Ansätze zur umweltsensitiven Verkehrssteuerung (UVE) · PDF fileSeminar 05/2012, TLUG, 28.02.2012 ... Erfassung Meteorologie Erfassung Verkehr Erfassung Umwelt Wirkungsermittlung

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Umweltsensitive Verkehrssteuerung Erfurt (UVE)pwp-systems GmbH 1

Ansätze zur umweltsensitiven Verkehrssteuerung (UVE)am Beispiel der Landeshauptstadt Erfurt

Thomas J. Kraus, pwp-systems GmbH, Halle (Saale)

Seminar 05/2012, TLUG, 28.02.2012

ÜbersichtUmweltsensitive Verkehrssteuerung Erfurt (UVE)

� Grundlagen� Problem- und Zielstellung

� Verkehrsabhängige Umweltkenngrößen

� Situation Erfurt

� UVE-Maßnahmenpaket� Verstetigung des Verkehrsflusses

� Verkehrsverlagerung und Verkehrslenkung

� UVE-Systemkonzept� Systemarchitektur

� Messstellennetz

� Fazit


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GrundlagenProblem- und Zielstellung

� Rechtsgrundlagen� EG-Luftqualitätsrahmenrichtlinie und Tochterrichtlinien

� EG-Umgebungslärmrichtlinie

� Bundes-Immissionschutzgesetz und -verordnung (BImSchG, BImSchV)

(Regelung für kleinere Feinstäube PM2,5 seit 06.08.2010 in Kraft)

� Zielstellung� Einhaltung der Immissionsgrenzwerte (kommunale Verpflichtung)

� Reduktion der Treibhausgasemissionen um 40% bis 2020

� Realisierung� Aufstellung und Umsetzung wirksamer Aktionspläne

� Verstärkter Einsatz des Verkehrsmanagements zur Reduzierung der verkehrsbedingten Emissionen (Klimagase, Luftschadstoffe, Lärm)

� Integrative Betrachtung von Verkehrs- und Umweltmanagement

Umweltsensitive Verkehrssteuerung Erfurt (UVE)pwp-systems GmbH

GrundlagenEinordnung

� Bisherige statische Ansätze� gesamtstädtische Maßnahmen zur Beeinflussung von

� Verkehrsnachfrage

� Verkehrsmittel- und Routenwahl

� Verkehrsorganisation

� ...

� lokale Maßnahmen zur Steuerung des Verkehrsflusses mit

� LSA-Koordinierung

� ÖPNV-Bevorrechtigung

� Geschwindigkeitsbeschränkungen

� Verbesserung von Fahrbahnoberflächen

� ...

� Zukünftig prozessorientierter Ansatz� kontinuierliches flachendeckendes Monitoring von Klima-, Umwelt- und

Verkehrsdaten

� Strategiemanagement zur kontinuierlichen umweltsensitiven Verkehrssteuerung


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GrundlagenUmweltkenngrößen – Immissionsgrenzwerte

GrundlagenUmweltkenngrößen – Einfluss auf verkehrsbedingte Emissionen

� Verkehrsstärke� Bezug: Vergleich zeitbezogener Stauanteil 20% zu 0%

� PM10: Erhöhung der Belastung auf 143%

� NOx: Erhöhung der Belastung auf 153%

� Verkehrsablauf� Vergleich koordinierte zu nichtkoordinierte LSA (innerstädtisch)

� PM10: Reduktion der Belastung auf 49%

� NOx: Reduktion der Belastung auf 83%

� Vergleich Stop+Go-Verkehr zu nichtkoordinierte LSA (innerstädtisch)

� PM10: Erhöhung der Belastung auf 113%

� NOx: Erhöhung der Belastung auf 125%

� Verkehrszusammensetzung� PM10: Lkw 11-fache Belastung gegenüber Pkw

� NOx: Lkw 32-fache Belastung gegenüber Pkw


IVU 2009

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GrundlagenUmweltkenngrößen – Verkehrsablauf (Messfahrten)


GrundlagenUmweltkenngrößen – Verkehrsablauf (Messfahrten)


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Situation ErfurtLuftschadstoffe – Feinstaub PM10 und Stickstoffdioxid NO2


LRP 2012


Situation ErfurtLuftschadstoffe – Stickstoffdioxid NO2

� Stickstoffdioxid NO2

� Jahresmittel in µg/m3

� Trendprognose 2008

� Grenzwert 40 µg/m3

Stickstoffdioxid-Immissionen LRP 2005

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Situation ErfurtLuftschadstoffe – Feinstaub PM10

� Feinstaub PM10

� Jahresmittel in µg/m3

� Trendprognose 2008� Grenzwert 40 µg/m3

Feinstaub-Immissionen LRP 2005


Situation ErfurtLuftschadstoffe – Herkunft

Herkunft der Luftschadstoffe

Komponente der BelastungFeinstaub

PM10

StickstoffdioxidNO2

Regionaler Hintergrund 48-50% 22%

Urbaner Hintergrund 24-25% 32%

Lokaler Verkehr 26-28% 46%

LRP 2012

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Situation ErfurtLuftschadstoffe – Feinstaub PM10

LRP 2012

Umweltsensitive Verkehrssteuerung (UVE)Übersicht Maßnahmenpaket

� Verstetigung des Verkehrsflusses zur Vermeidung emissionsintensiver Fahrzustände� Optimierung von LSA-Steuerungen

� Verkehrsverlagerung und Verkehrslenkung zur Reduzierung von Verkehrsbelastungen� Zuflussdosierung auf den Hauptradialen Richtung Innenstadt

� Erweiterung der vorhandenen P+R-Angebote

� Kollektive und individuelle dynamische Verkehrsinformationen

� Entwicklung und Umsetzung eines Lkw-Führungskonzeptes

� Einrichtung eines Verkehrsleitsystems mit Alternativroutensteuerung


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pwp-systems GmbH 15

Umweltsensitive Verkehrssteuerung (UVE)Methodischer Ansatz – Beispiel Feinstaub

Grenzwert

Primärer

Bereich für

Maßnahmen

Umweltsensitive Verkehrssteuerung Erfurt (UVE)

UVE-MaßnahmenpaketStraßenverkehrsnetz


Straßenverkehrsnetz

� Bundesautobahnen A4, A71

� Bundes-, Landes- und Kreisstraßen

� Städtisches Hauptstraßennetz

FNP 2005

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UVE-MaßnahmenpaketPlanungs- und Untersuchungsgebiet


Untersuchungsgebiet

ÄußeresPlanungsgebiet

InneresPlanungsgebiet

A71

A71

A4 Radialstraßemit / ohne LSA(Koordinierung)

Untersuchungsgebiet

� Stadtgebiet

� Erfurter Schnellstraßenring (A4, A71, L1052, B7, L1056)

Äußeres Planungsgebiet

� Kernstadt

� Hauptradialstraßen außerhalb der Kernstadt

Inneres Planungsgebiet

� Stadtzentrum

� Stadt- und Zentrumsring

UVE-MaßnahmenpaketVerstetigung des Verkehrsflusses – Ansatz

� Zielstellung� Verstetigung des Verkehrsflusses (Vermeidung emissionsintensiver Fahrzustände)

� Umsetzung� Optimierung von LSA-Steuerungen

� Raum- und Zeitbezug� Stadtring und Zentrumsring

� 10 Radialstraßen zwischen Schnellstraßenring und Stadt- bzw. Zentrumsring

� dauerhafte dynamische Maßnahme

� Rahmenbedingungen� Betrachtung jeweils zusammenhängender LSA-Koordinierungsbereiche

� Möglichkeit einer stufenweisen Umsetzung der Maßnahme

� Wirkung im unmittelbaren Umfeld des betrachteten Streckenabschnittes

� ggf. Berücksichtigung von Wechselwirkungen mit ÖPNV-Priorisierungen


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UVE-MaßnahmenpaketVerstetigung des Verkehrsflusses – Beispiel


Stadtring, Umweltmessstelle

Stadtring, LSA-Optimierung

UVE-MaßnahmenpaketVerstetigung des Verkehrsflusses – Beispiel – Verkehrstechnik


LSA 152: Nordhäuser Str. / Bergstr.

Induktionsschleife (MIV)Infrarotdetektor (MIV)Infrarotbake (ÖPNV)Umweltmessstelle

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UVE-MaßnahmenpaketVerstetigung des Verkehrsflusses – Beispiel – Verkehrstechnik


LSA 157: Talstr. / Auenstr.

Induktionsschleife (MIV)Infrarotdetektor (MIV)Infrarotbake (ÖPNV)Umweltmessstelle

Infrarotdetektorca. 100 m vor HL

LSA-OptimierungZuflussdosierung

Infrarotdetektorca. 170 m vor HL2 Induktionsschleifenca. 340 m vor HL

UVE-MaßnahmenpaketVerstetigung des Verkehrsflusses – Beispiel – Verkehrssteuerung

� Fall 0: Fiktive Grundsituation (bis 2010)� Verkehrsabhängige Steuerung Nordhäuser Straße (Radiale)

� Knotenpunkt Talstraße / Auenstraße ist nicht signalisiert

� Fall 1: Ausgangssituation (Analysefall)� wie Fall 0

� zusätzlich: Knotenpunkt Talstraße / Auenstraße signalisiert

� Fall 2: Optimierung der LSA-Steuerung (Planfall)� wie Fall 1

� zusätzlich: Berücksichtigung der ÖPNV-Priorisierung in Nordhäuser Straße durch Anpassung der Freigabezeiten des MIV am Knotenpunkt Talstraße / Auenstraße

� Ziel: Verstetigung des Verkehrsflusses, keine Anhaltevorgänge in Bergstraße

� Fall 3: Zuflussdosierung (Planfall)� wie Fall 2

� zusätzlich: Zuflussdosierung am Knotenpunkt Talstraße / Auenstraße

� Ziel: Reduzierung der Verkehrsmengen und damit der Emissionen

� Randbedingung: Überwachung Rückstaulänge in Richtung Talknoten


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UVE-MaßnahmenpaketVerstetigung des Verkehrsflusses – Beispiel – Datenbasis

� Verkehrsdaten� Verkehrsstärke (1-min-Werte)

� Geschwindigkeit (1-min-Werte)

� Belegungsgrad (1-min-Werte)

� Signalprogrammprotokolle

� Videoaufzeichnung

� Messfahrten

� Meteorologiedaten� Windrichtung (1-h-Mittel)

� Windgeschwindigkeit (1-h-Mittel)

� Temperatur (1-h-Mittel)

� Umweltdaten� Staub PM10 (1-h-Mittel)

� Stickstoffdioxid NO2 (1-h-Mittel)


UVE-MaßnahmenpaketVerstetigung des Verkehrsflusses – Beispiel – Wirkungsermittlung

� Qualitätsanalyse der Eingangsdaten der Verkehrssteuerung

� Aufbereitung, Plausibilisierung und Aggregierung der Rohdaten

� Monitoring der Verkehrs-, Meteorologie- und Umweltdaten

� Korrelationsanalyse der Verkehrs-, Meteorologie- und Umweltdaten

� Wirkungsermittlung der Verkehrssteuerung im Vergleich von� Analysefall (Ausgangssituation)

� Planfällen (aktivierte umweltsensitive Verkehrssteuerung)

� Ergebnisdokumentation� Ableitung von Handlungsempfehlungen

� Untersetzung des UVE-Systemkonzeptes und UVE-Maßnahmenpaketes


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UVE-MaßnahmenpaketVerkehrsverlagerung / Verkehrslenkung – Ansatz

� Zielstellung� Verkehrsverlagerung / Verkehrslenkung (Reduzierung von Verkehrsbelastungen)

� Umsetzung� Zuflussdosierung auf den Hauptradialen Richtung Innenstadt

� Erweiterung der vorhandenen P+R-Angebote

� Kollektive und individuelle dynamische Verkehrsinformationen

� Raum- und Zeitbezug� 10 Radialstraßen zwischen Schnellstraßenring und Stadt- bzw. Zentrumsring

� zeitlich befristete dynamische Maßnahme

� Rahmenbedingungen� Betrachtung jeweils einzelner Hauptradialen

� keine Möglichkeit einer stufenweisen Umsetzung der Maßnahme

� Wirkung im gesamten Kernstadtgebiet


UVE-MaßnahmenpaketVerkehrsverlagerung / Verkehrslenkung – Beispiel


Dosierung

Verkehrsinfo

P+R-Platz

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Lageskizze

UVE-MaßnahmenpaketVerkehrsverlagerung / Verkehrslenkung – Steuerungsprinzip


Strategiemanagement

Verkehrsinformation

Verkehrssteuerung

Überschreitung Schwellwert Umwelt Überschreitung Schwellwert Fahrzeit

Dosierungs-programm

Normal-programm

Staudetektor 2belegt

Staudetektor 1belegt

DosierungStufe 2

DosierungStufe 1

keineDosierung

Erfassung Meteorologie Erfassung UmweltErfassung Verkehr

Integriertes Verkehrs- / UmweltmonitoringWirkungsermittlung

VIT-Anzeige:Freie P+R-PlätzeAbfahrt ÖPNV

VIT-Anzeige:Freie P+R-PlätzeAbfahrt ÖPNVFahrzeitinfo MIV

Dosierung Staudetektoren VIT

J

J

JN

N

N

N J

UVE-MaßnahmenpaketVerkehrsverlagerung / Verkehrslenkung – Kollektive Verkehrsinfo


Stadtinformation Ringelberg

36 frei

2 Richtung Zentrum in 5 min

Stau: Reisezeitverlängerung +7 min

2 frei

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UVE-SystemkonzeptÜbersicht Systemkomponenten


Bearbeitungsstand 14.02.2012

UVE-SystemkonzeptSystemarchitektur (vereinfacht)


MessstellenUmwelt

MessstellenMeteorologie

DetektorenLSA

DetektorenMQS

VR

Baustellen-Info

DetektionParken

UMR

DetektorenÖPNV (RBL)

StrategiemanagerMonitoring Umwelt / Wirkungsermittlung

VerkehrslagesystemMonitoring Verkehr und Emissionen

Mobilitätsportal Stadt Erfurt

VMR

Verkehrsinformationstafeln Mobile Verkehrsinformation

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UVE-SystemkonzeptVerkehrs- und Emissionsmonitoring

� Verkehrslageanalyse� Modellbasierte Ermittlung einer flächendeckenden Verkehrslage

� Berücksichtigung aktueller Detektordaten

� Berechnungsintervall: 15 min

� Kenngrößen: Verkehrsstärke, mittlere Geschwindigkeit

� Emissionsanalyse� Ermittlung der verkehrlichen Emissionen im Hauptstraßennetz

� Berücksichtigung der aktuellen Verkehrslage

� Berechnungsintervall: 15 min, Aggregationsintervall: 60 min

� Kenngrößen: Kohlendioxid, Feinstaub, Stickstoffdioxid, ..., Lärm

� Ergebnis � Verkehrs- und Emissionsmonitoring� kontinuierliche flächendeckende Kenntnis verkehrlicher Emissionen als eine

wesentliche Grundlage für die umweltsensitive Verkehrssteuerung

UVE-SystemkonzeptMessstellen Verkehr – strategische und LSA-Detektion


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UVE-SystemkonzeptMessstellen Meteorologie und Umwelt



UVE-SystemkonzeptZuflussdosierung, P+R-Angebot, Verkehrsinformation



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Fazit

� Verpflichtung zur Ergreifung von Maßnahmen zur Einhaltung der Immissionsgrenzwerte

� Maßgeblicher Beitrag zur dauerhaften Einhaltung von Grenzwerten mit Hilfe von Maßnahmen des Verkehrsmanagements

� Umsetzung einer umweltsensitiven Verkehrssteuerung� mit dauerhaften und situationsbezogene Maßnahmen

� basierend auf kontinuierlichem Monitoring von Verkehr, Umwelt und Meteorologie

� Aktueller Sachstand

� Machbarkeitsstudie 02/2011

� Nachweis der Wirksamkeit der Steuerung mit Pilotmaßnahme (Beginn 27.02.2012, Laufzeit 1 Jahr, Zwischenauswertungen nach jeweils 4 Monaten)

� Entwicklung eines Gesamtkonzeptes für die UVE (weit fortgeschritten)

� UVE als Maßnahme im aktuellen Luftreinhalteplan (Fortschreibung)


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Thomas J. Kraus

pwp-systems GmbH

Magdeburger Straße 38

06110 Halle (Saale)

Tel.: 0345.2795020-10

Mobil: 0178.1985557

E-Mail: [email protected]


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