Verkehrsfluss

Unter Verkehrsfluss versteht man den Fluss oder Flux, d. h. die Anzahl der Fahrzeuge, die eine bestimmte Straßenfläche oder -linie (als Grenzfall der Fläche) pro Zeiteinheit durchquert.

Die Änderung des Verkehrsflusses mit bestimmten Randbedingungen – Verkehrs- bzw. Fahrzeugdichte, Durchschnittsgeschwindigkeit eines oder aller Fahrzeuge, die Geschwindigkeitsverteilung, Straßenbreite – ist ein anspruchsvolles Forschungsgebiet, da viele Phänomene nur hochgradig nichtlinear beschreibbar sind. Verkehrssimulationen − aus dem deutschsprachigen Raum sei hier VISSIM als Beispiel genannt − sind insofern ein wichtiges Werkzeug zur Unterstützung der analytischen Modelle. Insbesondere sind die Bedingungen für den Übergang von unbehindertem Fluss zu Stopp-and-Go Verkehr, bzw. Stau interessant. Anwendungen finden Forschungsergebnisse in der sogenannten Telematik

Verkehrsflussanalyse

Verkehrsflussanalysen können auf verschiedenen Größenordnungen stattfinden:

mikroskopische Ebene

jedes Fahrzeug wird separat betrachtet und für jedes eine Gleichung, zur Beschreibung seiner Geschwindigkeit, üblicherweise eine Differentialgleichung, aufgestellt.

makroskopisch

in Analogie mit Modellen aus der Strömungslehre ist es oft nützlicher, ein System von partiellen Differentialgleichungen für summarische Phänomene wie Fahrzeugdichte oder Durchschnittsgeschwindigkeit aufzustellen.

mesoskopisch (kinetisch)

ein Mittelweg ist die Definition einer Funktion f(t,x,V) die die Auftrittswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs zur Zeit t am Ort x mit einer Geschwindigkeit V angibt. Diese Funktion kann mit Methoden der statistischen Mechanik wie der Boltzmann-Gleichung berechnet werden.

Einflussnahme auf den Verkehrsfluss

Landverkehre

Landverkehre sind zu unterteilen in Straßenverkehr und Schienenverkehr, sowie die Binnenschifffahrt.

Straßenverkehr

Im Straßenverkehr bezeichnet der Begriff die Ausnutzung der Verkehrswege durch den fahrenden Verkehr. Das bedeutet, der Verkehrsfluss nimmt durch höhere Geschwindigkeit erst einmal zu, kann aber etwa durch die dabei überproportional zunehmenden Abstände oder durch größere Geschwindigkeitsunterschiede und damit verbundene gegenseitige Behinderungen auch wieder abnehmen.

Einflussgrößen für die Optimierung des Verkehrsflusses sind:

• Verhalten des einzelnen Fahrers, etwa durch das Beschleunigen bei einem Ampelstart und kooperative Fahrweise.
• Beeinflussung des laufenden Verkehrs durch Verkehrsleitanlagen, was in Deutschland teils auf Autobahnen durch Regelung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit oder freigegebener Fahrspuren via elektronisch gesteuerter Anzeigetafeln erfolgt. In Städten wiederum besteht die Herausforderung der Verkehrsleitung in der richtigen Einrichtung der Taktzeiten der Ampelanlagen.
• Systematische Phänomene – wenn etwa bei einer bestimmten Verkehrsdichte ein Stau aus dem Nichts entsteht, wie er im Nagel-Schreckenberg-Modell beschrieben wird.
• Verkehrsplanung, welche die Verkehrsinfrastruktur entsprechend dem Bedarf aufzubauen und zu unterhalten hat, wobei auch Aspekte des Umweltschutzes berücksichtigt werden.

Schienenverkehr

Im Schienenverkehr bezeichnet der Begriff die Ausnutzung der Verkehrswege durch den fahrenden Verkehr. Das bedeutet, der Verkehrsfluss nimmt durch höhere Geschwindigkeit erst einmal zu, kann aber etwa durch die dabei überproportional zunehmenden Abstände oder durch größere Geschwindigkeitsunterschiede und damit verbundene gegenseitige Behinderungen auch wieder abnehmen.

Einflussgrößen für die Optimierung des Verkehrsflusses sind:

• Moderne Linienzugbeeinflussung und Hochgeschwindigkeitszugeinheiten verbunden mit besserer Trassierung auf Schnellfahrstrecken unter Auslassung von Kopfbahnhöfen.
• Ausweitung der Zeitfenster in den Verkehrsknotenpunkten in den Ballungsgebieten.
• geschicktes Zeitmanagement, in verkehrsarmen Zeiten Sanierungs- und Ausbesserungsarbeiten durchführen und in den Spitzenzeiten die Gleisbauarbeiten aussetzen.
• Einsetzen von zusätzlichen Waggons und Sonderzügen zu besonderen Anlässen.

Schiffsverkehr

Im Schiffsverkehr bezeichnet der Begriff die Ausnutzung der Verkehrswege durch den fahrenden Verkehr. Das bedeutet, der Verkehrsfluss nimmt durch höhere Geschwindigkeit erst einmal zu, kann aber etwa durch die dabei überproportional zunehmenden Abstände oder durch größere Geschwindigkeitsunterschiede und damit verbundene gegenseitige Behinderungen auch wieder abnehmen.

Einflussgrößen für die Optimierung des Verkehrsflusses sind:

• Blockabfertigung an beweglichen Brücken und Schleusen (Binnenverkehr)
• Ausbau der natüriichen Wasserstraßen, um konstante Tiefe zu erreichen (Binnenverkehr)
• GPS und Nautik zur Sicherung eines höheren Fahrzeugdurchsatzes (Binnenverkehr)
• verbreiterung der Hafeneinfahrten und Verbesserung der Fahrwasser (Seeverkehr)

Luftverkehr

Im Luftverkehr gibt es den Begriff des Verkehrsflusses auch, obwohl ein Flugzeug während des Fluges zugewiesene Luftkorridore und andere Flughöhen benutzt. Dies greift nur beim Bodenverkehr Landung, Rollvorgang und Start, wobei genaue Zeitfenster eingehalten werden müssen.

Siehe auch

• Verkehrsgeschwindigkeit
• Fundamentaldiagramm des Verkehrsflusses
• Verkehrsphysik
• PELOPS (Verkehrsflusssimulationsprogramm)
• Drei-Phasen-Verkehrstheorie

Literatur

• Alex Erath, Philipp Fröhlich: Die Geschwindigkeiten im PW-Verkehr und die Leistungsfähigkeiten von Strassen über den Zeitraum 1950–2000. In: IVT, ETH Zürich (Hrsg.): COST 340: Entwicklung des Transitverkehrs-Systems und deren Auswirkung auf die Raumnutzung in der Schweiz. Arbeitsbericht 183 Verkehrs- und Raumplanung, Februar 2004 (pdf, ivt.ethz.ch). 

Weblinks

• Verkehrsfluss und Geschwindigkeit. In: Mediathek. Verkehrsinstitut Bielefeld e. V., abgerufen am 22. September 2009.