Im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten im Verkehr stößt man im Zusammenhang bei den für eine angewandte Forschung notwendigen Feldversuchen und der
in diesem Zusammenhang notwendigen Verkehrsdatenaufbereitung schnell auf die Probleme
der Güte von Messdaten. Insbesondere werden häufig im Betrieb von verkehrstechnischen Anlagen aber auch in der angewandten Forschung Messunsicherheiten nicht ausreichend und nachhaltig behandelt, bzw. man beschränkt sich auf die Anzeige von Messwertausfällen. Es ist grundsätzlich damit zu rechnen, dass z.B. verkehrstechnische Steuerungsverfahren mit dem Ziel der Optimierung des Verkehrsablaufs einen wesentlichen Teil ihres Nutzenpotential einbüßen, wenn Messwertabweichungen nicht ausreichend behandelt werden, wie verschiedene aktuelle Forschungsprojekte nachgewiesen haben. Vor dem Hintergrund der im Verhältnis zur zentralen Systemtechnik von Verkehrsbeeinflussungsanlagen hohen Fehleranfälligkeit der Messtechnik ist eine Qualitätssicherung der Verkehrsdaten von grundsätzlicher Bedeutung.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden existierende Methoden zur Verkehrsdatenaufbereitung in Verkehrsanlagen untersucht und bewertet. Hierbei sind mikroskopische direkt
lokal am Detektor installierte und makroskopische Methoden, denen aggregierte Verkehrsdaten des gesamten Messstellennetzes zur Verfügung stehen, zu unterscheiden.
In dieser Arbeit wurden makroskopische Methoden zur Detektion von Messwertabweichungen auf Basis aggregierter Verkehrsdaten am Beispiel von Daten der Bundesautobahnen
entwickelt und bewertet. Diese könnten zum Beispiel in einer Verkehrsrechnerzentrale zur Anwendung kommen.
Die Anforderungen an geeignete Methoden bestehen in der Lokalisierung von Messwertabweichungen innerhalb eines Messstellennetzes und in der Erkennung der verschiedenen
Fehlerarten. Hier sind neben den groben Messwertausreißern/ -lücken, die heute bereits über einfache Schwellenwertverfahren und andere einfache Datenfilter erkannt werden können, gemäßigt grobe Messwertabweichungen, eine systematische Deviation des Messsystems und stochastische Messabweichungen zu nennen.
Grundsätzlich erfordern Methoden zur Erkennung von Messwertabweichungen Referenzmessverfahren,
gegen die die Messungen verglichen werden können. Der zentrale Teil der Arbeit beschäftigt sich mit dem Aufbau von Schätzverfahren für die Prognose von Erwartungswerten
von sowohl lokalen als auch abschnittsbezogenen Indikatoren zur Erkennung und Lokalisierung von Messwertabweichungen.
Die größte Herausforderung stellen dabei die systematischen Messwertabweichungen in der Verkehrsstärke und der Geschwindigkeit dar. Für die Verkehrsstärke wurde ein bilanzierender Ansatz der Querschnittsverkehrsstärken von drei aufeinander folgenden Messquerschnitten gewählt, der erstens eine Lokalisierung des Fehlers im Messstellennetz erlaubt und zweitens einen empfindlichen Indikator zur Verfügung stellt. Für die Geschwindigkeit konnte ein echtes Referenzmesssystem auf Basis von Zeitreihen der
Verkehrsstärke benachbarter Messquerschnitte entwickelt werden, das über eine erweiterte Korrelationsanalyse eine über das grobe Zeitgitter der aggregierten Messdaten hinausgehende genauere Schätzung der Reisezeit erlaubt. Über dieses Referenzmesssystem können systematische Messwertabweichungen in der Geschwindigkeit erkannt werden. Es konnte ebenfalls Verfahren für gemäßigt grobe Messwertabweichungen in der Verkehrsstärke und der Geschwindigkeit entwickelt werden. Im Rahmen der Bewertung aller Verfahren wurde unter anderem das Bewertungskriterium der Detektionsgüte eingeführt. Darüber hinaus wurde auch die Reaktionszeit der verschiedenen Verfahren analysiert. Diese Bewertungskriterien wurden für unterschiedliche Verkehrs- und Störungsszenarien bestimmt. Die bilanzierenden Verfahren haben hierbei eine größere Reaktionszeit als lokale Verfahren, letzte sind wiederum aber nicht so empfindlich. Im Rahmen der Bewertung der in dieser Arbeit entwickelten Verfahren konnte die Wirksamkeit der Detektionsmethoden inklusive dem nachgeschalteten Entscheidungsverfahren nachgewiesen werden. Dennoch unterliegen die hier entwickelten Verfahren Einschränkungen in der Anwendung und dem Verkehrskontext, da sie für das Anwendungsumfeld der Bundesautobahnen mit der damit verbundenen spezifischen Verkehrsdatenerhebung entwickelt worden sind. Eine Verallgemeinerung der Ansätze auf zum Beispiel städtische Verkehrsbedingungen wäre wichtig, da in diesem Umfeld viele Steuerungssysteme auf die Verarbeitung von korrekten Messdaten angewiesen sind.
Bei der zukünftigen Entwicklung und Implementierung von Messsystemen integriert in ein Steuerungs- und Informationssystem ist ein vernetzter Ansatz für die Überwachung der Komponenten und insbesondere der Messtechnik anzustreben. Es sind mikroskopische – im Detektor befindliche - mit makroskopischen – in der Regel zentral angesiedelte – Überwachungsverfahren zu verbinden, um ein Optimum in der Qualitätssicherung der Messdaten in der Verkehrstechnik zu erreichen. Hierbei müssen auch Messungen der Umfeldsituation, wie zum Beispiel Wetterdaten, mit einbezogen werden. Diese spielen bei der Entwicklung und Implementierung neuer Steuerungs- und Informationssysteme im Verkehr zunehmend eine
Bedeutung.
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Im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten im Verkehr stößt man im Zusammenhang bei den für eine angewandte Forschung notwendigen Feldversuchen und der
in diesem Zusammenhang notwendigen Verkehrsdatenaufbereitung schnell auf die Probleme
der Güte von Messdaten. Insbesondere werden häufig im Betrieb von verkehrstechnischen Anlagen aber auch in der angewandten Forschung Messunsicherheiten nicht ausreichend und nachhaltig behandelt, bzw. man beschränkt sich auf die Anzeige von Messwertau...
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