Die Signaloptimierung kann Staus erheblich reduzieren und den Verkehrsfluss auf Hauptverkehrsstraßen verbessern. Bei Beschränkung auf herkömmliche Ansätze dauert die Neuprogrammierung von Ampeln jedoch durchschnittlich acht Stunden, und viele Korridore werden nur alle drei bis fünf Jahre neu programmiert.

Das Team der Verkehrsingenieure bei DRMP wurde mit der Durchführung eines Projekts zur Neusynchronisierung der Ampeln im Escambia County beauftragt. Mithilfe von Miovision TrafficLink führten sie eine Analyse der Verkehrsachse und der Kreuzungen sowie eine umfassende Studie zur Neusynchronisierung der Ampeln durch, um den Verkehrsfluss auf der Hauptverkehrsachse zu optimieren und die Gesamtverzögerung durch Ampeln entlang der Verkehrsachse zu minimieren.

Mithilfe der Miovision Traffic Operations-Lösung unterbreitete das DRMP eine Reihe von Empfehlungen, die dazu beitragen sollen, den Verkehrsfluss auf der N. Palafox St. zu optimieren und die Gesamtverzögerung an den Ampeln entlang der N. W Street zu minimieren. Zu ihren Empfehlungen gehörte unter anderem, dass Escambia County eine Verbindung zu den Ampeln herstellen sollte, damit die Zählwerke der beiden Ampeln aufeinander abgestimmt werden und so die Koordination gewährleistet bleibt.

Nach Abschluss des Projekts zur Ampelkoordination konnte DRMP Vorher-Nachher-Ergebnisse vorlegen, anhand derer Escambia County den Nutzen der Ampeloptimierung quantifizieren konnte, darunter:

• Zeitersparnis:Auf der Grundlage der erfassten Fahrzeitdaten lässt sich eine geschätzte wöchentliche Zeitersparnis von etwa 1.200 Fahrstunden entlang der Strecke ermitteln.
• Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs:Den Berechnungen des Synchro-Modells zufolge würde eine erhebliche wöchentliche Kraftstoffeinsparung von etwa 3.400 Gallonen erzielt werden.
• Kostensenkung:Die Verbesserungen führten zu einer geschätzten kumulativen Zeitersparnis von 7 Millionen Dollar sowie zu Treibstoffeinsparungen.

Diese Studie hat gezeigt, wie schon kleine Anpassungen am Verkehrsnetz enorme Auswirkungen auf den Verkehrsfluss, die Kraftstoffemissionen und die Kosten haben können. Mithilfe des Miovision TrafficLink-Systems wird das DRMP diese Kreuzung weiterhin überwachen und alle notwendigen Änderungen vornehmen, um die Leistung der Ampelanlage kontinuierlich aufrechtzuerhalten oder zu verbessern.

Studienübersicht

Aktives Arterienmanagement / ATSPMs in der Praxis:

Nach Angaben des Verkehrsministeriums von Florida (FDOT) ist das „Active Arterial Management“ (AAM) ein Programm, das sich mit wiederkehrenden oder täglichen Verkehrsstaus und/oder einmaligen Staus aufgrund von Vorfällen befasst und dabei die Auswirkungswirkungen berücksichtigt, die Staus auf Hauptverkehrsstraßen haben können. Das Programm regelt zudem Staus im Zusammenhang mit Sonderveranstaltungen und Baustellen. Das „Active Arterial Management“ umfasst die aktive Anpassung der Ampelphasen, die Koordination mit lokalen Einsatzkräften, die Erleichterung von Notfallwartungsmaßnahmen sowie die Verbreitung verkehrsrelevanter Informationen über dynamische Wechselverkehrszeichen. Um erfolgreich zu sein, erfordern die aktive Ampelsteuerung und die Koordination Inputs aus der bestehenden Verkehrsinfrastruktur, wie beispielsweise Daten von Detektoren, Sensoren, der Telemetrie von Verkehrssteuerungen und der Phasenplanung, sowie eine kontextbezogene Aufbereitung dieser Daten, um Ineffizienzen im Verkehrsnetz mithilfe automatisierter Messgrößen zur Ampelleistung (ATSPMs) zu erkennen. Das Programm nutzt bereits getätigte Investitionen in Straßen, Häfen, Ampelsysteme usw., indem es ein Verkehrsmanagement in Echtzeit ermöglicht. Ziel ist es, Verzögerungen für alle Verkehrsteilnehmer zu reduzieren und gleichzeitig staubedingte Umweltfaktoren wie Luftschadstoffe zu verbessern.

DRMP führte eine Korridor- und Kreuzungsanalyse, eine umfassende Studie zur Neusynchronisierung der Ampeln sowie Dienstleistungen im Bereich des „Active Arterial Management“ auf der N. Palafox Street und der N. W Street im Escambia County, Florida, durch. Das übergeordnete Ziel der Korridoranalyse und des Projekts zur Neusynchronisierung der Ampeln bestand darin, den Verkehrsfluss auf der N. Palafox Street zu optimieren und die Gesamtverzögerung durch Ampeln auf der N. W Street zu minimieren. Die Hauptverkehrsstraße N. Palafox Street wird derzeit innerhalb des Projektgebiets der Ampelumstellung von etwa 105.000 Fahrzeugen pro Woche befahren. Im Rahmen dieser Studie wurden acht Ampeln entlang des 6,5 Meilen langen Korridors von der Hancock Lane am südlichen Ende des Projekts bis zur E. Kingsfield Road am nördlichen Ende des Projekts analysiert, neu getaktet und koordiniert, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Für diese Studie verwendete ATSPM-Geräte

Die für diese Studie verwendete ATSPM-Ausrüstung bestand aus Miovision SmartLink mit integrierter Erfassung von WLAN-MAC-Adressen zur Ermittlung der Fahrzeiten, einer Anbindung an die bestehende Verkehrssteuerung zur Erfassung von Detektor- und Phasendaten sowie der Miovision TrafficLink Performance Software, die über ein integriertes webbasiertes Portal aussagekräftige ATSPM-Berichte bereitstellt.

Miovision SmartLink

Miovision SmartLink wurde entwickelt, um Ihre bestehende Verkehrssteuerungshardware intelligenter zu machen. Im Gegensatz zu teuren Glasfaserkabeln oder handelsüblichen Mobilfunkmodems, die lediglich eine einfache Anbindung an den Schaltschrank bieten, stellt SmartLink eine sichere LTE-Verbindung über VPN bereit und liest Daten von vorhandenen Steuerungen und Geräten im Schaltschrank aus, um diese in verwertbare Erkenntnisse umzuwandeln.

Miovision-Leistungssoftware

Die Miovision Performance Software fasst die von Miovision SmartLink erfassten Daten zusammen – darunter Telemetriedaten, Detektorauslösungen, Phasenintervalle, Zeitpläne, Phasenende, Verkehrsaufkommen, Nutzung der Fußgängertaste usw. – und stellt anhand einer Reihe anpassbarer Diagramme und Grafiken (Split-Fehler, Split-Trends, PCD-Diagramme usw.) über das integrierte webbasierte Miovision TrafficLink-Portal umsetzbare ATSPMs dar.

Installation

Die Miovision TrafficLink-Hardware wurde physisch in die bestehende Verkehrskabinett-Infrastruktur entlang des N. Palafox-Korridors zwischen der Hancock Lane und der E. Kingsfield Road eingebaut. Obwohl die Installation während einer verkehrsschwachen Zeit auf diesem Korridor durchgeführt wurde, verlief sie ohne spürbare Beeinträchtigungen des multimodalen Verkehrsflusses entlang des Korridors.

Wie DRPM ATSPM-Daten für das „Active Arterial Management“ im Escambia County, Florida, erhebt

]Was als typisches Projekt zur Ampelsynchronisierung begann, entwickelte sich zu einem laufenden Programm zum aktiven Verkehrsmanagement (Active Arterial Management, ATSPM). Zu Beginn sammelte das DRMP Daten und Informationen zum Ist-Zustand der Kreuzungen, wie beispielsweise Abzweigungsverkehrszahlen und Daten zur Ampelsynchronisierung. Diese Daten flossen direkt in das bestehende Verkehrsmodell ein. Mithilfe von ATSPM-Daten aus dem Miovision TrafficLink-System wurden die Verkehrszustände „vor der Umstellung“ – wie beispielsweise Fahrzeiten und Geschwindigkeiten entlang verschiedener Abschnitte des Korridors – erfasst. Durch die Kombination der gesammelten Daten mit Optimierungssoftware wurden Ineffizienzen im Verkehrsfluss aufgedeckt und zur Erstellung neuer Zeitpläne für den Korridor genutzt. Um die Leistung der neuen Zeitpläne zu bewerten, wurden erneut ATSPMs eingesetzt, um die Auswirkungen der Maßnahmen zur Ampeloptimierung zu messen. Die wichtigsten Schritte des Projekts zur Neusynchronisierung der Ampeln sind in Abbildung 2 zusammengefasst.

Einsatz von ATSPMs zur Erkennung von Ineffizienzen im Verkehrsnetz

Angesichts des hohen Verkehrsaufkommens auf dem Palafox-Korridor bei relativ geringem Verkehrsaufkommen in den Nebenstraßen bestand das Hauptziel dieser Studie darin, die Fahrzeiten entlang der Palafox-Straße mithilfe der ATSPM-Daten zu verkürzen. Dies würde den meisten Autofahrern die größten Zeitersparnisse bringen.

DRMP nutzte Miovision TrafficLink, um wichtige Kennzahlen an der Kreuzung zu erfassen und ATSPM-Berichte zu erstellen. Über das Miovision TrafficLink-Portal setzte DRMP eine Reihe von Analysen ein, darunter Zeit-Raum-Diagramme, Diagramme zu Verkehrsaufteilungstrends, eine Analyse der Verkehrsüberlastung entlang des Korridors sowie das Purdue-Koordinationsdiagramm, um die Vorher-Nachher-Effekte von Änderungen an der Ampelphasensteuerung und -koordination entlang des Korridors zu messen. Dieser Ansatz ermöglicht es dem Nutzer, zu überprüfen, ob die ursprünglich geplanten Zeitverschiebungen tatsächlich im Korridor auftreten, und kann zudem zur Überprüfung der Konsistenz der Koordination herangezogen werden.

Das Zeit-Raum-Diagramm und die Korridor-Stauanalysen wurden verwendet, um sich in einer einzigen Ansicht ein klares Bild von der Leistungsfähigkeit des Korridors zu verschaffen. Diese Ansicht ermöglichte es dem Team, genau zu erkennen, wo Verbesserungen vorgenommen werden konnten. Abbildung 3 unten zeigt das Ergebnis des Korridor-Stauanalyses vom November 2018. Die Korridor-Stauanalyse verwendet die Fahrzeit in jedem Abschnitt des Korridors (vertikale Achse) über einen Zeitraum von 24 Stunden (horizontale Achse) für beide Fahrtrichtungen entlang des Korridors. Die Medianwerte der Fahrzeiten in jedem 15-Minuten-Zeitraum werden verwendet, um den Fahrzeitindex (TTI) gemäß der Definition der FHWA zu berechnen. Der TTI ermöglicht den Vergleich der Fahrzeiten entlang von Abschnitten des Korridors unterschiedlicher Länge. Wie zu erkennen ist, reichen die TTI-Werte von 1 bis 10 und werden visuell von Blau bis Rot dargestellt. Die visuelle Darstellung hilft dabei, zu erkennen, wo und wann Engpässe entlang des Korridors auftreten.

Obwohl die über den „Corridor Congestion Scan“ bereitgestellten Daten zum Reisezeitindex potenzielle Schwerpunktbereiche aufzeigten, liefern sie für sich genommen keinen weiteren Kontext für die Ermittlung möglicher Lösungen. Daher wurden weitere fortschrittliche ATSPM-Verfahren wie „Arrivals on Red“, das Purdue-Koordinationsdiagramm und Zeit-Raum-Diagramme herangezogen, um Empfehlungen für Versatzänderungen zu erarbeiten, mit denen die Fahrzeiten und Geschwindigkeiten zwischen diesen Kreuzungen entlang des Korridors verbessert werden sollten. Nach der Umsetzung der Versatzänderungen stiegen die Geschwindigkeiten entlang des Korridors sofort an. Die Verkürzung der Fahrzeiten zu Spitzenzeiten geht aus dem unten in Abbildung 4 dargestellten „Corridor Congestion Scan“ deutlich hervor.

Nachdem die Signalzeitversätze für einen optimalen Verkehrsfluss angepasst worden waren, bestand der nächste Schritt darin, die Leistung jeder einzelnen Fahrt über den Tag hinweg zu untersuchen. Dies erfolgte mithilfe der „Split-Trend-Diagramme“ im TrafficLink-Portal. Das „Split-Trend-Diagramm“ bietet anhand der Belegungsdaten der Haltestellen-Detektoren einen einfachen Überblick über die Leistung einer Fahrt über einen Zeitraum von 24 Stunden.

Das unten abgebildete Miovision-Zeit-Raum-Diagramm entlang des N. Palafox-Korridors zeigt ein ähnliches Bild ineffizienter Verkehrsabläufe, wie sie vor der Umsetzung der Änderungen an der Ampelphasensteuerung gemessen wurden. Die blau-violetten Balken stellen die Effizienz des Verkehrsablaufs dar. Ein effizienter Verkehrsfluss auf dem Korridor würde durch blau-violette Streifen dargestellt, die sich über den gesamten Korridor erstrecken. Dies würde bedeuten, dass die Fahrzeuge, die diesen Korridor befahren, wie erwartet bei grüner Ampel an jeder Kreuzung ankommen. Kürzere Streifen deuten darauf hin, dass Fahrzeuge bei roter Ampel ankommen, was zu vermehrtem Anhalten und Anfahren sowie zu längerem Leerlauf führt und die Gesamteffizienz verringert.

Nachdem die Änderungen an der Ampelphasenplanung und -koordination umgesetzt worden waren, ergab eine Neubewertung des Verkehrsflusses auf der Strecke mithilfe des Miovision-Zeit-Raum-Diagramms im TrafficLink-Portal erhebliche Verbesserungen. Infolge der Änderungen an der Ampelphasenplanung und -koordination kann nun eine größere Anzahl von Fahrzeugen die Strecke mit minimalen Haltezeiten zurücklegen – was die Mobilität und die Fahrzeiten für alle Fahrzeuge erheblich verbessert und gleichzeitig die Fahrzeugemissionen durch weniger Leerlauf reduziert.

Anhand der Auslastungsquoten, der Ausfalldiagramme und der Ausfalltrendgrafiken ließ sich ein Muster von Ausfällen in vielen Nebenstraßen zwischen 14:00 und 16:00 Uhr erkennen.

In der Gegend gibt es mehrere Schulen, was zu einem erhöhten Verkehrsaufkommen zu den Schulbeginn- und -endzeiten führte. Um den Verkehr während dieser Zeiten zu regeln, wurde zwischen 14:00 und 16:00 Uhr ein spezieller Schulverkehrsplan eingeführt. Die Ampelschaltungen wurden auf der Grundlage der ATSPM-Daten angepasst, um an allen Standorten den Nebenstraßen mehr Zeit einzuräumen und so den Verkehrsfluss für alle zu verbessern.

Durch die Nutzung der ATSPM-Daten – insbesondere des Split-Trend-Diagramms – sank die Gesamtzahl der beobachteten Split-Fehler drastisch, und auch die Gesamtverzögerung verringerte sich. Der kontinuierliche Zugriff auf hochauflösende Daten ermöglichte mehrere Iterationen zur Anpassung der Signalphasen-Splits zu verschiedenen Tageszeiten, wobei gleichzeitig sichergestellt wurde, dass dies keine negativen Auswirkungen auf die Fahrzeiten oder den Verkehrsfluss hatte.

Einer der besonderen Aspekte dieses Projekts war die kontinuierliche Verbesserung der Verkehrsleistung nach der Umsetzung der neuen Ampelablaufpläne. Das „Active Arterial Management“ wurde monatlich mithilfe von Miovision TrafficLink durchgeführt, um eine Steigerung der Leistungsfähigkeit sowie einen kontinuierlich optimalen Betrieb des Korridors zu ermöglichen. Nachstehend finden Sie ein Beispiel dafür, wie die Daten genutzt wurden, um dem Escambia County durch das DRMP einen kontinuierlichen Mehrwert zu bieten.

Vorteile des aktiven Arterienmanagements unter Verwendung von ATSPMs

Nach Abschluss des Projekts zur Ampelkoordination konnte DRMP Vorher-Nachher-Ergebnisse vorlegen, anhand derer Escambia County den Nutzen der Ampeloptimierung quantifizieren konnte, darunter:

• Zeitersparnis:Auf der Grundlage der erfassten Fahrzeitdaten lässt sich eine geschätzte wöchentliche Zeitersparnis von etwa 1.200 Fahrstunden entlang der Strecke ermitteln.
• Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs:Den Berechnungen des Synchro-Modells zufolge würde eine erhebliche wöchentliche Kraftstoffeinsparung von etwa 3.400 Gallonen erzielt werden.
• Kostensenkung:Die Verbesserungen führten zu einer geschätzten kumulativen Zeitersparnis von 7 Millionen Dollar sowie zu Treibstoffeinsparungen.

Das Projekt hat es dem DRMP zudem ermöglicht, dem Escambia County fortlaufende Beratung und Dienstleistungen im Bereich Verkehrsmanagement anzubieten, um eine datengestützte Entscheidungsfindung sowie ergebnisorientierte Lösungen zu fördern.

Schlussfolgerung

Obwohl die Signaloptimierung Staus erheblich reduzieren und den Verkehrsfluss auf Hauptverkehrsstraßen verbessern kann, ist der Zugriff auf die hochauflösenden Daten, die erforderlich sind, um Ineffizienzen zu erkennen und die Vorher-Nachher-Auswirkungen Ihrer Maßnahmen zu messen, oft eine Herausforderung.

ATSPMs ergänzen einzelne Datensätze um den notwendigen Kontext, der Verkehrsteams bei ihren Programmen zum aktiven Hauptstraßenmanagement (Active Arterial Management) unterstützt. Wie diese Studie aufzeigte, arbeitete das Verkehrsplanungsunternehmen DRMP mit dem Escambia County in Florida zusammen, um dort Ineffizienzen entlang einer stark befahrenen Verkehrsachse zu identifizieren, in deren Umgebung sich zudem eine hohe Konzentration an Schulen befand.

Mithilfe der Miovision Traffic Operations-Lösung unterbreitete DRMP eine Reihe von Empfehlungen, die dazu beitragen sollten, den Verkehrsfluss auf der Hauptstrecke zu optimieren und die Gesamtverzögerung an den Ampeln entlang der Hauptverkehrsstraßen zu minimieren. Zu ihren Empfehlungen gehörte, dass Escambia County eine Kommunikation mit der Ampelanlage herstellen sollte, damit die Zeitgeber der beiden Ampeln aufeinander abgestimmt werden und so die Koordination gewährleistet bleibt.

Nach Abschluss des Projekts zur Neusynchronisierung konnte DRMP Vorher-Nachher-Ergebnisse vorlegen, die Escambia County dabei halfen, die Vorteile der Ampeloptimierung zu quantifizieren, darunter:

• Zeitersparnis:Auf der Grundlage der erfassten Fahrzeitdaten lässt sich eine geschätzte wöchentliche Zeitersparnis von etwa 1.200 Fahrstunden entlang der Strecke ermitteln.
• Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs:Den Berechnungen des Synchro-Modells zufolge würde eine erhebliche wöchentliche Kraftstoffeinsparung von etwa 3.400 Gallonen erzielt werden.
• Kostensenkung:Die Verbesserungen führten zu einer geschätzten kumulativen Zeitersparnis von 7 Millionen Dollar sowie zu Treibstoffeinsparungen.

Diese Studie hat gezeigt, wie schon kleine Anpassungen am Verkehrsnetz enorme Auswirkungen auf den Verkehrsfluss, die Kraftstoffemissionen und die Kosten haben können. Mithilfe des Miovision TrafficLink-Systems wird das DRMP diesen Korridor weiterhin überwachen und alle notwendigen Anpassungen vornehmen, um die Leistungsfähigkeit der Ampelnanlagen kontinuierlich aufrechtzuerhalten oder zu verbessern.