Fachgespräch am 21. Juli 2011 beim Regierungspräsidium Stuttgart

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1 Fachgespräch am 21. Juli 2011 beim Regierungspräsidium Stuttgart Thema: "Emissionen und Minderungspotentiale im Verkehrsbereich - Was bringt Tempo 30 und wie stark wird EURO 6 die NO2- Emissionen im Realbetrieb senken?" Vortrag Prof. Dr.-Ing. Rolf H. Karajan: "Umsetzung von Tempolimits und Verkehrsverstetigung im innerstädtischen Straßennetz - Verkehrstechnik an Einzelknotenpunkten und Signalisierung von Streckenzügen mit Grünen Wellen" Folie 1

2 Literatur, Grundlagen Richtlinien für Lichtsignalanlagen (RiLSA 2010) der Forschungsgesellschaft Handbuch für die Bemessung von Straßen (HBS) der Forschungsgesellschaft Untersuchungen der Karajan Ingenieure GmbH einschlägige Zeitschriften Folie 2

3 Vorgaben der Städte, Straßenbauverwaltung StVO, EU-Umweltgesetzgebung Signalregelung einer Stadt Grüne Welle für Kfz Grüne Welle für Radfahrer RiLSA Grüne Welle für Fußgänger Taxen weniger Wartezeit Busbeschleunigung Stadtbahn mehr Grünzeit für Fußgänger Folie 3

4 Berechnung von Knotenpunkten Wilhelmsplatz in Stuttgart

5 Berechnung von Knotenpunkten Wilhelmsplatz in Stuttgart

6 Berechnung von Knotenpunkten Berechnung von Knotenpunkten - unter Berücksichtigung der verkehrsrechtlich zulässigen Geschwindigkeiten- Signallageplan Zwischenzeiten Zwischenzeit-Matrix Verkehrsbelastungen Signalzeitenplan (Festzeit) Folie 6

7 Lageplan - Beispiel Folie 7

8 Zwischenzeitberechnung Zwischenzeitberechnung nach den RiLSA 2010 tz = tü + tr te tz : Zwischenzeit tü : Überfahrzeit tr : Räumzeit te : Einfahrzeit Die Überfahrzeit tü ist die für die Berechnung der Zwischenzeit festgesetzte Zeitdauer zwischen dem Ende der Freigabezeit und dem Beginn der Räumzeit Folie 8

9 Zwischenzeitberechnung Die Überfahrzeit ist die für die Berechnung der Zwischenzeit festgesetzte Zeitdauer zwischen dem Ende der Freigabezeit und dem Beginn der Räumzeit Quelle: RiLSA 1992/2010 Folie 9 KARAJAN Ingenieure

10 Zwischenzeitberechnung Die Überfahrzeit ist die für die Berechnung der Zwischenzeit festgesetzte Zeitdauer zwischen dem Ende der Freigabezeit und dem Beginn der Räumzeit Quelle: RiLSA 1992/2010 Folie 10

11 Zwischenzeitberechnung Quelle: RiLSA 1990 Folie 11

12 Zwischenzeitenmatrix - Beispiel Quelle: RiLSA 1992/2010 Folie 12

13 bedarfsabhängige Pferdequerung über die K 9501 Festlegung der Zwischenzeiten nach den besonderen Erfordernissen

14 Knotenstrombelastungen abends - Beispiel Folie 14

15 Signalzeitenplan- Beispiel Quelle: RiLSA 1992/2010 Folie 15

16 Reduktion der zulässigen Geschwindigkeit Öffentliche Diskussionen in den Großstädten -Abkehr von der autogerechten Straße/Stadt- -Ziele Verbesserung der Straßenraumgestaltung Erhöhung der Aufenthaltsqualität Erhöhung der Verkehrssicherheit Verringerung der Kfz-Emissionen Folie 16

17 Quelle: Stuttgarter Nachrichten Folie 17

18 Wirkungen auf Knotenpunkte Reduktion der zulässigen Geschwindigkeit auf eine verkehrsrechtlich zulässige Geschwindigkeit: zulv = 40 km/h bei zulv = 40 km/h ergeben sich auf die Zwischenzeitberechnung durch die folgenden Festlegungen der RiLSA - Einfahrgeschwindigkeit für Kfz unabhängig von der zulv: 40 km/h - Räumgeschwindigkeit generell (Geradeausverkehr): 10 m/s - Überfahrzeit tü= 3 s unabhängig von der zulv. keine Auswirkungen. Bei Koordinierungen in Knotenpunkten sind diese zu überarbeiten. Folie 18

19 Quelle: Stuttgarter Nachrichten Folie 19

20 Wirkungen auf Knotenpunkte Reduktion der zulässigen Geschwindigkeit auf eine verkehrsrechtlich zulässige Geschwindigkeit von zulv = 30 km/h -Wirkung auf die signaltechnischen Unterlagen - bei zulv = 30 km/h werden Neuberechungen der Zwischenzeiten an allen Signalanlagen erforderlich. - Neuversorgung der Zwischenzeitmatrizen an allen betroffenen Signalanlagen - Überarbeitung und Neuversorgung der gesamten Signalsteuerung der Knotenpunkte. Bei Koordinierungen in Knotenpunkten sind diese zu überarbeiten. Folie 20

21 Wirkungen auf Knotenpunkte Reduktion der zulässigen Geschwindigkeit auf eine verkehrsrechtlich zulässige Geschwindigkeit von zulv = 30 km/h - Einfluss auf die Leistungsfähigkeit - - die Leistungsfähigkeit wird bestimmt durch die Zeitbedarfswerte. Tendenziell reduziert sich die Leistungsfähigkeit bei geringeren Geschwindigkeiten, da anzunehmen ist, dass die Fahrer bei diesen Geschwindigkeiten höhere Zeitbedarfswerte benötigen (einschlägige Messungen hierzu sind nicht bekannt). - die Reduktion der Leistungsfähigkeit wird umso höher, je stringenter die Einhaltung der verkehrsrechtlich zulässigen Geschwindigkeit überwacht wird. Folie 21

22 Grüne Wellen: Prag Süd nach Prag Nord

23 Grüne Wellen Ziel einer Grünen Welle Koordinierung- ist die Abstimmung der Freigabezeiten einzelner aufeinander folgender Knotenpunkte, so dass die durchgehenden Verkehrsströme den Straßenzug ohne Halt durchfahren können. Koordinierungen von Lichtsignalanlagen stellen in der Verkehrstechnik die wirksamste Maßnahme dar, den Verkehrsablauf in Straßenzügen flüssig zu gestalten und die Schadstoffemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs gering zu halten. Grüne Wellen für Kfz, Fußgänger, Radverkehr, ÖPNV-Fahrzeuge sind gegenseitig abzustimmen. Folie 23

24 Entwicklung von Grünen Wellen Vereinfachte Darstellung der Vorgehensweise Strombelastungen Kfz-Verkehr Strombelastungen Radverkehr Fußgängerverkehrsbelastungen Bus-/Stadtbahnbeschleunigungen Signalisierung der Einzel-Knotenpunkte Definition der Grünen Welle Bestimmung des maßgebenden Knotenpunktes (höchste Belastung in der Hauptrichtung) Berechnung der Versatzzeiten als Funktion der Progressionsgeschwindigkeit und der Haltlinienabstände Man unterscheidet: Koordinierung innerhalb von Knotenpunkten Linienkoordinierungen Netzkoordinierungen Folie 24

25 Grüne Welle im Zuge einer Hauptstraße Folie 25

26 Grüne Welle für Fußgänger und Radfahrer am Pragsattel Folie 26

27 Einige Begriffe zu Grünen Wellen für Kraftfahrzeuge Progressionsgeschwindigkeit Teilpunktabstand Umlaufzeit Maximale Verkehrsbelastungen Auslastungsgrad Versatzzeiten Störfaktoren Folie 27

28 Quelle: HBS 2001/2005 Folie 28

29 Zeit-Weg-Diagramm Quelle: RiLSA 1992/2010 Folie 29

30 Quelle: HBS 2001/2005 Folie 30

31 Quelle: Schnabel/Lohse 2011 Folie 31

32 Quelle: RiLSA 1992/2010 Folie 32

33 Quelle: RiLSA 1992/2010 Folie 33

34 Grüne Welle mit Radfahrern Quelle: RiLSA 1992/2010 Folie 34

35 Grüne Welle mit Straßenbahn Quelle: RiLSA 1992/2010 Folie 35

36 Qualitätsstufen koordinierter Zufahrten Quelle: Schnabel,Lohse Folie 36

37 Kraftstoffverbrauch bei unterschiedlichen Koordinierungsbedingungen Quelle: Schnabel, Dresden Folie 37

38 Grüne Welle eines Streckenzuges Linienkoordinierung In aller Regel werden in Großstädten Progressionsgeschwindigkeiten von km/h verwendet. Streckenzüge mit Grüner Welle für die Kfz werden überlagert mit Straßenbahn- und Busabläufen sowie mit Grünen Wellen für Fußgänger (als Querwellen) und für Radfahrer. In Stuttgart sind beispielsweise ca. ¾ der Vollanlagen in ca. 70 Grünen Wellen im Zuge der Hauptverkehrsstraßen geschaltet, die mit zulv = 50 km/h geplant sind. Die Progressionsgeschwindigkeiten liegen bei ca km/h. Die Versatzzeiten wurden entsprechend den Haltlinienabständen fixiert. Die Umlaufzeit, die Progressionsgeschwindigkeit und die Abstände der zu signalisierenden Knotenpunkte sollten in einem optimalen Verhältnis zueinander stehen. Folie 38

39 Grüne Welle eines Streckenzuges Änderung der Progressionsgeschwindigkeit Bei einer Änderung der Progressionsgeschwindigkeit von zulv = 50 km/h auf zulv = 40 oder zulv = 30 km/h werden i. w. folgende Arbeiten erforderlich: -Überprüfung der Zwischenzeiten, insbesondere bei einer Festlegung von zulv = 30 km/h -Änderung und Neuversorgung der Zwischenzeitmatrizen -Neuberechnung und Festlegung der Versatzzeiten der Grünen Wellen -Prüfung der Erfordernis zum Phasentausch -Anpassung der vorhandenen Grünen Wellen der Kraftfahrzeuge, der Fußgänger und der Radfahrer -Änderung/ Anpassung der Parameter der Bus- und Stadtbahnbeschleunigungen Folie 39

40 Grüne Welle eines Streckenzuges Bemerkungen zur Progressionsgeschwindigkeit Zulässige Geschwindigkeit Bereich der Progressionsgeschwindigkeit in km/h in km/h 30 1) ) wird nur selten angewandt, Akzeptanzprobleme im Bereich der niedrigen Progressionsgeschwindigkeit Folie 40

41 Reduktion der zulässigen Geschwindigkeit -Knotenpunkte Auswirkungen der zulässigen Geschwindigkeit auf die Knotenpunkte Zulässige Geschwindigkeit zulv = 40 km/h bei zulv = 40 km/h keine Auswirkungen auf die Zwischenzeitberechnung aufgrund der Festlegungen in den RiLSA 2010 jedoch Anpassung der Progressionsgeschwindigkeiten der Grünen Wellen. Zulässige Geschwindigkeit zulv = 30 km/h -bei zulv = 30 km/h werden Neuberechungen der Zwischenzeiten sowie eine Neubearbeitung der signaltechnischen Unterlagen und die Überarbeitung der Grünen Wellen erforderlich. - die Leistungsfähigkeit wird bestimmt durch die Zeitbedarfswerte. Tendenziell reduziert sich die Leistungsfähigkeit bei geringeren Geschwindigkeiten. Die Reduktion wird umso höher, je stringenter die Einhaltung der verkehrsrechtlich zulässigen Geschwindigkeit überwacht wird. Folie 41

42 Reduktion der zulässigen Geschwindigkeit - Koordinierungen Straßenquerschnitt und zulässige Geschwindigkeit von 30 km/h Die verkehrsrechtlich angeordnete zulv = 30 km/h muss mit dem Straßenquerschnitt (z.b. enger Querschnitt, mittlere Verkehrsbelastungen) korrespondieren. zulv= 30 km/h ist auf Hauptstraßen in der Regel unüblich und nur in Sonderfällen auf kurzen Strecken vorstellbar. Im Zuge des Vorbehaltsnetzes von Großstädten sollte eine zulässige Geschwindigkeit von zulv= 30 km/h aus verschiedenen verkehrstechnischen und anderen relevanten Gründen nicht festgelegt werden. (Akzeptanz der Regelung, Reisezeiten, Erreichbarkeit, Kfz-Emissionen,...) Sofern Straßenbahnen straßenbündig geführt werden, müsste die Stadtbahn diese geringe zulässige Geschwindigkeit von zulv =30 km/h auch einhalten. Folie 42

43 Reduktion der zulässigen Geschwindigkeit - Koordinierungen Auswirkungen der Festlegung einer reduzierten zulässigen Geschwindigkeit von z.b. zulv= 30 km/h In einer Großstadt werden u. a. folgende kostspielige und zeitaufwändige Maßnahmen erforderlich: Neuberechnung und Neuversorgung der Zwischenzeiten für alle betroffenen Anlagen Neuberechnung der signaltechnischen Unterlagen für alle betroffenen Anlagen Neuberechnung und Abstimmung der Grünen Wellen für die Kfz, die Fußgänger und die Radfahrer Neuberechnung der signaltechnischen Unterlagen für alle Bus- und Stadtbahnbeschleunigungen - Sehr hoher Aufwand bei Ingenieurbüros und bei den Signalbaufirmen - - Mehrere Jahre sind zur Umstellung erforderlich - Folie 43

44 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 44