In der vorliegenden Arbeit wird eine prädiktive Fahrstrategie vorgestellt, die auf Basis von Ampel-Fahrzeug-Kommunikationsdaten generiert wird. Dazu wird ein aktueller Ansatz für eine prädiktive Fahrstrategie zur Annäherung an eine Lichtsignalanlage (LSA) untersucht. Es werden verschiedene Optimierungsansätze deutlich, von denen ein großer Teil bei der Systemerweiterung berücksichtigt wird. Bei der Analyse konnte gezeigt werden, dass die bisherige Strategieempfehlung durch den Einfluss vorausfahrender Verkehrsteilnehmer eingeschränkt wird. Es ergaben sich potentielle Problemsituationen, welche sich im realen Straßenverkehr negativ auf die Funktionalität des Fahrerassistenzsystems (FAS) auswirken. Für Anfragen des Öffentlichen Personen Nachverkehrs (ÖPNV) wurde ermittelt, dass keine allgemeingültigen Aussagen über die Eignung der Assistenzfunktion gegeben werden können. Die wesentliche Neuerung zu bisheriger Strategieansätze für die Annäherung an Knotenpunkte mit LSA ist die Berücksichtigung anderer Verkehrsteilnehmer. Dazu werden die neuen Größen effektive Freigabezeit und virtuelle Position der Haltelinie eingeführt, auf Basis derer die Strategieempfehlung des FAS an die Anzahl wartender Fahrzeug angepasst wird. Zur Untersuchung des möglichen Energieeinsparpotentials durch den Einsatz eines FAS wurde ein Simulationsmodell in MATLAB/SIMULINK entwickelt. Mit dessen Hilfe konnten verschiedene Situationen dargestellt werden, an denen der Einfluss der Funkreichweite sowie die Auswirkungen der Warteschlange auf das FAS verdeutlicht werden. Ferner kann der positive Effekt auf den Kraftstoffverbrauch und die Haltezeit an der LSA bestätigt werden. Das Simulationsmodell stellt eine gute Grundlage für weiterführende Untersuchung dar und kann an unterschiedliche Situationen angepasst werden. Um den Nutzen auch praktisch zu verifizieren wird eine Reihe von Fahrversuchen durchgeführt. Dem Fahrer wird dabei die Strategie in einem Display visualisiert. Für Situationen, in denen der Fahrzeugstillstand vermeidbar ist erhält dieser eine Geschwindigkeitsempfehlung. Ist ein Stillstand nicht vermeidbar, so erfolgt unmittelbar vor der Haltelinie, die Ausgabe der Restlaufzeit der Rotphase. Bei der Versuchsauswertung wird das Einsparpotential deutlich. Durch eine entwickelte GUI wird dem Fahrer eine Strategie auf dem Display visualisiert. Innerhalb mehrerer Versuchsfahrten konnten das FAS erprobt und in der anschließenden Versuchsauswertung klar die Verbesserungen aufgezeigt werden. / In this paper a predictive driving strategy is presented, which is generated based on car to infrastructure communication data. An actual approach for a driver assistance system has been analyzed to identify room for improvements. The additional benefit of the presented work is the consideration of other road users driving ahead of the ego-vehicle in the process of finding the optimal speed for approaching the traffic-light. A MATLAB/SIMULINK model has been developed, which allows the simulation of different traffic situations to investigate the fuel consumption benefit of a vehicle equipped with the considered system. It illustrates the influence of the radio range and the length of the queue in front of the stop line. Furthermore the positive effect to the fuel consumption of the developed system could be evaluated. The simulation model is a good basis for further tests and could be easily adapted to various situations and vehicles. In addition to the simulation, a human machine interface was developed for evaluating the advanced driver assistance system in test runs. The driver assistance system was tested in several situations to show the benefit of the system. It has been tested via multiple test runs. In the following test evaluation the improvement could clearly be shown.

El aumento de la flota, debido al desarrollo económico del país en la última década, ha generado problemas y dificultades que presentan los usuarios al momento de conducir en las calles de ciudades de todo el territorio nacional. Este conflicto no es ajeno al distrito de Lince, uno de los principales objetivos de este proyecto es llevar a cabo un análisis del problema existente en una de las intersecciones más concurridas de Lince con la ayuda de modelos de microsimulación y mesosimulación adecuados. Por otro lado, las instituciones y / o las empresas de construcción o consultoras que realizan proyectos de viales deben crear modelos computacionales o analíticos como parte fundamental de la etapa de diseño. Sin embargo, con el objetivo de ahorrar o por desconocimiento, realizan simulaciones mesoscópicas o macroscópicas, sin considerar que sus parámetros y ecuaciones son menos exactos que un modelo microscópico. Consistentemente, los resultados obtenidos no han sido correctos, debido a las características observadas en nuestra intersección, como presencia de vehículos pesados, estilo de manejo de conductores, numerosas paradas de transporte público, etc., para evaluar hasta qué punto es eficiente usar un modelo mesoscópico y evitar los tiempos computacionales de un modelo microscópico, se realizará un análisis comparativo de los resultados del Vissim, bajo la metodología de HCM 2010, en una intersección del distrito de Lince y así, optar por un rediseño semafórico coordinado para el cruce de la intersección que mejore el nivel de servicio como para las demoras, en la intersección estudiada. / The increase in the fleet, due to the economic development of the country in the last decade, has generated problems and difficulties that users present when driving on the streets of cities throughout the national territory. This conflict is not alien to the Lince district, one of the main objectives of this project is to carry out an analysis of the existing problem in one of the busiest intersections of Lince with the help of suitable microsimulation and mesosimulation models. On the other hand, institutions and / or construction or consulting companies that carry out road projects must create computational or analytical models as a fundamental part of the design stage. However, with the aim of saving or due to ignorance, they carry out mesoscopic or macroscopic simulations, without considering that their parameters and equations are less exact than a microscopic model. Consistently, the results obtained have not been correct, due to the characteristics observed in our intersection, such as the presence of heavy vehicles, driving style of drivers, numerous public transport stops, etc., to evaluate to what extent it is efficient to use a model In order to avoid the computational times of a microscopic model, a comparative analysis of the Vissim results will be carried out, under the HCM 2010 methodology, at an intersection of the Lince district and thus, opt for a coordinated traffic light redesign for the intersection of the intersection that improves the level of service as well as for delays, in the studied intersection. / Tesis

El congestionamiento vehicular se ha convertido en un problema abrumador para los habitantes de la ciudad de Lima. Frente a este problema, existen alternativas de mejoras en el tránsito vehicular que permiten minimizar el tiempo perdido. Este problema se evidencia en muchas avenidas y calles de esta ciudad; sobre todo en horas pico. En ese sentido, la presente tesis, aporta una solución para ser aplicada en la avenida Alfredo Benavides entre los tramos del óvalo Higuereta y avenida Velasco Astete. Así mismo, la finalidad es aplicar la gestión de la oferta enmarcados a la optimización y coordinación de fases semafóricas y a la mejora de indicadores de tráfico, como son: los grados de saturación, niveles de servicio, demoras por espera y ciclos semafóricos en las intersecciones. Para este propósito, se utiliza el software para la simulación del tránsito a nivel mesoscópico Synchro 8, el cual permite modelar la situación actual para el análisis de la problemática y posterior propuesta de solución. En consecuencia, esta tesis evaluará el comportamiento vehicular de la red estudiada mediante la metodología HCM en donde no considera ciclistas y peatones. Finalmente, la propuesta de solución indica que si es posible optimizar y disminuir el congestionamiento vehicular del tramo en estudio. Esto sin alterar, de sobre manera, la infraestructura o generar mayores costos de implementación a la vía. / Traffic congestion has become an overwhelming problem for the population of the city of Lima. Faced with this problem, there are alternatives for improvements in vehicular traffic that minimize the time lost. This problem is evident in many avenues and streets of this city; Especially during rush hour traffic. To that extent, the purpose of this thesis provides a solution to be applied in Alfredo Benavides Avenue between sections of the Higuereta oval and Velasco Astete avenue. As well, the purpose is to apply the offer management of the demand framed in the optimization and coordination of traffic light phases and to the improvement of traffic indicators, such as: the saturation degrees, the service levels, waiting delays and traffic light cycles at intersections. For this purpose, we use the software for traffic simulation, the Synchro 8 at mesoscopic level, which allows modeling the existing situation for the analysis of the current problem and subsequent solution proposal. Consequently, this thesis will evaluate the vehicular behavior of the network studied, through the HCM methodology where it does not consider cyclists and pedestrians. Finally, the proposed solution indicates that if it is possible to optimize and improve vehicular congestion of the section under study. This without altering, exceedingly, the infrastructure or generating higher costs of implementation on the road. / Tesis

En la actualidad, las grandes ciudades cuentan con diversos sistemas de transporte, sin embargo, la cantidad poblacional con el paso del tiempo va en aumento. Un claro ejemplo es la ciudad de Lima, que cuenta con más de 9,000,000 habitantes lo cual ocasiona problemas de aglomeración en sus sistemas de transporte, que por la excesiva demanda son saturados haciendo que los tiempos de espera lleguen a ser excesivos para los usuarios. Pese a ello, se pueden adoptar soluciones ingeniosas que no generen excesivos gastos económicos, utilizando medidas de gestión peatonal. El objetivo de esta investigación es mejorar el nivel de servicio peatonal mediante modelos en Vissim, la investigación está enfocada en la estación Naranjal del sistema BTR de Lima-Perú, Metropolitano, debido a que es una de las plataformas de embarque más críticas de la ciudad. Se modelaron tres escenarios con medidas de gestión peatonal: los semáforos peatonales, los separadores de flujo y los sistemas de alerta. La medida que tuvo mayor impacto en reducir la congestión peatonal fue el sistema de alerta con una densidad 1.06 m2/peatón teniendo un nivel de servicio E, una velocidad promedio de peatón de 5.80km/h y un tiempo de viaje máximo del peatón dentro de la estación de 261.37 segundos en el intervalo más crítico de la hora pico. En conclusión, de acuerdo con los resultados obtenidos, las tres medidas modeladas mejoran la densidad y velocidad peatonal, sin embargo, la que tuvo mayor impacto fue el uso de sistemas de alerta. / Currently, larges cities have various transportation systems, however, the population size over time is increasing. One clear example is the city of Lima, which has more tan 8,574,974 inhabitants and suffers from problems of agglomeration in its transport systems, which due to excessive demand are saturated and waiting times become excessive for users. Despite this, ingenious solutions can be adopted that don’ t generate excessive economic costs, using pedestrian management measures. The objective of this research is to improve the level of pedestrian service through models in Vissim, of the Naranjal station of Lima-Peru El Metropolitano, since it is one of the most critical boarding platforms in the city. Three scenarios with pedestrian management measures were modeled: pedestrian traffic lights, flow separator and warning systems. The result that had the greatest impact in reducing pedestrian congestion was the warning system with a density of 1.06 m2/pedestrian, having a service level E, and average pedestrian speed of 5.80 km/h and a maximun travel time of the pedestrians of 261.37 seconds in the most critical interval of the rush hour. In conclusion, accordin to the results obtained, the three modeled measures improve pedestrian density and speed, however, the one that has the greatest impact was the use of warning systems. / Tesis

La investigación comprende el análisis de las condiciones del tráfico actual y futuro en la intersección Av. Alameda Sur con Av. Alameda San Marcos del distrito de Chorrillos. El análisis se enfoca en la geometría, señalización y semaforización de la intersección con el objetivo de plantear una propuesta de mejora vial para mitigar el congestionamiento vehicular, alcanzando como resultado la mejora del nivel del servicio. La investigación inicia con la descripción de la problemática existente. En base a ello se formula una hipótesis y se determina como objetivo plantear una propuesta de mejora del diseño geométrico, señalización y semaforización que mitigue el congestionamiento vehicular. Con el propósito de realizar la evaluación, se utilizó el programa Vissim 9, comparable con la metodología Highway Capacity Manual (HCM 2010), a fin de modelar la intersección. Luego, se calibró y validó el modelo por medio de las longitudes de cola obtenidas en campo con la finalidad que el modelo se asemeje lo más cercano posible a la realidad. A fin de reducir la congestión, se propusieron mejoras en la geometría, señalización y, por medio del programa Synchro 10, una optimización del ciclo semafórico. Seguidamente, se realizaron dos simulaciones de la intersección proyectada a 10 años con el propósito de definir los niveles de servicio: la primera manteniendo condiciones actuales y la segunda incluyendo la propuesta de mejora. En la etapa de análisis, los resultados demostraron que la propuesta mejoró el nivel de servicio de “F” a “D”, y redujo en 61.5% la longitud de cola promedio en la intersección. / The research includes the analysis of current and future traffic conditions at the intersection of Av. Alameda Sur with Av. Alameda San Marcos in the Chorrillos district. The analysis focuses on the geometry, signaling and signaling of the intersection with the objective of proposing a proposal for road improvement to mitigate vehicular congestion, achieving as a result the improvement of the service level. The research begins with the description of the existing problem. Based on this, a hypothesis is formulated, and the objective is to present a proposal to improve the geometric design, signaling and traffic lights to mitigate vehicular congestion. To carry out the evaluation, the Vissim 9 program, comparable to the Highway Capacity Manual methodology (HCM 2010), was used to model the intersection. Then, the model was calibrated and validated by means of the queue lengths recorded in the field so that the model resembles as closely as possible to reality. To reduce congestion, improvements in geometry, signaling and, through the Synchro 10 program, an optimization of the signal cycle were proposed. Subsequently, two microsimulations of the intersection projected to 10 years were carried out to define the service levels: the first one maintaining current conditions and the second one including the improvement proposal. In the analysis stage, the results showed that the proposal improved the service level from “F” to “D” and reduced the average queue length at the intersection by 61.5%. / Tesis

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La intersección de las Avenidas José Granda y Universitaria, ubicado en el distrito de San Martín de Porres, Lima (conocido como Óvalo José Granda); es un cruce con un diseño geométrico no convencional, que tiene forma de rotonda, pero que no opera como tal; consta de un cruce semaforizado de cuatro accesos que cruzan la rotonda al interior de la misma, en los sentidos Norte-Sur, Sur-Norte, generando entrecruzamientos en todos los carriles de la rotonda y muy bajas velocidades, que son sumamente peligrosos en su operación. Para, mitigar el problema encontrado, se ha realizado el rediseño de la intersección implementando un intercambio vial semaforizado tipo diamante a nivel; para el cual se han aplicado dos alternativas de coordinación semafórica, ambas con control de tiempo fijo. De la modelación del tránsito vehicular en los software AIMSUN para el análisis de microsimulación y SYNCHRO para la optimización en la coordinación semafórica; de los tres escenarios evaluados (situación actual, alternativas 1 y 2), se compararon dos medidas de efectividad, el tiempo de demoras (seg/veh) y el número de paradas (#/veh/km), concluyendo que los resultados operacionales mejoran con la alternativa 1; sin embargo, empeoran con la alternativa 2, sometidas a evaluación contra la situación actual. Se recomienda analizar las alternativas planteadas con semaforización actuada (de tiempo flexible, activado por el tránsito); así como también, con paraderos de transporte público, se ubiquen fuera el área de análisis, para que no afecte la operación del diseño propuesto. / The intersection of José Granda and Universitaria avenues, located in the district of San Martín de Porres, Lima (known as Óvalo José Granda), is a junction with an unconventional geometric design, which is shaped like a roundabout, but does not operate as such. It consists of a traffic light crossing with four accesses that cross the roundabout inside it, in the North-South, South-North directions, generating intersections in all the lanes of the roundabout and very low speeds, which are extremely dangerous in its operation. To mitigate the problem encountered, the intersection has been redesigned by implementing a diamond-type traffic light interchange, at level; for which two alternatives of traffic light coordination have been applied, both with fixed time control. From vehicle traffic modeling in AIMSUN software for microsimulation analysis and SYNCHRO for traffic light coordination optimization; Of the three evaluated scenarios (current situation, alternatives 1 and 2), two measures of effectiveness were compared, the delay time (sec / veh) and the number of stops (# / veh / km), concluding that the operational results improve with alternative 1; however, they worsen with alternative 2, evaluated against the current situation. It is recommended to analyze the alternatives proposed with activated traffic lights (flexible time, activated by traffic); as well as, with public transport stops, are located outside the analysis area, so that they do not affect the operation of the proposed design. / Tesis

In der vorliegenden Arbeit wurden Verfahren entwickelt und getestet, um Prioritätsstufen für öffentliche Verkehrsmittel zur fahrtkonkreten Beeinflussung von Lichtsignalanlagen zu ermitteln und darüber hinaus Anschlüsse im öffentlichen Personennahverkehr zu sichern. Die Testergebnisse zeigen, dass die Ziele, eine höhere Pünktlichkeit und eine höhere Anschlusssicherheit, sehr gut erreicht werden.

Die Dissertationsschrift widmet sich einer systemtheoretischen Untersuchung zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen in Straßennetzwerken. Aus einem mathematischen Modell für den Verkehrsablauf auf Knotenzufahrten wird ein Verfahren abgeleitet, mit dem sich Umschaltzeitpunkte und Phasenwechsel flexibel an das tatsächliche Verkehrsgeschehen anpassen lassen. Der Ansatzpunkt ist, die einzelnen Knotenpunkte des Netzwerks lokal zu optimieren. Eine "Grüne Welle" soll sich von selbst einstellen, und zwar genau dann, wenn dadurch lokal Wartezeiten eingespart werden. Indem die lokale Optimierung in ein lokales Stabilisierungsverfahren eingebettet wird, können Instabilitäten aufgrund netzwerkweiter Rückkopplungen ausgeschlossen werden. Das vorgestellte Verfahren setzt sich aus drei Teilen zusammen: (i) einem lokalen Prognoseverfahren zur Bewertung von Schaltzuständen und Phasenübergängen bezüglich zukünftig entstehender Wartezeiten, (ii) einem lokalen Optimierungsverfahren, das jeder Phase einen dynamischen Prioritätsindex zuweist und die Phase mit höchster Priorität zur Bedienung auswählt und (iii) einem lokalen Stabilisierungsverfahren, das zum Einhalten einer mittleren und einer maximalen Bedienperiode korrigierend in die lokale Optimierung eingreift. Indem die Knotenpunkte ausschließlich über die Verkehrsströme gekoppelt sind, ergeben sich die Umschaltzeitpunkte unmittelbar aus den Ankunftszeitpunkten der Fahrzeuge selbst. Die Phasenwechsel stellen sich somit von selbst bedarfsgerecht ein. Simulationsergebnisse machen deutlich, dass sich aufgrund der höheren Flexibilität sowohl die Wartezeiten als auch der Kraftstoffverbrauch senken lassen.

This diploma project summarizes a theoretical introduction regarding the issue of traffic light control. Further there is industrial communication discussed, where they are the Ethernet / IP protocol and the Modbus TCP protocol described more in detail. The following is the description of the Logix series programmable controllers. Then the diploma follows up with market research in order to find the most suitable development kit which is used as a trial prototype. Then it is concerned with a development kit with a communication module from AND-TECH company. Software was developed on them, more specifically a library for processor ports, memory and the Modbus TCP protocol. After verifying the functionality of the software, the hardware design was started. From the first site it is development kit and module and from the second site there are input and output circuits. There must be the assessment of the results found during the test operation. The end of the document describes incorrect steps that were repaired in hardware.