Was ist auf dem Bild zu sehen?

Die schwarzen Linien zeigen die Fahrbahn. Sobald die Simulation gestartet wird, bewegen sich auf den Linien farbige Kreise. Dies sind die Fahrzeuge. Die Farbe hat hierbei keine besondere Bedeutung. Die Fahrzeuge werden lediglich farbig dargestellt, damit man sie leichter unterscheiden kann.

Vorfahrtregeln und Spurwechselmöglichkeiten sind nicht visualisiert. Diese können anhand des Fahrverhaltens der Fahrzeuge erkannt werden, wenn sie nicht ohnehin ersichtlich sind.

Wie funktioniert die Simulation?

Die Simulation arbeitet in Berechnungsschritten. Die Dauer eines Berechnungsschritts kann verstellt werden. Hierbei stimmen die simulierte Zeit und die reale Zeit stets überein.

In jedem dieser Berechnungsschritte werden viele kleine Aufgaben erledigt. Beispielsweise werden neue Fahrzeuge generiert oder die Werte für das Statistikfeld neu berechnet. Natürlich wird auch für jeder Fahrzeug der Abstand zum Vordermann bestimmt, da anhand von diesem berechnet wird, wie weit das Fahrzeug in dem Berechnungsschritt vorwärts fahren wird.

Es werden aber auch weniger offensichtliche Aufgaben erledigt. Beispielsweise werden in jedem Berechnungsschritt die Werte von den Schiebereglern ausgelesen, damit in der Simulation stets die aktuell eingestellten Werte verwendet werden.

Wie werden Spurwechsel entschieden?

Bei Fahrzeugen, welchen zwei Spuren zur Verfügung stehen, wird in jedem Berechnungsschritt für beide Spuren berechnet, wie schnell gefahren werden könnte. Diese beiden Geschwindigkeiten werden dann verglichen. Grundsätzlich wird die Spur mit der höheren Geschwindigkeit bevorzugt. Allerdings muss die Geschwindigkeitsdifferenz einen Wert von 0,1 übersteigen, damit Spur gewechselt wird. Dies soll unrealistisch häufige Spurwechsel verhindern. Auch wird stellenweise vor dem Bestimmen der Geschwindigkeitdifferenz ein zusätzlicher Wert auf eine der beiden Geschwindigkeiten addiert. Hierdurch wird erreicht, dass diese Spur auch dann verwendet wird, wenn auf beiden Spuren gleich schnell gefahren werden kann oder wenn auf dieser Spur lediglich minimal langsamer gefahren werden kann. Durch dieses Bevorzugen einer Spur kann beispielsweise das Rechsfahrgebot implementiert werden.

Zusätzlich muss bei einem Spurwechsel noch sichergestellt werden, dass kein Fahrzeug stark ausgebremst wird. Hierfür wird bei jedem möglichen Spurwechsel das Fahrzeug bestimmt, welches am stärksten ausgebremst würde. Anschließend wird aus der Geschwindigkeit, mit welcher dieses Fahrzeug im vergangenen Berechnungsschritt gefahren ist, und der Geschwindigkeit, mit welcher es nach dem Spurwechsel fahren könnte, berechnet wie stark dieses Fahrzeug bremsen müsste. Ist dieser Wert größer als 2 m/s², so kann nicht die Spur gewechselt werden.

Wie werden Vorfahrtssituationen entschieden?

Wenn sich ein Fahrzeug einer Kreuzung aus einer wartepflichtigen Richtung nähert, muss entschieden werden, ob die Kreuzung sicher passiert werden kann. Für diese Entscheidung wird das Fahrzeug bestimmt, welches am stärksten ausgebremst werden würde. Dann wird berechnet, wie stark dieses Fahrzeug bremsen müsste. Ist dieser Wert größer als 2 m/s², so kann die Kreuzung nicht sicher passiert werden und es muss gewartet werden. Die Entscheidung von Vorfahrtssituationen ist somit ein Spezialfall von Spurwechselentscheidungen.

Welche Parametersätze sind interessant?

Um die unterschiedliche Leistungsfähigkeit von ein- und mehrspurigen Kreisverkehren aufzuzeigen, wurden in der Bachelorarbeit zwei geeignete Parametersätze berechnet.

1.: Fahrtrichtung Norden/Osten/Süden/West = 0,25; Verkehrsdichte in Nebenrichtung = 1; Verkehrsdichte = 0,32;

2.: Fahrtrichtung Norden/Süden = 0,5 Osten/Westen = 0; Verkehrsdichte in Nebenrichtung = 0,1; Verkehrsdicht = 0,485;

Hier sieht man insbesondere beim ersten Parametersatz, dass der einspurige Kreisverkehr schnell überstaut wird, während die mehrspurigen Kreisverkehre die Nachfrage gut bewältigen können.

Auch die beiden mehrspurigen Kreisverkehre unterscheiden sich in ihrer Leistungsfähigsfähigkeit, wie an diesem Parametersatz gesehen werden kann:

Fahrtrichtung Norden/Osten/Süden/West = 0,25; Verkehrsdichte in Nebenrichtung = 1; Verkehrsdichte = 0,63;

Dieser Parametersatz führt bei dem Kreisverkehr mit zweispurigen Zufahrten zu einer Überstauung, während der zweispurige Kreisverkehr mit einspurigen Zufahrten die Nachfrage bewältigen kann.

Die Fahrzeuggenerierungen laufen zufällig ab. Deshalb kann es passieren, dass es etwas länger dauert, bis sich eine gewünschte Verkehrssituation einstellt. In diesem Fall sollte nicht verzweifelt sondern wenige Minuten gewartet werden.

Warum kollidieren die Fahrzeuge?

In der Berechnung heben die Fahrzeuge zwar eine Länge aber keine Breite. In der Visualisierung sind die Fahrzeuge jedoch so breit wie lang. Deshalb kann es bei Kreuzungen passieren, dass die Darstellungen zweier Fahrzeuge überlappen. Dies ist folglich keine Kollision in der Berechnung sondern nur eine Unzulänglichkeit der Visualisierung. Warum ist auch eine zweispurige Straße implementiert? Obwohl Kreisverkehre untersucht werden, wurde eine zweispurige Straße mit einem stehenden Auto auf der rechten Sput implementiert, da dort Fehler in der Simulation leichter erkannt werden können und somit zuverlässig behoben werden. Ursprünglich sollte die zweispurige Straße nicht in der endgültigen Version des Programms enthalten sein. Eben weil dort die Fahrzeugbewegungen leicher als bei den Kreisverkehren nachvollzogen werden können, wurde aber entschieden, dass dieses Straßenmodell auch in der endgültigen Version eine Bereicherung darstellt. Deshalb kann in dieser Simulation von Kreisverkehren nun auch eine zweispurige Straße betrachtet werden.