Minderungspotenziale und Qualitätsanforderungen zum Einsatz von Verfahren zum dynamischen umweltsensitiven Verkehrsmanagement (UVM) an Verkehrswegen

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Rolf Rüdiger Wagner
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1 Minderungspotenziale und Qualitätsanforderungen zum Einsatz von Verfahren zum dynamischen umweltsensitiven Verkehrsmanagement (UVM) an Verkehrswegen, IVU Umwelt GmbH Ingo Düring, Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG Holger Löhner, WVI Prof. Dr. Wermuth Verkehrsforschung und Infrastrukturplanung GmbH Thomas Kraus, -systems GmbH Jörg Schönharting, TRC Transportation Research & Consulting GmbH Rainer Voigt, VMZ Berlin Betreibergesellschaft mbh Kolloquium 2017 Bergisch Gladbach, 29./

2 Folie 2 Inhalt Zielstellung Arbeitsgemeinschaft ARGE UVM-System Untersuchungsgebiete Validierung Ausblick

3 Folie 3 Fragestellungen des BASt-Vorhabens Wie wirksam sind bisher realisierte UVM-Systeme bezogen auf Luftschadstoffe NO 2 und PM10? Welche Komponenten zur räumlichen und zeitlichen Vorhersage von Luftschadstoffkonzentrationen werden verwendet? Wie gut sind diese Methoden und wie können sie verbessert werden? Welche Prozesse zwischen Verkehrsmanagement und UVM sind notwendig, um eine effektives Zusammenwirken zu realisieren? Welche Synergien aus einer Kopplung von VM mit UVM sind möglich? Wann sind einfache Lösungen möglich? Wie stehen finanzieller Aufwand und Wirksamkeit eines UVM in Verbindung mit einem VM in Beziehung? Gibt es ein Optimum der Auslegung eines UVM?

4 Folie 4 Ergänzende Fragen und Anforderungen Welche Wirkungen kann UVM auf die Lärmimmissionen, die CO 2 -Emissionen bzw. den Kraftstoffverbrauch, sowie auf den Verkehrsablauf (z. B. Staubildung, Verkehrsverlagerungen in andere Bereiche) und die Verkehrssicherheit haben? Die verkehrlichen Auswirkungen eines UVM sollen bei dem vorliegenden Untersuchungsansatz nicht nur hinsichtlich des regionalen, sondern auch des überregionalen Verkehrs (BAB und Bundesfernstraßen) untersucht werden.

5 Folie 5 Arbeitsgemeinschaft ARGE Bietergemeinschaft IVU Umwelt GmbH (IVU) Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG (LOH) TRC Transportation Research and Consulting GmbH (TRC) Unterauftragnehmer -systems GmbH (PWP) VMZ Berlin Betreibergesellschaft mbh (VMZ) WVI Prof.-Dr. Wermuth Verkehrsforschung und Infrastrukturplanung GmbH (WVI) Ansprechpartner (IVU)

6 Folie 6 Übersicht UVM-Systeme Funktionsschema eines Verkehrsmanagements mit integrierter umweltsensitiver Verkehrssteuerung

7 Folie 7 Übersicht UVM-Systeme Klassifizierung der Detaillierungsgrade von UVM mit Beispielen

8 Folie 8 Mögliche Untersuchungsgebiete Berlin Invalidenstraße Braunschweig Erfurt Potsdam Weimar Rostock Lutherstadt Wittenberg Autobahnen in Österreich Hagen Köln

9 Folie 9 Arbeitsablauf zur Erarbeitung eines Auswahlvorschlags von Untersuchungsgebieten Zulässigkeitsprüfung Auswahl von Indikatoren UVM in Betrieb? Diff. in Ausgangssituation Fernstraßen betroffen? Diff. in realisierte UVM Lösung Daten und Auswertungen Ausfüllen der Tabellen Standardisierung Paarweiser Vergleich

10 Folie 10 Indikatoren 1 bis 18 zur Beschreibung der Ausgangssituation Zielfeld 1: Straßennetzstruktur des Planungsraums Zielfeld 2: Immissionssituation vor Einsatz UVM Zielfeld 3: Verkehrscharakteristik Zielfeld 4: Auslösekriterien Indikatoren 19 bis 41 zur Beschreibung der realisierten Lösungsansätze Zielfeld 5: Verfügbare Datenlage Zielfeld 6: Eingesetzte Prognosemodule Zielfeld 7: Verkehrsmanagementmaßnahmen Zielfeld 8: Automatisierungsgrad des Zusammenwirkens von VM und UVM

11 Folie 11 Matrix des paarweisen Vergleichs, Lösungsansatz 1 2 UVM- Ansatz Berlin Invaliden -strasse BS Altewiek Ring Erfurt UG Potsdam Rostock Weimar BS Hildesheimerstr. Wittenberg UG Berlin Invalidenstrasse BS Altewiek Ring Hagen BS Hildesheimerstr Erfurt Potsdam Rostock Weimar Wittenberg 51 9 Hagen Ermittlung der Ähnlichkeit / Unterschiedlichkeit der UG beim gewählten Lösungsansatz.

12 Folie 12 Auswahlvorschlag Es wurden auf der Grundlage der Analyseergebnisse zur weiteren Bearbeitung innerhalb des Projektes folgende Untersuchungsgebiete festgelegt: UVM Potsdam UVM Wittenberg UVM Erfurt UVM Braunschweig Altewiekring UVM Steiermark / Österreich

Folie 13 UVM Potsdam Lage der Hot Spots und Maßnahmen der umweltorientierten Verkehrssteuerung Stadt Potsdam Straße Zeppelinstraße (zwischen Geschwister- Scholl-Straße und Nansenstraße)

13 Folie 13 UVM Potsdam Lage der Hot Spots und Maßnahmen der umweltorientierten Verkehrssteuerung Stadt Potsdam Straße Zeppelinstraße (zwischen Geschwister- Scholl-Straße und Nansenstraße) Zeppelinstraße (Höhe Schillerplatz) Breite Straße (zwischen Schopenhauerstraße und Dortustraße) Breite Straße (zwischen Dortustraße und Schloßstraße) Behlertstraße (zwischen Berliner Straße und Kurfürstenstraße) Großbeerenstraße (zwischen Jahnstraße und Horstweg) Überschreit ungstage 2010 PM10 >50 µg/m³ am Tag Jahresmittelwert 2010 PM10 (µg/m³) NO 2 (µg/m³) 45 32,4 45, ,4 41, ,7 47, ,2 41, ,6 42, ,9 40,7

14 Folie 14 UVM Wittenberg Umweltmodul + VL + Maßnahme Manuell, durch PM10-TMGW Bilder aus dem Aktionsplan Wittenberg (2014) Verkehrslagesystem Wittenberg Keine direkte Kopplung im Onlinebetrieb, Daten liegen für Offlinebetrieb vor system

15 Folie 15 UVM Erfurt Quelle: Landeshauptstadt Erfurt, Tiefbau- und Verkehrsamt

16 Folie 16 UVM Braunschweig Hotspot Altewiekring Kartendaten Open StreetMap contributors DTV = Kfz, SV-Anteil ca. 1.7%; UVM seit 2009 in Entwicklung, Betrieb ab 2015; PM10-JM: 20 28µg/m³, NO 2 -JM: 39 51µg/m³ (Zeitraum 2010 bis 2015)

17 Folie 17 UVM A2/A9 Steiermark Land Tirol, 2008 Land Steiermark, 2015

18 Folie 18 Umgesetzte Maßnahmen in den Untersuchungsgebieten Maßnahmen Braunschweig Erfurt Potsdam Wittenberg Steiermark M1: dynamisch geschaltetes Lkw-Fahrverbot. M2: Verkehrsumleitungen. M3: Maßnahmen an LSA zur Verkehrsverflüssigung. M4: Beschränkung der zulässigen Geschwindigkeit. M5: Pförtnerampel mit Zufluss-Dosierung. M6: Informationen zur aktuellen Situation / Empfehlungen zur Nutzung des ÖPNV über Informationstafeln

19 Folie 19 Betriebserfahrungen ermittelt durch Fragebogen (Auswahl) UVM wurden kommunal beauftragt, jedoch meist in Abstimmung mit dem Bundesland. Zeitlich war von der ersten Befassung bis zur Inbetriebnahme ein Zeitraum von bis zu 4 Jahren erforderlich. Der Realisierungszeitraum ist jedoch maßgebend vom Umfang und den jeweiligen technischen Voraussetzungen sowie den gewählten Strategien abhängig. Wie lange UVM in Betrieb sein wird, wird in Abhängigkeit der Höhe der Grenzwertüberschreitung, der bisherigen zeitlichen Entwicklung der Immissionskonzentrationen und geplanter anderer Maßnahmen unterschiedlich eingeschätzt. Die eingeschätzte Mindestlaufzeit liegt zwischen 5 und 10 Jahren. Bei den Investitionen muss zwischen Vorphase, Einrichtung und Betrieb sowie zwischen einfachen und aufwändigen Lösungen unterschieden werden. UVM in den vorliegenden Ausprägungen erreichen eine Reduktion der hohen Immissionskonzentrationen von PM10 und NO 2. Die Wirkung reicht aber bei NO 2 häufig allein nicht aus, um die Grenzwerte einzuhalten. Zu den modalen Auswirkungen (Verlagerung von Fahrten auf den Umweltverbund) von UVM liegen keine Untersuchungen vor. Synergien ergeben sich, wenn ein VM bereits vorhanden ist und vorhandene Einrichtungen von VM und UVM gemeinsam genutzt werden können. Bisher sind Synergiepotentiale noch nicht quantifiziert worden.

20 Folie 20 Validierung Modellierte Konzentrationen Beispiel Braunschweig PM10 Stundenwerte 2015 Modell: 19.8 µg/m³ Messung: 20.7 µg/m³ R² = 83 % NO 2 Stundenwerte 2015 Modell: 31.9 µg/m³ Messung: 40.0 µg/m³ R² = 57 % NO 2 Stundenwerte 2015 (kalibriert) Modell: 37.8 µg/m³ Messung: 40.0 µg/m³ R² = 56 %

21 Folie 21 Validierung Modellierte Konzentrationen Beispiel Braunschweig NO 2 Stundenwerte 2015 (kalibriert) Modell: 37.8 µg/m³ Messung: 40.0 µg/m³ R² = 56 %

22 Folie 22 Validierung Modellierte Verkehrsdaten Beispiel Braunschweig Stundenwerte Kfz pro Fahrtrichtung Stundenwerte SLkw pro Fahrtrichtung

23 Folie 23 Validierung Modellierte Verkehrsdaten Beispiel Potsdam Bestimmung des HBEFA LOS aus Detektion und Parametrisierung über Fundamentaldiagramm

24 Folie 24 Validierung Vorhersage Beispiel Wittenberg

25 Folie 25 Validierung Vorhersage Beispiel Braunschweig

26 Folie 26 Ausblick: Weitere Arbeitspakete AP 400 Evaluierung 410 Auslöse- bzw. Zielkriterien 420 Algorithmen 430 Eingangsdaten 440 Zeitliche Auflösung AP 500 Evaluierung für Vorhersagen AP 600 Befolgungsrate von Verkehrsteilnehmern AP 700 Bewertung von Maßnahmen AO/IO AP 900 Kosten- und Wirkungsanalyse Laufzeit des Projekts bis zum

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