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Knosimo

Beurteilung der Verkehrsqualität an Knotenpunkten ohne Signalanlagen

Beschreibung
Bild einer Kreuzung

KNOSIMO ermittelt die Kapazität und die Qualität des Verkehrsablaufs für vorfahrtgeregelte Knotenpunkte durch numerische Simulation. Alle Fahrzeuge, die eine Einmündung oder eine Kreuzung durchfahren, werden im Computer als eine Reihe von Zahlen repräsentiert. Dabei wird die Fahrt der Autos nicht Meter für Meter nachgeahmt wie bei einem mikroskopischen Modell. Dies erfordert zuviel Rechenzeit, ohne dass dadurch das Ergebnis besser wird.
Nur die wichtigsten Vorgänge wie Ankunft, Abfahrt oder Warten werden nachgebildet. Dadurch wird in mathematischer Sicht etwa das gleiche Modell aufgestellt wie bei der analytischen Rechnung (z.B. nach HBS). Aber all die Ungenauigkeit, die bei der mathematischen Behandlung für das Modell im HBS unvermeidlich sind, werden hier vermieden. Dazu gehören:

Ganglinie
  • Die Zeitlücken bei der Ankunft der Fahrzeuge sind nicht einfach exponentiell verteilt wie im HBS-Modell. In KNOSIMO sind sie “hyperlang” verteilt, d.h. die Ankunftszeiten sind realitätsnah.
  • Die angenommenen und abgelehnten Lücken des Hauptstroms sind nicht konstant (wie im HBS-Modell), sondern die Spannweite im Verhalten der Fahrer bei der Annahme von Lücken wird abgebildet. 
  • Die Verkehrsstärke ist nicht konstant, sondern die Ganglinien können beliebig genau nachgebildet werden.
  • Die Hierarchie der Ströme (unterschiedliche Stufen der Vorfahrt) wird nicht einfach durch pauschale Faktoren (p-0-Werte nach HBS) berücksichtigt, sondern die Dynamik des realen Ablaufs wird im Modell nachvollzogen.

 

Die Liste könnte fortgesetzt werden. Kurz gesagt: KNOSIMO beherrscht die Berechnung der Qualität des Verkehrsablaufs an vorfahrtgeregelten Knotenpunkten genauer als die analytische Rechnung  (etwa nach HBS).

Details
Programmfenster

KNOSIMO ermittelt die Kapazität und die Verkehrsqualität von vorfahrtsgeregelten Knotenpunkten mit Hilfe digitaler, stochastischen Simulation.

Dadurch wird das Ergebnis genauer als bei der vereinfachten Rechnung nach HBS.

 



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Unterschied zwischen KNOBEL und KNOSIMO

Was ist der Unterschied zwischen KNOBEL und KNOSIMO?

Tabelle Vergleich
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Häufig wird gefragt: Was ist der Unterschied zwischen KNOBEL und KNOSIMO ?

Die Antwort ist: KNOBEL berechnet vorfahrtgeregelte Knotenpunkte nach dem Handbuch für die Bemessung von Straßen (HBS, 2001, Kapitel 7).  Dieser Standard enthält Rechenvorschriften, die versuchen, die Verhältnisse an einer Kreuzung oder Einmündung ohne Lichtsignalanlage durch mathematische Modelle zu beschreiben. Diese Modelle führen zu Gleichungen, mit denen die erwünschten Werte (Kapazitäten, Wartezeiten, Staulängen) errechnet werden können. Um solche Modelle herzuleiten und um dabei lösbare Gleichungen zu entwickeln, sind Vereinfachungen gegenüber der Realität unvermeidlich. Deswegen können die Ergebnisse immer nur näherungsweise gelten. Vor Fehlern im Bereich ungewöhnlicher geometrischer oder verkehrlicher Konstellationen kann man nie ganz sicher sein. 

 

Die Ergebnisse sind allerdings relativ einfach:  Man kann sie auf den  Punkt bringen:
‘Es geht’   oder    ‘Es funktioniert nicht wie gewünscht.’

 

KNOSIMO ist ein Simulationsprogramm. Es ahmt den Verkehr am Knoten nach. Das Programm ‘erzeugt’ einzelne Fahrzeuge in allen Strömen. Das Zusammenspiel zwischen diesen Fahrzeugen (Kann das Nebenstraßen-Fahrzeug abfahren?)  wird nachgebildet. So ergibt sich ein Ablauf des Verkehrs ähnlich der Realität. Dieser Ablauf wird registriert und anschließend statistisch ausgewertet. Jeder Lauf des Simulationsprogramms ist also so etwas Ähnliches wie ein Experiment oder eine Beobachtung in der Realität. Probleme mit dem Schwierigkeitsgrad mathematischer Modellierung bestehen praktisch nicht. Deswegen unterliegt ein Simulationsmodell nicht den grundsätzlichen Genauigkeitsgrenzen der analytisch-mathematischen Modelle. Wie genau man das Simulationsmodell gestaltet, hängt nur von dem programm-technischen Aufwand ab, den man betreiben will und von der Rechenzeit, die in Kauf genommen werden kann.

KNOSIMO ist dabei ein relativ einfaches Simulationsmodell, das ereignisorientiert arbeitet und das deswegen sehr schnell rechnet. Eine ereignisorientierte Simulation darf nicht mit einer mikroskopischen (Zeitschritt-orientierten) Simulation verwechselt werden, bei der die Fahrzeuge in jeder Sekunde von Ort zu Ort bewegt werden. So läßt sich bei einer ereignisorientierten Simulation keine Animation (filmartig ablaufende Bilder am Bildschirm) erzeugen. Trotzdem sind  die für die Ermittlung der Verkehrsqualität an Knotenpunkten wichtigen Gesichtspunkte realitätsnah abgebildet.
Als Ergebnis liefert KNOSIMO ein differenziertes Bild der Kenngrößen Wartezeit und Staulänge (Mittelwert, Verteilungsfunktion). Welcher Schluß daraus gezogen werden kann oder muss, bleibt der Entscheidungskraft des Anwenders unter Berücksichtigung des jeweiligen Einzelfalls überlassen.
Die Tabelle stellt die wesentlichen Unterschiede im Detail zwischen der analytischen Berechnung nach HBS (und damit nach KNOBEL) und KNOSIMO gegenüber.