Use of a cell transmission model in traffic control

• Research unit: FEDRO RBT
• Project number: VPT_20_00A_01

Key words (German)

Verkehrsmodell, Verkehrsprognose, Reisezeiten, Einzelfahrzeugdaten, Verkehrsmanagement, Verkehrsinformationen

Key words (English)

traffic model, traffic forecast, travel time, single vehicle data, traffic management, traffic information

Short description (German)

Für eine gesamtheitliche Verkehrssteuerung auf dem Nationalstrassennetz ist eine verlässliche aktuelle Information über die Verkehrslage von grosser Bedeutung. Dazu werden seitens ASTRA lokale Einzelfahrzeugdatenerfassungen eingesetzt. Diese Messstellen bieten damit eine hoch detaillierte, punktuelle Information über den aktuellen Verkehrszustand. Neben der Sicht auf die aktuelle Verkehrslage ist für präventives Verkehrsmanagement oder Alternativroutensteuerung auch eine Kurzzeitprognose wünschenswert. Eine robuste Kurzzeitprognose ist allerdings beim ASTRA noch nicht implementiert.
Eine Möglichkeit zur flächendeckenden Rekonstruktion der aktuellen Verkehrslage sowie zur Ermittlung einer Kurzzeitprognose stellen Verkehrsmodelle dar. Während Umlegungsmodelle mit einer räumlich vergleichsweisen groben Auflösung meist von Knotenpunkt zu Knotenpunkt primär zu Planungszwecken eingesetzt werden, sind mikroskopische wie makroskopische Verkehrsflussmodelle dazu in der Lage, räumlich-zeitlich differenziert die Dynamik des Verkehrsgeschehens auf Autobahnen abzubilden. 
In diesem Projekt soll ein angepasstes Cell Transmission Modell (CTM) eingesetzt werden, das mit räumlich-zeitlich hoch aufgelösten Einzelfahrzeugdaten versorgt wird. Eine Kopplung des Modells mit lokalen Einzelfahrzeugdaten stellt dabei eine deutliche Erweiterung des bisherigen Stands der Technik dar – sowohl in Forschung als auch der angewandten Verkehrsflussmodellierung. Entsprechend detaillierte Ergebnisse kann das CTM liefern, das durch die deterministische Charakteristik neben der Modellierung aktueller Verkehrslagen und Reisezeiten auch deren Kurzzeitprognosen belastbar für das Nationalstrassennetz leisten kann. In der vorgelegten Forschung werden die Grundlagen erarbeitet und umfassend erprobt, es erfolgt keine Realisierung für den produktiven Einsatz.

Short description (English)

Reliable, up-to-date information on the traffic situation is of great importance for overall traffic control on the motorway network. ASTRA uses local single vehicle data acquisition. These measuring points thus provide highly detailed, punctual information on the current traffic situation. A short-term forecast is also desirable for preventive traffic management or alternative route control. However, a robust short-term forecast has not yet been implemented at ASTRA.
Traffic models represent a possibility for the area-wide reconstruction of the current traffic situation as well as for the determination of a short-term prognosis. Microscopic as well as macroscopic traffic flow models are able to depict the dynamics of traffic events on motorways differentiated. 
An adapted Cell Transmission Model (CTM) is to be used, which is supplied with spatially and temporally high-resolution single vehicle data. A coupling of CTM with local single vehicle data represents a significant extension of the current state of the art - both in research and in the applied traffic flow modelling. Correspondingly, the CTM can provide detailed results, so that it is suitable for the modelling of the current and the short-term predicted traffic states and travel times. In the presented research the basics are worked out and extensively tested, there is no realization for the productive use.

Project aims (German)

Ziele des Vorhabens sind 1) die Entwicklung und Implementierung eines prototypischen Verkehrsflussmodells mit einem räumlich-zeitlich diskretisierten makroskopischen Ansatz zur verbesserten Verkehrslageschätzung und -kurzfristprognose, dessen Netzmodell geometrisch grossteils automatisch aus GIS-Daten und dessen Nachfragemodell grossteils automatisch aus lokalen Verkehrsdaten generiert wird, unter Berücksichtigung detaillierter Verkehrsinformationen, wie sie aus Einzelfahrzeugdaten gewonnen werden können, und von Floating Car Data eine besondere Ergebnisgüte liefert, 2) die Evaluierung des prototypischen Modells anhand historischer Verkehrsdaten und 3) die Erarbeitung eines Konzepts für Massnahmen des Verkehrsmanagements, die in Anbetracht der verbesserten Verkehrslageschätzung und -prognose positive Effekte auf Verkehrsfluss, -sicherheit und -emissionen haben können.

Project aims (English)

Project objectives: 1) development and implementation of a prototype traffic flow model with spatial-temporal discretized macroscopic approach for improved traffic situation estimation and short term prognosis, whose network model is generated primary automatically from GIS data and whose demand model is generated primary automatically from local traffic data, taking into account detailed traffic information, as it can be obtained from individual vehicle data; 2) evaluation of the prototype model using historical traffic data; 3) development of a concept for traffic management measures that can have positive effects on traffic flow, safety and emissions regarding improved traffic situation estimation and prognosis.

Berichtsnummer (German)

1743