Ein Gespräch mit Dr. Matthias Brunner, Gründer und Geschäftsführer des Start-ups tsenso und Leiter des mFUND-Projekts ROSY – Nutzung dynamischer Open-Data zur Ermitt-lung der Verkehrsstro me und Auslästungen im Sträßennetz in Echtzeit.

Accurate and reliable traffic state estimation is essential for the identification of congested areas and bottleneck locations. It enables the quantification of congestion characteristics, such as intensity, duration, reliability, and spreading which are indispensable for the deployment of appropriate traffic management plans that can efficiently ameliorate congestion problems. Similarly, it is important to categorize known congestion patterns throughout a long period of time, so that corresponding traffic simulation models can be built for the investigation of the performance of different traffic management plans. This study conducts cluster analysis to identify days with similar travel conditions and congestion patterns. To this end, travel, traffic and weather data from the Smart Mobility Living Lab of Thessaloniki, Greece is used. Representative days per cluster are determined to facilitate the development of traffic simulation models that typify average traffic conditions within each cluster. Moreover, spatio-temporal matrices are developed to illustrate time-varying traffic conditions along different routes for the representative days. Results indicate that the proposed clustering technique can produce valid classification of days in groups with common characteristics, and that spatio-temporal matrices enable the development of traffic management plans which encompass routing information for competing routes in the city of Thessaloniki.

Untersuchungsgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Schnittstelle zwischen Verkehrsprozess und Informationsprozess in Systemen für die fahrzeuggenerierte Verkehrsdatengewinnung. Dabei konzentrieren sich die Untersuchungen auf die originäre Größe Geschwindigkeit. Das wesentliche Ziel der theoretischen und praktischen Untersuchungen bildet die qualifizierte Bestimmung makroskopischer Kenngrößen des Verkehrsflusses aus mikroskopischen Einzelfahrzeugdaten. Einen Schwerpunkt der Arbeit bildet die Analyse von mikroskopischen Einzelfahrzeugdaten mit Hilfe von informationsentropischen und spektralen Betrachtungen. Diese Untersuchungen erfolgen mit dem Ziel, eine optimale Nutzung der limitierten Übertragungs- und Verarbeitungskapazität in realen FCD-Systemen zu ermöglichen, theoretische Grenzerte abzuleiten und in der Praxis verwendete Parameter von FCD-Systemen theoretisch zu begründen. Ausgehend von empirischen und theoretischen Untersuchungen wird die Entropie der Informationsquelle "Geschwindigkeitsganglinie" bestimmt. Es wird gezeigt, dass Geschwindigkeitsganglinien als Markov-Quellen modelliert werden können. Aus der Entropiedynamik von Geschwindigeitsganglinien wird eine optimale Größe für den Erfassungstakt abgeleitet. Eine Analyse der spektralen Eigenschaften von Geschwindigkeitsverläufen zeigt, dass zwischen den Spektren von Geschwindigkeitsganglinien und dem Verkehrszustand Zusammenhänge bestehen. Geschwindigkeitsganglinien besitzen Tiefpasscharakter. Für die Berechnung der Tiefpassgrenzfrequenzen von empirischen Geschwindigkeitsganglinien wird ein Leistungskriterium eingeführt. Ausgehend von den derart bestimmten empirischen Tiefpassgrenzfrequenzen kann ein optimaler Erfassungstakt ermittelt werden, dessen Größe näherungsweise mit dem aus der Entropiedynamik abgeleiteten Erfassungstakt übereinstimmt. Ein einfacher Indikator für die Dynamik von Geschwindigkeitsverläufen ist der Variationskoeffizient der Einzelfahrzeuggeschwindigkeit. Es wird gezeigt, dass die Gewinnung und Übertragung von Variationskoeffizienten der Einzelfahrzeuggeschwindigkeiten in FCD-Systemen sinnvoll ist. In der Arbeit erfolgt eine theoretische Begründung des erforderlichen Ausrüstungsgrades in FCD-Systemen. Die Beurteilung der Leistungsfähigkeit von FCD-Systemen erfolgt dabei auf der Grundlage einer Konfidenzschätzung für die Zufallsgröße Reisegeschwindigkeit. Das verwendete Verfahren ist geeignet, die Leistungsfähigkeit von FCD-Systemen in unterschiedlichen Szenarien (Stadt-, Landstraßen-, Autobahnverkehr) zu vergleichen. Es wird gezeigt, dass FC-Daten in bestimmten Szenarien (insbesondere Stadtverkehr) zwingend einer Fusion mit anderen Verkehrsdaten bedürfen. Für die statistische Dimensionierung und Auswertung eines FCD-Systems ist der Variationskoeffizient der mittleren Reisegeschwindigkeiten der Fahrzeuge eines Fahrzeugkollektivs (kollektiver Variationskoeffizient) ein wesentlicher Parameter. Es wird gezeigt, dass der kollektive Variationskoeffizient in der Regel nicht nur vom Verkehrszustand, sondern auch von der räumlichen und zeitlichen Strukturierung des Beobachtungsgebietes abhängig ist. Für die näherungsweise Bestimmung des kollektiven Variationskoeffizienten werden Modelle abgeleitet und verifiziert.

Untersuchungsgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Schnittstelle zwischen Verkehrsprozess und Informationsprozess in Systemen für die fahrzeuggenerierte Verkehrsdatengewinnung. Dabei konzentrieren sich die Untersuchungen auf die originäre Größe Geschwindigkeit. Das wesentliche Ziel der theoretischen und praktischen Untersuchungen bildet die qualifizierte Bestimmung makroskopischer Kenngrößen des Verkehrsflusses aus mikroskopischen Einzelfahrzeugdaten. Einen Schwerpunkt der Arbeit bildet die Analyse von mikroskopischen Einzelfahrzeugdaten mit Hilfe von informationsentropischen und spektralen Betrachtungen. Diese Untersuchungen erfolgen mit dem Ziel, eine optimale Nutzung der limitierten Übertragungs- und Verarbeitungskapazität in realen FCD-Systemen zu ermöglichen, theoretische Grenzerte abzuleiten und in der Praxis verwendete Parameter von FCD-Systemen theoretisch zu begründen. Ausgehend von empirischen und theoretischen Untersuchungen wird die Entropie der Informationsquelle "Geschwindigkeitsganglinie" bestimmt. Es wird gezeigt, dass Geschwindigkeitsganglinien als Markov-Quellen modelliert werden können. Aus der Entropiedynamik von Geschwindigeitsganglinien wird eine optimale Größe für den Erfassungstakt abgeleitet. Eine Analyse der spektralen Eigenschaften von Geschwindigkeitsverläufen zeigt, dass zwischen den Spektren von Geschwindigkeitsganglinien und dem Verkehrszustand Zusammenhänge bestehen. Geschwindigkeitsganglinien besitzen Tiefpasscharakter. Für die Berechnung der Tiefpassgrenzfrequenzen von empirischen Geschwindigkeitsganglinien wird ein Leistungskriterium eingeführt. Ausgehend von den derart bestimmten empirischen Tiefpassgrenzfrequenzen kann ein optimaler Erfassungstakt ermittelt werden, dessen Größe näherungsweise mit dem aus der Entropiedynamik abgeleiteten Erfassungstakt übereinstimmt. Ein einfacher Indikator für die Dynamik von Geschwindigkeitsverläufen ist der Variationskoeffizient der Einzelfahrzeuggeschwindigkeit. Es wird gezeigt, dass die Gewinnung und Übertragung von Variationskoeffizienten der Einzelfahrzeuggeschwindigkeiten in FCD-Systemen sinnvoll ist. In der Arbeit erfolgt eine theoretische Begründung des erforderlichen Ausrüstungsgrades in FCD-Systemen. Die Beurteilung der Leistungsfähigkeit von FCD-Systemen erfolgt dabei auf der Grundlage einer Konfidenzschätzung für die Zufallsgröße Reisegeschwindigkeit. Das verwendete Verfahren ist geeignet, die Leistungsfähigkeit von FCD-Systemen in unterschiedlichen Szenarien (Stadt-, Landstraßen-, Autobahnverkehr) zu vergleichen. Es wird gezeigt, dass FC-Daten in bestimmten Szenarien (insbesondere Stadtverkehr) zwingend einer Fusion mit anderen Verkehrsdaten bedürfen. Für die statistische Dimensionierung und Auswertung eines FCD-Systems ist der Variationskoeffizient der mittleren Reisegeschwindigkeiten der Fahrzeuge eines Fahrzeugkollektivs (kollektiver Variationskoeffizient) ein wesentlicher Parameter. Es wird gezeigt, dass der kollektive Variationskoeffizient in der Regel nicht nur vom Verkehrszustand, sondern auch von der räumlichen und zeitlichen Strukturierung des Beobachtungsgebietes abhängig ist. Für die näherungsweise Bestimmung des kollektiven Variationskoeffizienten werden Modelle abgeleitet und verifiziert.