Verkehrsdynamik und -simulation

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1 Springer-Lehrbuch Verkehrsdynamik und -simulation Daten, Modelle und Anwendungen der Verkehrsflussdynamik Bearbeitet von Martin Treiber, Arne Kesting 1st Edition Taschenbuch. xii, 368 S. Paperback ISBN Format (B x L): 15,5 x 23,5 cm Gewicht: 642 g Weitere Fachgebiete > Physik, Astronomie > Angewandte Physik > Statistische Physik, Dynamische Systeme Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 1 Einleitung... 1 Teil I Verkehrsdaten 2 Trajektoriendaten und Floating-Car-Daten Erfassungsmethoden DarstellungimRaum-Zeit-Diagramm... 8 Übungsaufgaben Literaturhinweise Querschnittsdaten Mikroskopische Erfassung: Einzelfahrzeugdaten Aggregierung: Makroskopische Daten Schätzung räumlicher Größen aus Querschnittsdaten Verkehrsdichte Räumliches Geschwindigkeitsmittel Geschwindigkeit aus Einfach-Schleifendetektoren Übungsaufgaben Literaturhinweise Darstellung von Querschnittsdaten Zeitreihen makroskopischer Größen Geschwindigkeits-Dichte-Relation Zeitlückenverteilung Fluss-Dichte-Diagramm Geschwindigkeits-Fluss-Diagramm Übungsaufgaben Literaturhinweise Raumzeitliche Rekonstruktion der Verkehrslage Raumzeitliche Interpolation Verkehrsadaptives Glättungsverfahren vii

3 viii Charakteristische Ausbreitungsgeschwindigkeiten Adaptiver Geschwindigkeitsfilter ParameterundValidierungdesVerfahrens Datenfusion Übungsaufgaben Literaturhinweise Teil II Modellierung der Verkehrsflussdynamik 6 Allgemeines zur Verkehrsflussmodellierung Historie und Abgrenzung von verwandten Gebieten Modellkategorien Inhaltliche Einteilung MathematischeEinteilung Einteilung bezüglich weiterer Kriterien NichtmotorisierterVerkehr Übungsaufgaben Literaturhinweise Kontinuitätsgleichung Verkehrsdichte und hydrodynamische Fluss-Dichte-Relation Formulierung der Kontinuitätsgleichung Homogene Strecke Bereiche von Zu- oder Abfahrten Änderung der Fahrstreifenzahl Diskussion Kontinuitätsgleichung aus Sicht des Autofahrers Übungsaufgaben Das Lighthill-Whitham-Richards-Modell Modellgleichung Ausbreitung kontinuierlicher Dichteschwankungen Schockwellen LWR-Modelle mit dreieckigem Fundamentaldiagramm Modellparameter und Eigenschaften Wahl der Streckenabschnitte Modellierung von Engstellen Numerische Lösung des Cell-Transmission-Modells LösungdesSection-Based-Modells Beispiele Diffusion und Burgers-Gleichung Übungsaufgaben Literaturhinweise...113

4 ix 9 Makromodelle mit dynamischer Geschwindigkeit Makroskopische Beschleunigungsgleichung Eigenschaften der Beschleunigungsfunktion Allgemeine Form der Modellgleichungen Übersicht über einige Makromodelle zweiter Ordnung Payne-Modell Kerner-Konhäuser-Modell GKT-Modell NumerischeLösung Übungsaufgaben Literaturhinweise Einfache Fahrzeugfolgemodelle Allgemeines MathematischeBeschreibung Gleichgewichtsbeziehungen und Fundamentaldiagramm Heterogener Verkehr Optimal-Velocity-Modell Full-Velocity-Difference-Modell Newell-Modell Übungsaufgaben Literaturhinweise Aus Fahrstrategien hergeleitete Fahrzeugfolgemodelle Modellkriterien Gipps-Modell Sichere Geschwindigkeit Modellgleichung Fließgleichgewicht Eigenschaften Intelligent-Driver-Modell Geforderte Eigenschaften Modellgleichung und mathematische Beschreibung Modellparameter Intelligente Bremsstrategie Dynamische Eigenschaften Fließgleichgewicht Verbesserte Beschleunigungsfunktion Übungsaufgaben Literaturhinweise Modellierung menschlichen Fahrverhaltens Unterschied zwischen Mensch und Maschine Modellierung der Reaktionszeit

5 x 12.3 Schätzfehler und unvollkommene Fahrweise Modellierung der Schätzfehler Modellierung der Fahrfehler Zeitliche Antizipation Berücksichtigung mehrerer Fahrzeuge Berücksichtigung weiterer menschlicher Faktoren Übungsaufgaben Literaturhinweise Zelluläre Automaten Allgemeines Nagel-Schreckenberg-Modell VerfeinerteModelle Vergleich zellulärer Automaten mit Fahrzeugfolgemodellen Übungsaufgaben Literaturhinweise Fahrstreifenwechsel und andere diskrete Entscheidungen Übersicht Allgemeines Entscheidungsmodell Fahrstreifenwechsel Sicherheitskriterium Anreizkriterium egoistischer Fahrer Spurwechseln mit Höflichkeit: MOBIL Anwendung auf spezifische Fahrzeugfolgemodelle Entscheidungssituation beim Annähern an eine Ampel EinfahrenineinevorfahrtsberechtigteStraße Übungsaufgaben Literaturhinweise Stabilitätsanalyse Entstehung von Stop-and-Go-Wellen Relevante Instabilitätskonzepte für den Verkehrsfluss Lokale Instabilität Kolonneninstabilität Stabilitätsbedingungen für Fahrzeugfolgemodelle Stabilitätsbedingungen für makroskopische Modelle Anwendungsbeispiele Konvektive Instabilität Nichtlineare Instabilitäten und das Stabilitätsdiagramm Stabilitätsklassen Übungsaufgaben Literaturhinweise...242

6 xi 16 Phasendiagramm der Stauzustände Von geschlossenen zu offenen Systemen Begründung der Staumuster: Phasendiagramm Stabilitätsklasse Stabilitätsklasse Stabilitätsklasse SimulierteundrealeStaumuster Literaturhinweise Teil III Anwendungen der Verkehrsmodellierung 17 Stauentstehung und Stauausbreitung Drei Faktoren für den Verkehrszusammenbruch Charakteristische Merkmale der Stauausbreitung Gibtesden StauausdemNichts? Grundlagen der Verkehrslageschätzung Literaturhinweise Schätzung der Reisezeit Definitionen der Reisezeit ReisezeitbestimmunginderMikrosimulation Kumulierte Fahrzeugzahl Reisezeitschätzung aus Detektor- und Floating-Car-Daten ReisezeitbestimmunginderMakrosimulation Schätzung der Reisezeit aus dem Geschwindigkeitsfeld Übungsaufgaben Literaturhinweise Treibstoffverbrauch und Emissionen Modell-Übersicht MakroskopischeAnsätze MikroskopischeAnsätze Physik-basiertes Modell für den Treibstoffverbrauch Fahrwiderstand Motorleistung Verbrauchsrate Motorkennfeld und instantane Verbrauchsraten Auswertung Verbrauch bezogen auf 100 km Berechnung des Gesamt-Treibstoffverbrauchs Kohlendioxid- und andere Schadstoffemissionen Ermittlung des Treibstoffverbrauchs mit Makromodellen Übungsaufgaben Literaturhinweise...288

7 xii 20 Modellgestützte Optimierung des Verkehrsflusses Grundprinzipien Geschwindigkeitsbeschränkungen ZuflussdosierunganAuffahrten EffizientesFahrverhaltenundACC-Systeme LKW-Überholverbot und weitere lokale Verkehrsregeln Zielfunktionen für die Verkehrsoptimierung Literaturhinweise Anhang A Lösungen zu den Übungsaufgaben Sachverzeichnis...363