Los3 Domäne

Definitionen

Verkehrsmanagement

... ist gemäß FGSV (2012) die "Beeinflussung des Verkehrsgeschehens durch ein Bündel von Maßnahmen mit dem Ziel, die Verkehrsnachfrage und das Angebot an Verkehrssystemen optimal aufeinander abzustimmen". 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 in Anlehnung an FGSV (2012) die "Beeinflussung des Verkehrsgeschehens durch ein Bündel von Maßnahmen mit dem Ziel, die Verkehrsnachfrage und das Angebot an Verkehrssystemen [über die Grenzen von hoheitlich eigenständigen Baulasträger und Betreibern hinweg] optimal aufeinander abzustimmen". Neben den allgemeinen Zielgrößen des Verkehrsmanagements gilt es dem Verkehrsteilnehmer, Informationen über die einzelnen Zuständigkeitsgrenzen hinaus bereitzustellen.

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

Verkehrsmanagement ist, wie bereits eingangs erwähnt, die "Beeinflussung des Verkehrsgeschehens durch ein Bündel von Maßnahmen mit dem Ziel, die Verkehrsnachfrage und das Angebot an Verkehrssystemen optimal aufeinander abzustimmen". In technischer Hinsicht basiert das Verkehrsmanagement auf dem Prinzip des Regelkreises, der seinen Ursprung in den Theorien der Steuerung von technischen Prozessen hat und dazu dient, den durch äußere Störgrößen verursachten Sollwertabweichungen der vom Regelkreis geregelten "Regelstrecke" auf der Grundlage von vorher festgelegten Regeln ständig entgegenzuwirken.

Dazu wird einerseits der Zustand der "Regelstrecke" permanent beobachtet und gemessen und andererseits beeinflusst der "Regler" 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 das Verkehrsmanagement, ist die Regelstrecke das "Straßennetz und der darauf fließende Verkehr" und der Regler ist der "Verkehrsmanager", der durch voll- oder halbautomatische, verkehrsabhängige entscheidungsunterstützende bzw. selbst vollautomatisch arbeitende Intelligente Verkehrs-Systeme (IVS) unterstützt wird.

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 (Detektoren/Sensoren), um den tatsächlichen Verkehrszustand auf der Regelstrecke zu messen, einen software-basierten Prozess (zentralisiert oder verteilt), der unter Umständen menschliches Handeln einbezieht und die Übermittlung von Informationen und die Verkehrsteilnehmer mit Hilfe von Signalen, Verkehrszeichen und auch Schranken.

Historische Entwicklung

Die Anfänge des Verkehrsmanagements, wie wir es heutzutage kennen, gehen auf die Einführung der Computer in den späten 1960er und 1970er Jahren zurück. Als eines der ursprünglichen Bestandteile von IVS, dessen Begriff in den frühen 1990er Jahren erstmals verwendet wurde, hat das Verkehrsmanagement seither zahlreiche Entwicklungen im Bereich der Technologie erfahren. So wurden bspw. neue Methoden zur Verkehrs- und Umweltdatenerfassung berücksichtigt und Informationen konnten nun mittels geeigneter Geräten am Straßenrand für die Verkehrsteilnehmer bereitstellt werden. Weiterhin wurde ein Abwägungsprozess bei der Entwicklung und Umsetzung von Strategien integriert, um Verkehrsstaus auch während der Priorisierung von bestimmten Verkehrsteilnehmergruppen, wie bspw. für öffentliche Verkehrsmittel und für Einsatzfahrzeuge, zu minimieren.

Während dieser Entwicklung stellte unter dem Druck der stetig wachsenden Verkehrsnachfrage und dem damit verbundenen steigenden Verkehrsaufkommen die Integration der einzelnen unabhängigen Systeme eine große Herausforderung dar. Daneben können folgende weitere Herausforderungen genannt werden:

• Integration von Daten und Informationen aus verschiedenen Datenquellen (z. B. durch unterschiedliche Detektionstechnologien und -geräte).
• Erweiterung der eher einfachen Verkehrssteuerungsmethoden zu umfassenden, leistungsfähigen und auf der strategischen sowie taktischen Ebene arbeitenden Strategien des Verkehrsmanagements, welche die Verkehrssteuerung und die Reiseinformationen zur Beeinflussung des Verkehrsteilnehmes nutzen.
• Austausch von Daten mit externen Stakeholdern, z. B. Polizei, Autobahnbetreibern, weiteren Informationsdienstleister, Verkehrsunternehmen oder Anbieter von Navigationssystemen.
• Einbindung von neuen Technologien, wie bspw. Internet, GNSS, Smartphones und C-ITS.
• Integration von aufkommenden Technologienentwicklungen (z. B. ANPR) in bestehende proprietäre Verkehrsmanagementsysteme.
• ...

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;
• …. .

Lösungsstrategien und Prozesse

Im Rahmen des Verkehrsmanagements sollen die Wirkungen des Verkehrs optimiert werden, wofür zum einen Instrumente zur Beeinflussung des Verkehrsangebots und zum anderen zur Beeinflussung der Verkehrsnachfrage genutzt werden können. Dabei umfasst das Verkehrsmanagement gemäß FGSV (2003) kurz-, mittel- und langfristige Maßnahmen, welche für die Strategiebildung in den Handlungsfeldern

• Verkehrslenkung
• Verkehrsverlagerung und
• Verkehrsvermeidung

liegen.

Die eingesetzten Strategien suchen Lösungen durch den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Verkehrssysteme und -mittel (multimodal) oder den Wechsel der Verkehrssysteme (intermodal), soweit die jeweiligen Voraussetzungen dies zulassen. Gegenüber der bisher meist praktizierten Vorgehensweise werden die Strategien im Gesamtverkehrssystem entwickelt, um die gegenseitigen stützenden bzw. schwächenden Wirkungen zu beachten.

Die Stategie ist ein vorab festgelegtes Handlungskonzept für das Ergreifen von Maßnahmen (-bündeln) zur Verbesserung einer definierten (Ausgangs-) Situation.

Um auf die oben erwähnten Problemszenarios zu reagieren, stehen Behörden und Verkehrsmanager ein Set an Lösungsstrategien und Prozesse zur Verfügung, welche sich über die Jahre weiterentwickelt und bewährt haben. Diese basieren zum einen auf lokalem Wissen und Erfahrung und zum anderen auf Grundsätzen und Regeln für den Straßenverkehr und öffentlichen Institutionen (Gesetzgebung beeinflusst Straßen, Brücken und Straßentunnel, Vergaberecht,…).

Beispiele solcher Lösungsstrategien und Prozesse beinhalten:

• Verkehrsmanagement

 - Management des alltäglichen Verkehrsablaufs (angenommen keine  no ungewöhnliche Störungen), 
 - Management von geplanten und ungeplanten Ereignissen und Störungen auf dem städtischen Straßennetz (inkl. Wetter), 
 - Sicherer Betrieb von Straßentunnel (im Einklang mit der Gesetzgebung bezüglich Straßentunnel), 
 - Zugangsmanagement (Straßengebührenregelung), 
 - Management der Auswirkungen von neighbouring traffic auf dem städtischen Straßennetz, 
 - …; 

• Austausch und Bereitstellung von Daten und Informationen mit externen Stakeholder

 - Bericht über die Leistung des Straßennetzes (Echtzeit und nicht Echtzeit), 
 - Daten-,Informations- und Strategieaustausch mit externen Verkehrsmanagementbehörden, z.B. Polizei und Autobahnbetreiber, 
 - Daten-,Informations- und Strategieaustausch mit öffentlichen und privaten Serviceprovider, z.B. Radiostationen, Betreiber öffentlicher Verkehrsmittel, Provider von Navigationssystemen, 
 ….; 

• Vergabe und Wartung der Verkehrsmanagementinfrastruktur (konsistent mit offenen Standards und herstellerunabhängigen Bedingungen)
• …

Zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement

Zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement ist die "Beeinflussung des Verkehrsgeschehens durch ein Bündel von Maßnahmen mit dem Ziel, die Verkehrsnachfrage und das Angebot an Verkehrssystemen [über die Grenzen von hoheitlich eigenständigen Baulasträger und Betreibern hinweg] optimal aufeinander abzustimmen".

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 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 des Zuständigkeitsübergreifenden Verkehrsmanagements verantwortlich sind.
• Stakeholder und Akteure, die beim Zuständigkeitsübergreifenden Verkehrsmanagement Schnittstellen zu souveränen Straßenbetreibern haben.
• Sonstige Stakeholder und Akteure, die sich mit dem Wissensgebiet des Zuständigkeitsübergreifenden Verkehrsmanagements befassen.

Generell kann festgehalten werden, 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 wird.

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:

• Erhöhung der Leistungsfähigkeit mittels besserer Ausnutzung der Kapazitäten überregionaler Verkehrsnetze und Korridore.
• Verringerung der Umweltbelastungen durch Reduzierung von Staus.
• Erhöhung der Verkehrssicherheit, indem durch abgestimmte großräumige Maßnahmen die Verfügbarkeit des Verkehrsnetzes optimiert und der Verkehrsfluss aufrecht erhalten werden kann.
• Entwicklung und Betrieb von Anlagen, Systemen und Diensten für die Umsetzung zuständigkeitsübergreifender Strategien unter Bezugnahme auf eine Referenzarchitektur.

Einbeziehung von Privaten

Wie bereits im Kap. "Verkehrsmanagement: Grundlagen / Solution strategies and processes" beschrieben, sollten externe Stakeholder, im Rahmen des Daten-, Informations- und Strategieaustausches in den Prozess des Verkehrsmanagements integriert werden. 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 Durchschnittsgeschwindigkeiten von strategischen Detektoren, Level of Service und Reisezeiten aus FCD) 2) Verkehrsmeldungen gem. Alert-C, inkl. 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 insbesondere für die Baulastträger von Interesse. So kann die eigene strategische Detektion um netzweite Informationen zur Verkehrslage aus FCD ergänzt werden. Um so ggf. Reisezeiten zur Verkehrsinformation und -steuerung Reisezeiten zu ermitteln.

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 wegen 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 bspw. 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.

Literatur

Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2012): Begriffsbestimmungen - Teil: Verkehrsplanung, Straßenentwurf, Straßenbetrieb. FGSV-Verlag, Köln