Duisburg, University, Diss., 2002.

Stuttgart, Univ., Diplomarb., 2000.

Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2004.

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.

The 4th Symposium on Management of Future Motorway and Urban Traffic Systems (MFTS) was held in Dresden, Germany, from November 30th to December 2nd, 2022. Organized by the Chair of Traffic Process Automation (VPA) at the “Friedrich List” Faculty of Transport and Traffic Sciences of the TU Dresden, the proceedings of this conference are published as volume 9 in the Chair’s publication series “Verkehrstelematik” and contain a large part of the presented conference extended abstracts. The focus of the MFTS conference 2022 was cooperative management of multimodal transport and reflected the vision of the professorship to be an internationally recognized group in ITS research and education with the goal of optimizing the operation of multimodal transport systems. In 14 MFTS sessions, current topics in demand and traffic management, traffic control in conventional, connected and automated transport, connected and autonomous vehicles, traffic flow modeling and simulation, new and shared mobility systems, digitization, and user behavior and safety were discussed. In addition, special sessions were organized, for example on “Human aspects in traffic modeling and simulation” and “Lesson learned from Covid19 pandemic”, whose descriptions and analyses are also included in these proceedings.:1 Connected and Automated Vehicles 1.1 Traffic-based Control of Truck Platoons on Freeways 1.2 A Lateral Positioning Strategy for Connected and Automated Vehicles in Lane-free Traffic 1.3 Simulation Methods for Mixed Legacy-Autonomous Mainline Train Operations 1.4 Can Dedicated Lanes for Automated Vehicles on Urban Roads Improve Traffic Efficiency? 1.5 GLOSA System with Uncertain Green and Red Signal Phases 2 New Mobility Systems 2.1 A New Model for Electric Vehicle Mobility and Energy Consumption in Urban Traffic Networks 2.2 Shared Autonomous Vehicles Implementation for a Disrupted Public Transport Network 3 Traffic Flow and Simulation 3.1 Multi-vehicle Stochastic Fundamental Diagram Consistent with Transportations Systems Theory 3.2 A RoundD-like Roundabout Scenario in CARLA Simulator 3.3 Multimodal Performance Evaluation of Urban Traffic Control: A Microscopic Simulation Study 3.4 A MILP Framework to Solve the Sustainable System Optimum with Link MFD Functions 3.5 On How Traffic Signals Impact the Fundamental Diagrams of Urban Roads 4 Traffic Control in Conventional Traffic 4.1 Data-driven Methods for Identifying Travel Conditions Based on Traffic and Weather Characteristics 4.2 AI-based Multi-class Traffic Model Oriented to Freeway Traffic Control 4.3 Exploiting Deep Learning and Traffic Models for Freeway Traffic Estimation 4.4 Automatic Design of Optimal Actuated Traffic Signal Control with Transit Signal Priority 4.5 A Deep Reinforcement Learning Approach for Dynamic Traffic Light Control with Transit Signal Priority 4.6 Towards Efficient Incident Detection in Real-time Traffic Management 4.7 Dynamic Cycle Time in Traffic Signal of Cyclic Max-Pressure Control 5 Traffic Control with Autonomous Vehicles 5.1 Distributed Ordering and Optimization for Intersection Management with Connected and Automated Vehicles 5.2 Prioritization of an Automated Shuttle for V2X Public Transport at a Signalized Intersection – a Real-life Demonstration 6 User Behaviour and Safety 6.1 Local Traffic Safety Analyzer (LTSA) - Improved Road Safety and Optimized Signal Control for Future Urban Intersections 7 Demand and Traffic Management 7.1 A Stochastic Programming Method for OD Estimation Using LBSN Check-in Data 7.2 Delineation of Traffic Analysis Zone for Public Transportation OD Matrix Estimation Based on Socio-spatial Practices 8 Workshops 8.1 How to Integrate Human Aspects Into Engineering Science of Transport and Traffic? - a Workshop Report about Discussions on Social Contextualization of Mobility 8.2 Learning from Covid: How Can we Predict Mobility Behaviour in the Face of Disruptive Events? – How to Investigate the Mobility of the Future / Das 4. Symposium zum Management zukünftiger Autobahn- und Stadtverkehrssysteme (MFTS) fand vom 30. November bis 2. Dezember 2022 in Dresden statt und wurde vom Lehrstuhl für Verkehrsprozessautomatisierung (VPA) an der Fakultät Verkehrswissenschaften„Friedrich List“ der TU Dresden organisiert. Der Tagungsband erscheint als Band 9 in der Schriftenreihe „Verkehrstelematik“ des Lehrstuhls und enthält einen Großteil der vorgestellten Extended-Abstracts des Symposiums. Der Schwerpunkt des MFTS-Symposiums 2022 lag auf dem kooperativen Management multimodalen Verkehrs und spiegelte die Vision der Professur wider, eine international anerkannte Gruppe in der ITS-Forschung und -Ausbildung mit dem Ziel der Optimierung des Betriebs multimodaler Transportsysteme zu sein. In 14 MFTS-Sitzungen wurden aktuelle Themen aus den Bereichen Nachfrage- und Verkehrsmanagement, Verkehrssteuerung im konventionellen, vernetzten und automatisierten Verkehr, vernetzte und autonome Fahrzeuge, Verkehrsflussmodellierung und -simulation, neue und geteilte Mobilitätssysteme, Digitalisierung sowie Nutzerverhalten und Sicherheit diskutiert. Darüber hinaus wurden Sondersitzungen organisiert, beispielsweise zu „Menschlichen Aspekten bei der Verkehrsmodellierung und -simulation“ und „Lektionen aus der Covid-19-Pandemie“, deren Beschreibungen und Analysen ebenfalls in diesen Tagungsband einfließen.:1 Connected and Automated Vehicles 1.1 Traffic-based Control of Truck Platoons on Freeways 1.2 A Lateral Positioning Strategy for Connected and Automated Vehicles in Lane-free Traffic 1.3 Simulation Methods for Mixed Legacy-Autonomous Mainline Train Operations 1.4 Can Dedicated Lanes for Automated Vehicles on Urban Roads Improve Traffic Efficiency? 1.5 GLOSA System with Uncertain Green and Red Signal Phases 2 New Mobility Systems 2.1 A New Model for Electric Vehicle Mobility and Energy Consumption in Urban Traffic Networks 2.2 Shared Autonomous Vehicles Implementation for a Disrupted Public Transport Network 3 Traffic Flow and Simulation 3.1 Multi-vehicle Stochastic Fundamental Diagram Consistent with Transportations Systems Theory 3.2 A RoundD-like Roundabout Scenario in CARLA Simulator 3.3 Multimodal Performance Evaluation of Urban Traffic Control: A Microscopic Simulation Study 3.4 A MILP Framework to Solve the Sustainable System Optimum with Link MFD Functions 3.5 On How Traffic Signals Impact the Fundamental Diagrams of Urban Roads 4 Traffic Control in Conventional Traffic 4.1 Data-driven Methods for Identifying Travel Conditions Based on Traffic and Weather Characteristics 4.2 AI-based Multi-class Traffic Model Oriented to Freeway Traffic Control 4.3 Exploiting Deep Learning and Traffic Models for Freeway Traffic Estimation 4.4 Automatic Design of Optimal Actuated Traffic Signal Control with Transit Signal Priority 4.5 A Deep Reinforcement Learning Approach for Dynamic Traffic Light Control with Transit Signal Priority 4.6 Towards Efficient Incident Detection in Real-time Traffic Management 4.7 Dynamic Cycle Time in Traffic Signal of Cyclic Max-Pressure Control 5 Traffic Control with Autonomous Vehicles 5.1 Distributed Ordering and Optimization for Intersection Management with Connected and Automated Vehicles 5.2 Prioritization of an Automated Shuttle for V2X Public Transport at a Signalized Intersection – a Real-life Demonstration 6 User Behaviour and Safety 6.1 Local Traffic Safety Analyzer (LTSA) - Improved Road Safety and Optimized Signal Control for Future Urban Intersections 7 Demand and Traffic Management 7.1 A Stochastic Programming Method for OD Estimation Using LBSN Check-in Data 7.2 Delineation of Traffic Analysis Zone for Public Transportation OD Matrix Estimation Based on Socio-spatial Practices 8 Workshops 8.1 How to Integrate Human Aspects Into Engineering Science of Transport and Traffic? - a Workshop Report about Discussions on Social Contextualization of Mobility 8.2 Learning from Covid: How Can we Predict Mobility Behaviour in the Face of Disruptive Events? – How to Investigate the Mobility of the Future

Mit dem sechsten Band der Schriftenreihe Verkehrstelematik wird ein Überblick über die intermodalen Forschungsthemen des Jahres 2015 der Professur für Verkehrsleitsysteme und ‑prozessautomatisierung der Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“ der Technischen Universität Dresden anhand ausgewählter Veröffentlichungen gegeben. Sieben ausgewählte Artikel der Mitarbeiter, hauptsächlich veröffentlicht im Rahmen nationaler und internationaler Konferenzen, wurden dafür zusammengestellt. Die ersten Schwerpunkte bilden dabei die energieoptimale Steuerung und das Verkehrsmanagement im Schienenverkehr. Hier wird der Frage nachgegangen, wie Störungen des Bahnbetriebs im Echtzeit-Betriebsmanagement mit mathematischen Methoden begegnet werden kann. Als ein Ansatzpunkt wird das Erzeugen von robusten, stabilen und dabei auch energieeffizienten Fahrplänen diskutiert. Weiterhin wird versucht, im Rahmen des Betriebsmanagements mittels Konfliktlösungsalgorithmen operativ aktualisierte Fahrpläne so aufzubereiten, dass eine Umsetzung mit fahrzeugseitigen Fahrerassistenzsystemen ermöglicht und ein energieeffizienter Betrieb sichergestellt ist. Im zweiten Teil des Bandes wird gezeigt, wie die Methoden und Algorithmen der energieoptimalen Fahrweise und eines entsprechenden Fahrerassistenzsystems auf die Straßenbahn und auch den Bus übertragen werden können. Anschließend wird gänzlich auf den Individualverkehr fokussiert und der Frage der Reichweitenoptimierung elektrischer Fahrzeuge durch energieeffiziente Routing-Algorithmen unter Berücksichtigung von Echtzeit-Verkehrslagedaten nachgegangen. Wie im Schienenverkehr wird das Finden der optimalen Fahrstrategie auch hier durch Fahrerassistenzsysteme unterstützt.

Der nunmehr achte Band der Schriftenreihe Verkehrstelematik widmet sich den Forschungsthemen und ausgewählten Veröffentlichungen des Jahres 2016 der Professur für Verkehrsleitsysteme und -prozessautomatisierung der Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“ der Technischen Universität Dresden. Elf Beiträge von nationalen und internationalen Konferenzen und aus Zeitschriftenveröffentlichungen der Mitarbeiter mit den Themengebieten Bahnverkehr, ÖPNV, Straßenverkehr und Radverkehr zeigen das breite Spektrum verkehrstelematischer Anwendungen und Forschungen der Professur. Im Bereich der energieoptimalen Steuerung im Schienenverkehr werden Ergebnisse des EU-geförderten Projektes ON-TIME mit Fragestellungen zum echtzeitfähigen Verkehrsmanagement, zur Fahrerassistenz sowie Fahrplanbewertung und -optimierung in Bahnsystemen vorgestellt. Beiträge zum EU-Projekt CAPACITY4RAIL ergänzen die Betrachtungen um Fragestellungen zu Datenaustauschformaten und formalen Beschreibungen von Störungsmanagementprozessen im Eisenbahnbetrieb. Neue Einsatzfelder für Fahrerinformations- und -assistenzsysteme werden mit Beiträgen zu BikeNow – einer mobilen Applikation für Fahrradfahrer – sowie COSEL – einem System für Straßenbahnen gezeigt. Zwei Artikel stellen die vielversprechenden Ergebnisse der ersten Praxisanwendung der Systeme vor. Und auch im Bereich des Verkehrsmanagements des Straßenverkehrs sind automatisierte Fahrfunktionen und Fahrerassistenzsysteme ein Forschungsthema. Für das Projekt REMAS wird hier beispielhaft auf Simulationsuntersuchungen mit SUMO eingegangen. Ferner wurde im Rahmen des Qualitätsmanagements für das Dresdner Verkehrsmanagementsystem VAMOS analysiert, welche Güte bei der Verkehrslageeinschätzung erreicht wird und wie diese durch Nutzung eines aktuellen Verkehrslagebilds und Verkehrslageinformationen aufgewertet werden kann.:Inhaltsverzeichnis / Gliederung - Störungsmanagement bei Extremwetter-Ereignissen 1 - Datenformate, -modelle und -konzepte für den Eisenbahnbetrieb – Ausgewählte Ergebnisse des Arbeitspakets 3.4 im EU-Projekt CAPACITY4RAIL 11 - The ON-TIME real-time railway traffic management framework: a proof-ofconcept using a scalable standardised data communication architecture 31 - Zur Kopplung von Konfliktlösung und Fahrerassistenz – Herausforderungen, Lösungsansätze, Ergebnisse 77 - Erschließung neuer Anwendungsfelder mittels RailTopoModel für Planung, Simulation und Betrieb bei Eisenbahnen 89 - A three-level framework for performance-based railway timetabling 101 - Einsatz von Informationssystemen zum energieeffizienten Fahren im städtischen Personennahverkehr 141 - Simulation of highly automated vehicles using SUMO 153 - Einsatzmöglichkeiten von Biofunktionsmesswerten in verkehrstelematischen Anwendungen 159 - Verkehrslageprognose unter Berücksichtigung der dynamischen Kapazitäten an LSA-abhängigen Knotenpunkten 173 - BikeNow: A Pervasive Application for Crowdsourcing Bicycle Traffic Data 189 - Mitarbeiter der Professur für Verkehrsleitsysteme und -prozessautomatisierung 201