, Stuttgart Zusammenfassung Der Verkehrsablauf in Füssen und Schwangau ist tageszeitlich geprägt von einem hohen, stark schwankenden sowie touristischen Verkehrsaufkommen. Speziell in der Urlaubszeit führen Störungen auf der Autobahn BAB A7 bzw. Blockabfertigung am Grenztunnel zu regelmäßigen Überlastungen, insbesondere im Stadtstraßennetz, aber auch darüber hinaus. Die existierende Umgehung B310/ B16 wird kaum angenommen, da z.B. Hinweise auf die Alternativroute mit geringeren Reisezeiten gegenüber der Ortsdurchfahrt fehlen. Hinzu kommen fehlende Informationen zu freien Parkplätzen in den Innenstädten. Somit fließt der Verkehr aufgrund der derzeitigen Lenkungs- und Steuerungsmöglichkeiten eher ungeregelt und unstrukturiert. Im Rahmen der Digitalisierung des Verkehrs sollen geeignete Maßnahmen entwickelt werden, um den Verkehrsablauf durch optimierte lokale und strategische Steuerungsansätze zu verstetigen und besser als bisher zu lenken, bei gleichzeitiger dauerhafter Verringerung von Rückstaus. Als Maßnahmenbestandteil sollen auch dynamische Anzeigen für die Alternativroute über die B310/ B16 mit verkehrslenkender Wirkung zur Anwendung kommen. Damit verbunden und über die verkehrliche Wirkung hinausgehend sind Effekte der Reduzierung der Lärm- und Luftschadstoffe. Gleichzeitig werden Maßnahmen zur Digitalisierung von Stellplätzen und zur Besucherstromlenkung umgesetzt, wobei Informationen über freie Stellplätze mittels landesweiter Datenplattform zur Verfügung gestellt werden. Vor diesem Hintergrund wird die Wirksamkeit der angestrebten Maßnahmen mittels einer detaillierten Verkehrsuntersuchung nachgewiesen und auf bauend darauf die verkehrstechnische Gesamtkonzeption zur Maßnahmenumsetzung entwickelt. Schwerpunkt ist ein integrierter Ansatz zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung sowie Informationsvermittlung für den fließenden und ruhenden Verkehr. 1. Aufgabenstellung und Zielsetzung Die Verkehrsbelastung in Füssen und Schwangau liegt insbesondere in der Urlaubszeit regelmäßig über der verfügbaren Kapazität des innerstädtischen sowie angrenzenden Straßennetzes. Hieraus resultieren erhebliche Rückstaus im Innenstadtbereich von Füssen, welche z. T. bis nach Schwangau zurückreichen. Die sich einstellenden, verkehrlich nachteiligen Effekte werden verstärkt durch Störungen auf der Autobahn BAB A7 bzw. Blockabfertigung am Grenztunnel. „Hot Spot“ ist der Kaiser-Maximilian-Platz, welcher bereits in 2018 mit 24.000 Fahrzeugen belastet war und über den bis 2030 lt. Prognose bis zu 30.000 Fahrzeugen abgewickelt werden müssen. Wesentliches Problem in diesem Zusammenhang ist, dass der Verkehr aufgrund der derzeitigen Steuerungsmöglichkeiten in Füssen ungeregelt, ungesteuert und unstrukturiert fließt. Dem sich einstellenden unstetigen und z.T. stark stauenden Verkehrsablauf kann kaum entgegengewirkt werden, da Hinweise zur Befolgung der alternativen Verkehrsführung auf der Umgehungsstraße B310/ B16 (z. B. durch eine bedarfsgerechte dynamische Beschilderung) nicht verfügbar sind. Darüber hinaus fehlen lenkende und steuernde Maßnahmen zur Verkehrsverstetigung an den Knotenpunkten sowie deren Koordinierung (siehe Abbildung 1). Navigationssysteme weisen zur Stauumfahrung zudem die Durchfahrt durch Wohngebiete und den Innenstadtbereich aus. Abb. 1: Knotenpunkte im Vorzugsstraßennetz von Füssen und Schwangau Vor diesem Hintergrund hat die Stadt Füssen eine Projektskizze „Das Füssener Verkehrskonzept“ erstellt. Diese Projektskizze wird hinsichtlich eines integrierten und modularen Gesamtsystems zur Verkehrslenkung und -steuerung weiter konkretisiert sowie weitere verkehrliche Maßnahmen im Detail entwickelt. Schwerpunkt ist ein gesamtheitlicher Ansatz zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung sowie Informationsvermittlung für den fließenden und ruhenden Verkehr. Die damit verbundenen Ziele bestehen in der Verstetigung des Verkehrsflusses durch optimierte lokale und strategische Steuerungsansätze an den Lichtsignalanlagen sowie im gesamten Vorzugsstraßennetz. Darüber hinaus umfassen die Maßnahmen digitale Lösungsansätze zur Ver- 144 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 Verkehrskonzeption zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung in Füssen und Schwangau meidung von Parksuchverkehr sowie die dynamische Anzeige der Alternativroute im Straßennetz mit verkehrslenkender Wirkung zur verbesserten Nutzung der Umgehungsstraße B310/ B16. 2. Methodisches Vorgehen und Grundlagen Im Rahmen einer verkehrstechnischen Untersuchung sollen zunächst die erzielbaren verkehrlichen Wirkungen abgeschätzt werden. Dies erfolgt durch Analyse der gegenwärtigen Situation und auf bauend darauf entwickelten Überlegungen, mit welchen verkehrslenkenden und -steuernden Maßnahmen eine verbesserte Verkehrsabwicklung sowohl des alltäglichen Verkehrs als auch bei störungsbedingten Ereignissen, wie Blockabfertigung, Tunnelsperrung oder touristischer Mehrverkehr erreicht werden kann. Die Maßnahmenkonzeption sieht vor: • bedarfsgerechte bauliche Anpassungen an einzelnen Knotenpunkten • Erstellung verkehrsabhängiger und koordinierter Lichtsignalsteuerungen für das Vorzugsstraßennetz. Bauliche Maßnahmen an mehreren Knotenpunkten im Stadtgebiet von Füssen umfassen Anpassungen an der Knotenpunktgeometrie, wie Spuraufweitung zur Trennung der Links- und Rechtsabbieger, Verlängerung von Abbiegefahrstreifen sowie Anpassung der Signaltechnik bzw. Vorfahrtregelung (siehe Abbildung 2). Abb. 2: Geometrische Anpassungen an Knotenpunkten (Beispiele) Neben den baulichen Anpassungen erfolgt eine Neuplanung bzw. Überplanung aller Lichtsignalsteuerungen. Wesentlich beim zu entwickelnden Steuerungskonzept ist, das dieses dem Netzzusammenhang der Lichtsignalanlagen Rechnung trägt, d.h. eine koordinierte Verkehrsabwicklung zur Verstetigung des Verkehrsflusses zum Inhalt hat. Gleichzeitig sollen die auf die tageszeitlichen Anforderungen ausgerichteten Umlaufzeiten und Grünzeiten, welche sich aus den tageszeitlich unterschiedlichen Belastungen im Straßennetz ergeben, berücksichtigt werden (siehe Abbildung 3). Dies gilt auch für Lastprogramme in Folge von störungsbedingten Ereignissen, wobei es hier insbesondere um die Abwicklung des Mehrverkehrs hinsichtlich der Umgehungsstraße B310/ B16 geht. Um die gegebenen Wechselwirkungen zwischen den Verkehrsanlagen geeignet abbilden und bewerten zu können, erfolgt die Verkehrsuntersuchung anhand einer mikroskopischen Verkehrsflusssimulation. Abb. 3: Koordinierung stadteinwärts (Weg-Zeit-Diagramm) [2] Hierbei werden einerseits die bestehende Situation und andererseits zur Leistungssteigerung die vorgesehenen geometrischen Anpassungen an den Knotenpunkten sowie die steuerungstechnischen Maßnahmen detailliert im Modell abgebildet. Beide Zustände können somit differenziert und vergleichend (z.B. unterschiedliche Belastungsszenarien) bewertet werden. Die Bewertung der Verkehrsabläufe erfolgt auf der Grundlage der mittels des Simulationsmodells gemessenen verkehrstechnischen Kenngrößen, wie Wartezeiten und den daraus abgeleiteten Qualitätsstufen nach HBS 2015 [1] sowie Rückstaulängen und Anzahl der Halte. Grundlage der mikroskopischen Verkehrsflusssimulation bildet eine realitätsnahe Abbildung der Gegebenheiten vor Ort sowie das zu berücksichtigende Verkehrsaufkommen, das auf aktuell erhobenen Verkehrsmengen basiert. Aufgrund der Covid-19- Pandemie werden Hochrechnungen aus älteren Verkehrserhebungen, z.B. BAYIS 2015 herangezogen und ein Korrekturfaktor angewendet. Abbildung 4 verdeutlicht die Veränderung des Verkehrsaufkommens in der Covid-Zeit sowie beim Lockdown im Jahre 2021 für die maßgebende Spitzenstunde am Abend am Beispiel des Prinzregentenplatzes. Im Rahmen der mikroskopischen Verkehrsflusssimulation werden mit Blick auf die Beurteilung sowie die praktische Umsetzung und Anwendung der vorgesehenen baulichen und steuerungstechnischen Maßnahmen unterschiedliche Szenarien betrachtet: • Szenario 1: Bestandsverkehrsaufkommen 2021 (ohne Umleitungsverkehr und ohne Maßnahmen) • Szenario 2: Bestandsverkehrsaufkommen 2021 (mit Umleitungsverkehr und ohne Maßnahmen) • Szenario 3: Bestandsverkehrsaufkommen 2021 (mit Umleitungsverkehr und mit Maßnahmen) 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 145 Verkehrskonzeption zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung in Füssen und Schwangau Abb. 4: Dimensionierungsverkehrsmengen Kfz-Verkehr (davon 8 % Schwerverkehr) - abends 16-17 Uhr (Beispiel Prinzregentenplatz) 3. Ergebnisse der verkehrstechnischen Untersuchung Die Ergebnisse der mikroskopischen Verkehrsflusssimulation für Szenario 1 zeigen, dass die sich einstellenden verkehrlichen Abläufe als leistungsfähig mit der Qualitätsstufe D nach HBS 2015 und besser bewertet werden können. An einigen Knotenpunkten haben einzelne Fahrbeziehungen eine zum Teil starke Tendenz zur Qualitätsstufe E nach HBS 2015. Die auftretenden Rückstaulängen sind zwar temporär, gehen aber z.T. signifikant über die bestehenden Aufstellflächen hinaus. Grund hierfür ist auch die unzureichende Koordinierungswirkung zwischen den Lichtsignalanlagen. In weiterführenden Betrachtungen (Szenarien 2 und 3) wird untersucht, welche Leistungsfähigkeit im Falle einer Umleitung aufgrund störungsbedingter Ereignisse, z.B. Blockabfertigung, Tunnelsperrung oder touristischer Mehrverkehr, unter Annahme der Verlagerung eines Teils des Verkehrsaufkommens auf die Umgehungsstraße (B310/ B16), erreicht werden kann (siehe Abbildung 5). Mittels iterativen Vorgehens wird die Verkehrsbelastung in beiden Richtungen im Zuge der Umleitungsstrecke (Umgehungsstraße B310/ B16) erhöht. Hierbei zeigt sich bezüglich des Szenario 2, dass - unabhängig von den baulichen und steuerungstechnischen Maßnahmen - die Lastprogramme bis zu 200 Kfz/ h je Richtung zusätzlich leistungsfähig abwickeln können. Zu keinem Zeitpunkt stellen sich signifikante Beeinträchtigungen ein. Bei 300 zusätzlichen Kfz/ h je Richtung (und ohne Maßnahmen) erreichen einige Knotenpunkte im Zuge der Umgehungsstraße B310/ B16 die Leistungsfähigkeitsgrenze bzw. geht die Belastung darüber hinaus. Im Innenstadtbereich entsteht je nach Lastrichtung ein ähnliches Bild. Unter Hinzuziehung der baulichen und steuerungstechnischen Maßnahmen in Szenario 3 stellt sich auch bei einer Belastung von 300 zusätzlichen Kfz/ h je Richtung eine leistungsfähige Verkehrsabwicklung ein, mit mindestens der Qualitätsstufe C nach HBS 2015 und bei nur wenigen Fahrbeziehungen an einzelnen Knotenpunkten die Qualitätsstufe D nach HBS 2015. Abb. 5: Umleitungstrecke B310/ B16 - z.B. bei Blockabfertigung, Tunnelsperrung oder touristischer Mehrverkehr (grün) Für Szenario 1-3 verdeutlichen die ermittelten Ergebnisse bezüglich der Umleitungsstrecke (siehe Tabelle 1), dass sich die mittleren Reisezeiten um bis zu 5 Minuten, die Anzahl der Halte in östlicher Richtung auf rund ein Drittel und die Verlustzeiten deutlich reduzieren. D.h., dass mit den vorgesehenen Maßnahmen eine Verbesserung der derzeitigen täglichen Situation im Stadtstraßennetz von Füssen und Schwangau erzielt werden kann. Tabelle 1: Vergleich von Simulationsszenarien mit und ohne Maßnahmen Über 300 Kfz/ Stunde und je Richtung hinaus ist im gesamten Netz keine Leistungsfähigkeit mehr gegeben (verschiedene Knotenpunkte erreichen lediglich die Qualitätsstufe F nach HBS 2015). Verursacht durch die hohe Verkehrsbelastungen resultieren lange Rückstaus und Wartezeiten, welche deutlich über den verfügbaren Kapazitäten liegen. In diesem Zusammenhang zeigt sich, dass die Kapazität der Lechbrücke aufgrund ihres Ausbauzustandes maßgebend ist. Ausgehend von den Untersuchungsergebnissen erfolgt die verkehrstechnische Gesamtkonzeption zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung in Füssen und Schwangau. 146 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 Verkehrskonzeption zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung in Füssen und Schwangau 4. Realisierungskonzept Über die in der Simulationsuntersuchung nachgewiesenen Maßnahmenwirkungen hinaus können weitere Verbesserungen der Leistungsfähigkeit, insbesondere im innerstädtischen Straßennetz, erreicht werden. Diese sollen zu einem gesamthaften und mit Blick auf die intelligente und nachhaltige Verkehrslenkung und -steuerung integrierten Lösungsansatz beitragen. Daher werden zusätzliche bzw. ergänzende Maßnahmen zur Anwendung vorgesehen: • Strategische Steuerung über zusätzliche Detektoren (siehe Abbildung 6) • Zuflussdosierung an neuralgischen Punkten, um die Innenstadt zu entlasten (Dies dient insbesondere der verbesserten Bedienung von Binnenfahrten, der Luftreinhaltung und der Reduzierung der Lärmbelastung.) • Dynamische Verkehrsinformationstafeln zur Ausweisung der Umleitungsstrecke (siehe Abbildung 7 sowie Abbildung 8a und 8b) • Verbindung der technischen Einrichtungen mit einem Verkehrsrechner • Optimierung des Parkleitsystems. Abb. 6: Messstellenkonzeption zur Strategiesteuerung Auf Grundlage des erweiterten Detektionsnetzes werden strategische Steuerungseingriffe konzipiert und an den Lichtsignalanlagen umgesetzt, insbesondere zur Zuflussdosierung im Sinne einer stadtverträglichen Verkehrsabwicklung. Darüber hinaus kann durch die netzweite Erfassung der Verkehrssituation ein signifikanter Anteil des Durchgangsverkehrs durch die geplanten dynamischen Anzeigen auf die Alternativroute (Umgehungsstraße B310/ B16) verlagert werden. Die Ansteuerung der installierten technischen Einrichtungen vor Ort erfordert die zentralseitige Datenauswertung und -auf bereitung sowie Informationsbereitstellung, welche durch die Verbindung mit einem Verkehrsrechner erfolgt. Ein weiterer wesentlicher Aspekt für eine verbesserte Verkehrssituation im innerstädtischen Bereich bildet die Optimierung des Parkleitsystems. Hierbei werden über das Förderprogramm „Tourismus in Bayern - Fit für die Zukunft“ Maßnahmen zur Digitalisierung von Stellplätzen und zur Besucherstromlenkung umgesetzt - Vermeidung von Parksuchverkehr. Zudem sollen Informationen über freie Stellplätze mittels landesweiter Datenplattform zur Verfügung gestellt werden. Abb. 7: Konzeption Verkehrsinformationstafeln Abb. 8a: Anzeigeninhalte - Standort 1 Abb. 8b: Anzeigeninhalte - Standort 2 Diese zusätzlichen Maßnahmen stellen eine zielgerichtete Erweiterung des Maßnahmenbündels dar und ermögliche die bedarfsgerechte und ergebnisorientierte Umsetzung der verkehrslenkenden und -steuernden Lösungen. 5. Fazit und Ausblick Im Rahmen der durchgeführten Verkehrsuntersuchung mittels mikroskopischer Verkehrsflusssimulation konnte nachgewiesen werden, dass für die Städten Füssen und Schwangau eine wesentliche Verbesserung des Verkehrsablaufes im Innenstadtbereich bzw. des Vorzugsstraßennetzes erzielt werden kann. Diese bestehen aus verkehrslenkenden sowie -steuernden Maßnahmen und schließen strategische Steuerungen (dynamische Anzeigen für die Alternativroute) sowie lokale Steuerungseingriffe (Lichtsignalsteuerungen) ein. Hierbei zeigt sich, dass insbesondere touristischer Verkehr sowie Verkehre von nichtalltäglich, jedoch regelmäßig auftretenden Situationen, z.B. Blockabfertigung und Tunnelsperrung zu einem erheblichen Teil auf die Umleitungsstrecke und somit auf die Umgehungsstraße B310/ B16 verlagert werden können. 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 147 Verkehrskonzeption zur intelligenten Verkehrslenkung und -steuerung in Füssen und Schwangau Die Maßnahmenumsetzung sieht ein intelligentes Gesamtsystem zur Verkehrslenkung und -steuerung in Füssen und Schwangau vor, mit den erforderlichen zentral- und feldseitigen Komponenten. Durch diese Maßnahmen soll insbesondere die Innenstadt von Füssen entlastet und somit die Lebensqualität des Schutzguts Mensch erhöht werden. Durch einen koordinierten, strategischen und situationsoptimierten Verkehrsfluss sowie Echtzeit-Verkehrsinformationen kann es zu weniger Halte- und Anfahrvorgängen, weniger Rückstau im Innenstadtbereich und einer verbesserten Nutzung der Umgehungsstraße B310/ B16 kommen. Dies hat auch einen Effekt auf die Kraftstoff-Emissionen und den Lärm, die dadurch deutlich reduziert werden kann. Im Zusammenspiel mit den Maßnahmen zur Erneuerung des Parkleitsystems ist eine deutliche Verbesserung der heutigen Situation und speziell des Parksuchverkehrs zu erwarten. Eine Fertigstellung und Inbetriebnahme das Gesamtsystems sind im Laufe des Jahres 2023 vorgesehen. Literaturverzeichnis [1] HBS 2015, Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen: FGSV - Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Köln 2015 [2] RiLSA 2015, Richtlinien für Lichtsignalanlagen - Lichtzeichenanlagen für den Straßenverkehr: FGSV - Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Köln 2015