Diskussion:IVS-Domäne Zuständigkeitsübergreifenden Verkehrsmanagements - Template

Achim Reusswig:

Verkehrsmanagement ist die Aufgabe, den Verkehrsablauf im Rahmen der bestehenden baulichen Verkehrsinfrastruktur und der jeweils aktuellen Verkehrslage zu optimieren. Zielgrößen der Optimierung sind Leistungs- und Qualitätskriterien, die unmittelbar (z.B. Reisezeiten und Verlustzeiten) oder mittelbar (z.B. Qualität der Luft) mit der Verkehrslage korrelieren.

In technischer Hinsicht basiert Verkehrsmanagment auf dem Prinzip des Regelkreises, der seinen Ursprung in den Theorien der Steuerung von technischen Prozessen hat und der dazu dient, den durch äüßere Störgößen verursachten Abweichungen des Sollwerts der vom Regelkreis geregelten "Regelstrecke" auf der Grundlage vorher festgelegten Regeln ständig entgegenzuwirken.

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Definitionen

Verkehrsmanagement

... ist die Aufgabe, den Verkehrsablauf im Rahmen der bestehenden baulichen Verkehrsinfrastruktur und der jeweils aktuellen Verkehrslage zu optimieren. Zielgrößen der Optimierung sind Leistungs- und Qualitätskriterien, die unmittelbar (z.B. Reisezeiten und Verlustzeiten) oder mittelbar (z.B. Qualität der Luft) mit der Verkehrslage korrelieren

siehe auch Glossar: Verkehrsmanagement

Zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement"

...ist die Aufgabe, den Verkehrsablauf im Rahmen der bestehenden baulichen Verkehrsinfrastruktur und der jeweils aktuellen Verkehrslage zu über die Grenzen von hoheitlich eigenständigen Baulasträger und Betreibern hinweg zu optimieren. neben den allegeinen Zielgrößen des Verkehrsmagements gilt es dem Verkehrsteilnehmer den Eindruck eines von hoheitlichen Zuständigkeiten unabhängigen Straßennetzes zu vermitteln

siehe auch Glossar: Zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement

IVS-Domäne: Zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement

• Verkehrsnetz: Straße (geerbt von Los 1)
• Dienst-Typ: Zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement
• Sicht: IVS-Architektur (Referenzmodell-Ebene)
• Perspektive: Politik, Staat, Öffentliche Straßenbetreiber
• Fokus: Geschäftsarchitektur und Informationssystemarchitektur (geerbt von Los 1)

Verkehrsmanagement: Grundlagen

Der Regelkreis als Handlungsmuster

In technischer Hinsicht basiert Verkehrsmanagment auf dem Prinzip des Regelkreises, der seinen Ursprung in den Theorien der Steuerung von technischen Prozessen hat und der dazu dient, den durch äußere Störgößen verursachten Abweichungen des Sollwerts der vom Regelkreis geregelten "Regelstrecke" auf der Grundlage vorher festgelegten Regeln ständig entgegenzuwirken.

Dazu wird einerseits der Zustand der "Regelstrecke" permanent beobachtet und gemessen; auf der anderen Seite beinflusst der "Regeler" die Regelstrecke in einer Art und Weise, dass sie sich in Übereinstimmung mit den vorgegebenen Regeln verhält, wenn Abweichungen registriert werden. Überträgt man dieses Prinzip auf Verkehrsmanagement, ist die Regelstrecke das "Strassennetz und der darauf fließende Verkehr" und Regler ist der "Verkehrsmanager", der durch voll- oder halbautomatische, verkehrsabhängige entscheidungsunterstützende bzw. selbst vollautomatisch arbeitende Intelligente Verkehrs-Systeme unterstützt werden.

Für die Regelung benutzt der Verkehrsmanager Systeme und Technologien, die in der Lage sind, das Verhalten der Verkehrsteilnehmer zu beeinflussen. Dazu benötigt er eine ständig zunehmende Bandbreite von Feldgeräten um den tatsächlichen Verkehrzustand auf der regelstrecke zu messen, einen software basierten Prozess(zentralisiert oder verteilt) der unter Umständen menschliches Handeln einbezieht und die Übermittlung von Informationen and die Verkehrsteilnhmer mit Hilfe von Signalen, Verkehrszeichen und auch Schranken.

Historische Entwicklung

Traffic Management (TM) as we know it today started with the advent of computers in the late 1960’s and 1970’s. It was one of original components of ITS, when this term was first used in the early 1990’s. Since then developments in technology have enabled TM to evolve to include such things as alternative methods of road user detection, the provision of information to road users from devices at the roadside and better means of creating and implementing strategies to minimise traffic congestion, whilst giving priority to particular groups of road users such as public transport vehicles, emergency services vehicles, cyclists and pedestrians.

Under the pressure of steadily growing transport demand and traffic volume during this evolution, the main challenge was the need to integrate independent systems, for instance bus lane management using ‘Selective Vehicle Detection’ with traffic signals for access control.

Further integration challenges were:

• Integration of data and information of multiple data sources (i.e. different detection technologies and devices).
• Enhancement of originally rather simple traffic control methods to a comprehensive, powerful and (on the strategical and tactical level) working traffic management strategies using traffic control and traveller information to influence the road user in multiple ways,
• Exchange of data with external stakeholders, e.g. police, motorway operators, third party information service providers, public transport operators, or navigation systems providers
• Integration of upcoming new technologies like internet, GNSS, smart-phones and C-ITS.
• Integrating emerging technology developments (such as ANPR) into legacy proprietary TM systems.
• ...

Ziele und Handlungsbereiche

TM is the responsibility of traffic management departments, as part of inter-urban or local authorities, responsible for the management of the road network in a safe, efficient and aligned with their local transport policies and priorities;which is influenced by political and management decisions.

Typical overall goals are for example:

• Balance the needs of an urban multi-modal environment in real time and respond to high level policy decisions (as every urban environment will have differing political agendas on pedestrian/bicycle and bus priority, etc.);
• Development of an intelligent environment sensible network control as response to morning and evening peak congestions;
• Responding to traffic events and incidents in a managed and prepared way.

Typical overall TM objectives are for example:

• Verkehrssicherheitsziele: z.b. Enhance road safety, Decrease of accidents by X% until XXXX;
• Efficiency objectives: Reduce congestion by X% until XXXX, Facilitate freight delivery and servicing, Decrease parking pressure, Increase of public transport usage by X% until XXXX
• Environmental impact objectives: Reduce energy consumption and traffic emissions, Decrease of car emissions by X% until XXXX, Increase attractiveness of public transport / Encourage modal shift

Initial situations inducing and motivating traffic managers to act are so-called ‘problem’ scenarios. Three different spheres of activities can be distinguished:

Typical traffic management oriented problem scenarios are:

• Efficiency problems at traffic sensitive hot locations like urban-interurban interfaces, (signal-controlled) intersections, bridges, tunnels, central bus and railway stations … caused by
  • daily traffic congestion caused by commuter traffic (private cars and public transport vehicles) and indiscriminate HGV parking, bad weather conditions (rain, snow), etc.,
  • incidents/accidents (lane or road blockage/closures),
  • big events like soccer games, city marathons, concerts or other sports and entertainment events,
  • big business events like fairs, or political events like demonstrations
  • geographical/topology restrictions creating bottlenecks in the road network;

• Daily safety problems where vulnerable road users and vehicular traffic mix;

• Emission problems in part of the networks with high volumes of polluting vehicles and topological features that prevent proper air circulation in the atmosphere;

• ... .

A second sphere of activity, namely the obligation to provide traffic and traveller information to third parties (national access point) and many evolving developments (e.g. open data, C-ITS, sat-nav, pedestrian/cyclists detection) that are changing the nature of traditional traffic management and information, cause further data and information provision problem scenarios:

• Obligation to develop and maintain the organisation to provide traffic and traveller information (financial resources and processes) to cover the third parties and to be in compliance with the EU ITS directive (i.e. EU Directive: action a), b) and c)*);It is important to mention, that currently the legal reach of actions B & C do not cover urban areas, even if it is expected that over time, cities will gradually move in their direction
• Demand to integrate TM-services amongst themselves and with other mobility services (public transport, urban logistics…) and new fast evolving technologies (GNSS based navigation, smart phones, C-ITS, connected automated driving);
• . .

A third sphere of activity, namely the procurement and operation for the road and ITS infrastructure, causes additional procurement and operational problem scenarios:

• Vendor lock-in (big supplier companies aim to cover bigger parts of the ITS-portfolio of one customer completely by their own products. This situation leads to the effect of vendor lock-in when such logically independent subsystems of the IT-landscape are linked by proprietary communications interfaces) (See Section B.7.6);
• Supplier dependency in terms of
  • configuration and administration of field devices (intersection topology, signal plans, traffic adapted control algorithms…);
  • fault recovery and maintenance:

• Procurement Specifications. Unless there are very robust regional specifications, an urban administration, without detailed technical knowledge, may find it challenging to write procurement specifications for ITS, which in turn may result in vendor lock-in or systems which do not provide the intended benefit;
• …. .

Solution strategies and processes

To respond to the above mentioned problem scenarios, local authorities and traffic mangers provide a set of solution strategies and processes, which in general have been evolved and proven over years and which are based on local knowledge and experience, and based on policies and rules for road traffic and public (tax-financed) institutions (legislation affecting roads, bridges and road tunnels, public procurement law…).

Examples for such solution strategies and processes (high-level use cases) include:

• Traffic management
  • Management of day-to-day traffic flow (assuming no abnormal incidents),
  • Management of planned and unplanned events and incidents on the urban road network (including weather),
  • Operation of road tunnels safely (in line with legislation affecting road tunnels),
  • Access management (operation of an urban road charging scheme),
  • Management of impact of neighbouring traffic on urban road network (both urban and interurban),
  • …;
• Data and information exchange and provision with external stakeholders
  • Report on the performance of the road network (real time and non-real time),
  • Data, information and strategy exchange with external traffic management authorities i.e. police and motorway operators,
  • Data, information and strategy exchange with public and private service providers i.e. radio stations, public transport operators, navigation systems providers,
  • ….;
• Procurement and maintenance of Traffic Management infrastructure
  • consistent with open standards and non-vendor lock-in requirement)
• …

Zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagment

Eine national verbindliche eingeführte „IVS-Referenzarchitektur für zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement“ ist als Modell für regionale und überregionale Kooperationen und Kollaborationen hoheitlich souveräner Straßenbetreiber und Service-Provider (Land-Land, Stadt-Land, Stadt-Stadt) von großer Bedeutung. Sie unterstützt nicht nur den harmonisierten Aufbau hoheitsspezifischer IVS-Verkehrsmanagement-Dienste mit verbesserter Interoperabilität und Kontinuität, sie formuliert auch die Anforderungen an die IVS-Architektur von grenzüberschreitendem Verkehrsmanagement aus deutscher Sicht.

Folgende Erwartungen werden an IVS-Referenzarchitektur für zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement gestellt:

• Schaffung eines allseits akzeptierten Verständnisses von Verkehrsmanagement (Semantik) als Voraussetzung für zuständigkeitsübergreifende und für den Verkehrsteilnehmer durchgängige

IVS-Verkehrsmanagement-Dienste/Diensteprofile und zur Erleichterung der Entwicklung und Einführung von IVS-Diensten im zuständigkeitsübergreifenden Kontext

• Entwicklung von funktionalen, organisatorischen und technischen Anforderungsprofilen für die Harmonisierung der Kooperation und Kollaboration hoheitlich souveräner Straßenbetreiber und Service-Provider und für die Interoperabilität ihrer Systeme
• Verankerung der zuständigkeitsübergreifenden Anforderungen als Bestandteil von

Ausschreibungen zur Erhöhung der Planungs- und Investitionssicherheit für Straßenbetreiber und Service-Provider sowie die Industrie zur Vermeidung technologischer „Insellösungen“

• Schaffung eines für den regionalen und Zuständigkeitsgrenzen überschreitenden Verkehrsteilnehmer wahrnehmbaren zusätzlichen Nutzens durch die Überwindung von zuständigkeitsbedingten Brüchen in der Bereitstellung von IVS-Verkehrsmanagement-Diensten und in deren Wahrnehmung durch den Verkehrsteilnehmer (Common sog. Look & Feel)

Betroffen sind generell alle Stakeholder und Akteure, die am Zuständigkeitsübergreifenden Verkehrsmanagement beteiligt sind, Schnittstellen dazu haben oder sich in sonstiger Weise damit befassen, und zwar:

• Stakeholder und Akteure, die die Rolle und Sicht hoheitlich souveräner Straßenbetreiber einnehmen und für den Betrieb Zuständigkeitsübergreifenden Verkehrsmanagements verantwortlich sind
• Stakeholder und Akteure, die beim Zuständigkeitsübergreifenden Verkehrsmanagement

Schnittstellen zu souveränen Straßenbetreibern haben

• Stakeholder und Akteure, die souveräne Straßenbetreiber in ihrer Aufgabenwahrnehmung unterstützen.
• Sonstige Stakeholder und Akteure, die sich mit dem Wissensgebiet des Zuständigkeitsübergreifenden Verkehrsmanagements befassen.

Generell kann man sagen, dass mit einer „IVS-Referenzarchitektur für zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement“ den beteiligten Akteuren der Aufbau von Organisationsstrukturen der Zusammenarbeit unter Rückgriff auf bewährte Modelle sowie ein angemessener technischer Verbund ihrer Systeme unter Nutzung von Interoperabilitäts-Standards wesentlich erleichtert.

Die Akzeptanz von Maßnahmen des Verkehrsmanagements wird beim Verkehrsteilnehmer erhöht, wenn sich der Betrieb an seinen Mobilitätsbedürfnissen und tatsächlichen Wegen orientiert und nicht an Zuständigkeitsgrenzen endet oder das Erscheinungsbild wechselt.

Bei den indirekt beteiligten Stakeholdern und Akteuren wird eine hohe Akzeptanz erwartet, weil die IVS-Referenzarchitektur für zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement die Planungs- und Investitionssicherheit verbessert (Vermeidung von Insellösungen) und interoperable, betrieblich effiziente Lösungen begünstigt.

Dies führt insgesamt dazu, dass die Entwicklung und Anwendung zuständigkeitsübergreifender Verkehrsmanagementpläne gefördert und die Qualität der darin enthaltenen Maßnahmen erheblich gesteigert werden kann, insbesondere durch:

• Die Erhöhung der Leistungsfähigkeit mittels besserer Ausnutzung der Kapazitäten überregionaler Verkehrsnetze und Korridore und dadurch bedingt
• die Verringerung der Umweltbelastungen durch Reduzierung von Staus.
• Zuständigkeitsübergreifende Verkehrsmanagementpläne leisten aber auch einen Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit, indem durch abgestimmte großräumige Maßnahmen die Verfügbarkeit des Verkehrsnetzes optimiert und der Verkehrsfluss aufrecht erhalten werden kann.
• Anlagen, Systeme und Dienste für die Umsetzung zuständigkeitsübergreifender Strategien können unter Bezugnahme auf eine Referenzarchitektur wirtschaftlicher entwickelt und betrieben werden.

Einbeziehung von Privaten

Wie bereits im Kap. "Verkehrsmanagement: Grundlagen / Solution strategies and processes" beschrieben, sind externe Stakeholder, im Rahmen des Daten-, Informations- und Strategieaustausches in den Prozess des Verkehrsmanagements zu integrieren. Dieser Austausch sollte über den nationalen Zugangspunkt, den Mobilitäts Daten Marktplatz des Bundes (MDM) erfolgen. Besonderer Fokus wird hierbei auf private Navigationsdienstleister gelegt.

Hierbei sind 3 Ebenen, die sich durch zunehmende Verarbeitungstiefe der Daten kennzeichnen, zu unterscheiden: 1) Bidirektionaler Austausch von Verkehrsdaten (Verkehrsstärken und Durchschnittgeschwindigkeiten von strategischen Detektoren, Level of Service und Reisezeiten aus FCD) 2) Verkehrsmeldungen gem. Alert-C, incl. Vorankündigungen bei planbaren Ereignissen 3) aktuell geschaltete Verkehrsmanagement-Strategien (Alternativroutenstrategien [hoheitlich oder baulastträgerübergreifend] oder besondere Zielführungen zu POI oder Veranstaltungen)

Der Austausch von Verkehrsdaten ist insb. für die Baulastträger von Interesse, da im Gegensatz zur eigenen strategischen Detektion mit den FCD netzweite Informationen zur Verkehrslage vorliegen, die zur Verkehrsinformation und -steuerung auf Basis von Reisezeiten genutzt werden können.

Verkehrsmeldungen, sowohl planbarer Ereignisse als auch unvorhersehbarer Ereignisse, können gewinnbringend in die Routingalgorithmen der Navigationsdienstleister integriert werden. So ist beispielsweise die Meldung einer geplanten Sperrung eines Hauptverkehrsstraßentunnels wg. Wartung bedeutend, da diese Information nicht aus den FCD gewonnen werden kann. Ebenso sind zeitaktuelle Meldungen von unvorhersehbaren Sperrungen bedeutend, da diese Information nur verzögert aus FCD gewonnen werden kann. Besser ist es in diesem Fall das Rerouting auf Basis der Sperrungsmeldung durchzuführen, so dass im Idealfall die Sperrung über FCD gar nicht detektiert wird. Damit die Sperrungsmeldung zeitaktuell generiert und über den MDM exportiert werden kann, ist eine automatisierte Erzeugung erforderlich. Im Falle von Tunnelsperrungen kann dies über den Zustand der Tunnelportale erfolgen und wird in Düsseldorf so umgesetzt.

Die Berücksichtigung von Alternativroutenstrategien oder besonderer Zielführungen in den Routingalgorithmen ist ebenfalls von Interesse. Ersteres unterstützt den Ansatz des sog. strategiekonformen Routings und führt zu Akzeptanzsteigerung sowohl der kollektiven, dynamischen Wegweisung als auch der individuellen Navigation. Durch zunehmenden Datenaustausch (siehe Pkt. 1 und 2) und damit Vereinheitlichung der Datenbasen von öffentlichen Baulastträgern und privaten Navigationsdienstleistern unterscheiden sich die Routenempfehlungen im Idealfall nicht. Die Berücksichtigung besonderer Zielführungen zu POI oder Veranstaltungen, die dynamisch anzupassen sind, kann genutzt werden, um die Verkehrsteilnehmer entweder gleichmäßig auf die vorhandenen Parkflächen oder zielgruppenspezifisch (z.B. Aussteller, Besucher 1. Veranstaltung, Besucher 2. Veranstaltung, etc.) zu verteilen.