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  • Publication
    Nutzung der C2X-basierten ÖV-Priorisierung an signalisierten Knotenpunkten
    (Fachverlag NW, 2022) ;
    Grimm, Jan
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    Gersdorf, David
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    Gierisch, Florian
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    Löwe, Stefan
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    Schütze, Michael
    Das vorliegende Dokument stellt eine Handlungsempfehlung zur Nutzung des C2X-Kommunikationsstandards IEEE 802.11p für die ÖV-Priorisierung an signalisierten Knotenpunkten zur Verfügung. Die erstellte Roadmap baut auf die Systeme im Status quo auf und zeigt Wege für ein sukzessives Upgrade hin zur C2X-basierten ÖV-Priorisierung. Die Priorisierung des Öffentlichen Verkehrs ist eine seit den 1980er Jahren angewendete Praxis zur Verbesserung der Reisezeiten der Öffentlichen Verkehrsmittel und der Stärkung des Umweltverbundes auf Basis der Steigerung der Attraktivität des Öffentlichen Verkehrs. Signalisierte Knotenpunkte sind unerlässliche Bestandteile des innerstädtischen Hauptstraßennetzes. Sie beeinflussen maßgeblich die Qualität des Verkehrsablaufs und sind damit von besonderer Bedeutung in Bezug auf die verkehrliche Steuerung und die mitunter verkehrspolitisch motivierte Lenkung des Verkehrsgeschehens. Seit geraumer Zeit rücken die Potenziale der C2X-Kommunikation aus der theoretischen Forschung hin zur praktischen Erprobung und nähern sich kontinuierlich einer Marktreife an. Kooperative Intelligente Verkehrssysteme (C-ITS) wurden bereits in mehreren urbanen Testfeldern erfolgreich implementiert und getestet. Die Grundidee der Kooperation zwischen der Lichtsignalanlage (LSA) als infrastrukturseitige Einrichtung und dem Fahrzeug inklusive der fahrzeugführenden Person besteht im gegenseitigen Informationsaustausch zur Verbesserung der Qualität des Verkehrsablaufs und zur Erhöhung der Verkehrssicherheit. Infolge der hohen zu erwartenden Potenziale, welche durch Vernetzung erschlossen werden können, hat sich die Bundesrepublik Deutschland mit dem ""IVS-Aktionsplan Straße"" zur koordinierten Weiterentwicklung bestehender und zur beschleunigten Einführung neuer Intelligenter Verkehrssysteme in Deutschland bekannt. Da sich das bestehende System der ÖPNV-Priorisierung bereits seit Jahrzehnten bewährt hat, ist ein Umstieg auf ein neues C2X-basiertes System nicht einfach. Umstrukturierungen im Frequenzbereich des Analog-Funks geben in vielen Städten jedoch Anlass für eine Änderung der Bestandssysteme. Die Nutzung der C2X-Kommunikation ermöglicht zum einen die Modernisierung des Datenübertragungssystems und zum anderen ein Optimierungspotenzial für die ÖPNV-Priorisierung sowie weitere Synergien. Ausgehend von einer Bestandsaufnahme zu gegenwärtig genutzten Verfahren zur ÖPNV-Priorisierung (Kapitel 1) und zu ersten C2X-Erprobungsprojekten (Kapitel 2) erfolgt die Ableitung eines Rahmenkonzeptes zur Migration der konventionellen Technik hin zu einer C2X-basierten Priorisierung (Kapitel 3). Die Aspekte der kommunalen Seite - als Anbieter der streckenseitigen Infrastruktureinrichtungen - und der Verkehrsunternehmen - als Betreiber des Öffentlichen Verkehrs - werden speziell betrachtet. Aufbauend auf den Aspekten von Planung, Umsetzung und Betrieb der ÖPNV-Priorisierung sowie der C2X-Nachrichten und Nachrichteninhalte wird ein Leitfaden zum schrittweisen Übergang der Priorisierung vom Status quo hin zur C2X-basierten ÖPNV-Priorisierung vorgestellt. Die C2X-basierte Priorisierung bietet völlig neue Möglichkeiten zur Optimierung der Verkehrssteuerung. Dabei werden in Kapitel 4 die Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Verkehrsarten auf der einen Seite sowie die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen C-ITS Services auf der anderen Seite dargestellt. Als Ergebnis des Dokuments werden in Kapitel 5 ein Pilotierungskonzept sowie eine Handlungsempfehlung/Roadmap zur gezielten Umrüstung hin zur C2X-Infrastruktur für die ÖPNV-Priorisierung, wie sie zielführend von Städten/Kommunen sowie Verkehrsunternehmen umgesetzt werden sollte, aufgezeigt. Dabei wird einerseits auf den stufenweisen Ausbau der Hard- und Softwarekomponenten fokussiert und andererseits die zeitliche Komponente der Realisierung thematisiert. Das beispielhafte Pilotierungskonzept berücksichtigt die spezifischen Anforderungen der Städte und Kommunen sowie die Anforderungen und Wünsche der Verkehrsunternehmen an eine ÖPNV-Priorisierung. In einem abschließenden Ausblick wird die Schnelllebigkeit der Informationstechnik als Motivation aufgegriffen, frühzeitig die erforderlichen Entwicklungsschritte anzustoßen.
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    Evaluating Suitable GLOSA-Algorithms by Simulation Considering Realistic Traffic Conditions and V2X-Communication
    ( 2020) ;
    Grimm, Jan
    Vehicle-to-Everything (V2X) communication allows infrastructure elements, e.g., traffic lights, to directly communicate with vehicles, thereby allowing services like Green Light Optimized Speed Advisory (GLOSA), Probe Vehicle Data (PVD), and Traffic Signal Priority Request (TSP). The idea behind GLOSA is to assist vehicles approaching an intersection with speed advices in order to fulfill a given objective, e.g., minimizing fuel usage, emissions and/or delay. In a prior work (Kloeppel et al., 2019), several GLOSA algorithms were examined and their fitness (in the form of CO2 emissions, fuel usage and delay) were evaluated under largely realistic conditions. This paper is an extension of the prior work and presents further examinations, which include a more detailed study on the behaviour of Diesel-powered vehicles when using the GLOSA algorithm of Stebbins et al. (2017) as well as a study considering fixed-time control coupled with intelligent vehicles.
  • Publication
    C-ITS Pilot in Dresden - Designing a Modular C-ITS Architecture
    ( 2019)
    Strobl, Severin
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    Grimm, Jan
    Cooperative Intelligent Transport Systems (C-ITS) have seen increased interest in recent years, with several ongoing activities and first practical implementations. While clearly V2X-communication will play a significant role in all C-ITS deployments, several key components, such as the wireless communication technology and the message formats, are still evolving. This calls for a modular approach when designing C-ITS infrastructure, especially when considering a real world urban environment. Such environments are characterized by heterogeneous traffic light hardware and traffic management systems. This paper focuses on the modular architecture of the C-ITS pilot in Dresden. For example, a highly flexible communication stack is developed for this special purpose. It fully supports the message types standardized by European Telecommunications Standards Institute (ETSI) on the one hand, while on the other hand allowing the rapid implementation and test of novel message types and contents. This went hand in hand with the development of a modular roadside unit, enabling the rapid implementation of service applications on its central processing unit. In combination with a cloud-based backend, a real-time C-ITS service platform with a hybrid communication concept is developed. This paper presents a modular architecture and best practice guidelines based on experiences of the C-ITS pilot in Dresden. First results of research topics, such as latency measurements, are shown. The ongoing C-ITS deployment in Dresden is part of the initiative ""Synchrone Mobilität 2023"", which aims at advancing Intelligent Transport Systems. Focusing on automated and connected driving in urban areas, the research and development projects under its umbrella initiate scientific and technological developments and provide comprehensive test facilities. Automated and connected driving in urban areas requires not only simulations and test drives on test sites but also enormous testing effort under real traffic conditions. The Dresden Testbed offers outstanding conditions to conduct real-world test with a multitude of test kilometers and the experience of different traffic scenarios.
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    Performance Evaluation of GLOSA-Algorithms under Realistic Traffic Conditions Using C2I-Communication
    ( 2019)
    Klöppel, Michael
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    Grimm, Jan
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    Strobl, Severin
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    The aim of Green Light Optimized Speed Advisory (GLOSA) systems is to assist individual vehicles approaching an intersection with speed advices (either as single target speed or as complex speed-distance relation) in order to fulfill a given objective. Common objectives include the minimization of fuel usage, emissions and/or delay. The literature provides a wide selection of GLOSA-algorithms addressing different aspects of a real world application, like surrounding traffic, fixed time or actuated traffic lights and mode of communication. However, previous research usually addressed only a subset of possible aspects. Therefore, our goal is to investigate how the existing algorithms hold up in a scenario under largely realistic conditions. We measure the performance (in terms of overall fuel usage, carbon dioxide emissions and delay) of the different GLOSA-algorithms and identify potential shortcomings.
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    Modeling the Effects of Motorway Traffic Control on Driving Behavior in a Microscopic Traffic Simulation
    ( 2019)
    Grimm, Jan
    Line control systems on motorways contribute to improving traffic safety and to mitigating traffic breakdowns by means of variable speed limits, lane signals, passing restrictions and warnings. Such control measures are mostly triggered automatically in response to the prevailing traffic and weather situation. Contrary to many other types of traffic control, line control systems have only very rarely been analyzed in a microscopic traffic simulation. One major issue is the calibration of the effects certain variable message sign states have in a given situation. On the one hand, multiple messages and control strategies may overlap, making it difficult to distinguish their individual effects. On the other hand, surrounding traffic and weather conditions must be considered, as well. This paper presents a new approach to model the effects of line control systems on the driving behavior of individual vehicle-driver units in a microscopic traffic simulation. Various influencing factors as well as driver model parameters are modeled as state variables (nodes) of a Bayesian Network, which is trained based on field data from multiple motorway sections across Germany that are equipped with line control systems. This paper describes the modeling methodology, including the calibration and validation process. Furthermore, this paper describes how the model interacts with the microscopic traffic simulation at runtime, and discusses potential use cases of this approach.
  • Publication
    Advantages and limitations of a dual approach in video-based traffic data acquisition
    ( 2013)
    Grimm, Jan
    For traffic data acquisition and automatic incident detection, video detection has become a reasonable alternative to established detection technologies, especially due to a potential for more flexible application and lower installation costs. However, achieving a high level of quality and reliability in video-based traffic data acquisition is still a challenge in research. The objective of this paper is to present the general approach as well as advantages, practical limitations and implementation issues of the video-based algorithms developed by the Fraunhofer Institute for Transportation and Infrastructure Systems (Fraunhofer IVI). The traffic data acquisition algorithms are based on a dual approach, combining the tripwire method for vehicle counting and classification, and the tracking method for speed measurement. At first, the relevant use cases and requirements for video-based traffic data acquisition are identified. Then, the Fraunhofer video detection algorithms are described, and advantages as well as limitations found during field operational tests and in practical implementations are summarised. In addition, approaches for an online and offline quality evaluation are discussed, considering both the aspect of data quality and system performance. Finally, an outlook is given on what still needs to be done to ensure a sufficient level of quality even under adverse conditions and to convince traffic engineers and decision makers of the benefits of video detection compared to conventional traffic data acquisition techniques.