Generierung streckenbezogener Verkehrsdaten als Basis für den Einsatz in Verkehrstelematiksystemen

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Überblick

1.2 Problemstellung

1.3 Zielsetzung

1.4 Vorgangsweise

2 Grundlagen

2.1 Straßenverkehrsinformationen

2.2 Querschnittsbezogene Verkehrsdatenerfassung

2.3 Streckenbezogene Verkehrsdatenerfassung

2.4 Einzelfahrzeug im Verkehrsablauf

2.4.1 Fahrtablauf des Einzelfahrzeuges unter kontrollierten Bedingungen

2.4.2 Fahrtablauf des Einzelfahrzeugs als stochastischer Prozess

2.5 Verkehrskenngrößen aus Einzelfahrzeugmessungen

2.5.1 Mittlere Reisezeit und mittlere Reisegeschwindigkeit

2.5.2 Beschleunigungskennwert

2.5.3 Haltezeiten

2.5.4 (Reise-) Zeitverluste

3 Internationale Analyse

3.1 Europa

3.2 Japan

3.3 USA

3.4 Erfahrungen aus den Feldversuchen

3.4.1 Datenerfassung und -übertragung

3.4.2 Modellrechnungen zur Verkehrsflussanalyse

4 Datenübertragung

4.1 Bewertungskriterien und Zielgewichtung

4.2 Übertragungstechnologien

4.2.1 Global System for Mobile Communications (GSM)

4.2.1.1 Systemkomponenten

4.2.1.1.1 Mobiltelefon

4.2.1.1.2 Basisstation Subsystem

4.2.1.1.3 Funkvermittlungssystem

4.2.1.1.4 Steuerungs- und Überwachungszentrum

4.2.1.2 Funktionsweise

4.2.1.2.1 Lokalisierungsbereich

4.2.1.2.2 Zellnummer

4.2.1.2.3 Einbuchen

4.2.1.2.4 Zellwechsel (Handover)

4.2.1.3 Leitungsvermittelter Datendienst

4.2.1.4 Kurznachrichtendienst

4.2.1.5 Netzerweiterung

4.2.1.5.1 Zellteilung

4.2.1.5.2 Zellsektorisierung

4.2.1.6 Zusammenfassung GSM

4.2.2 High Speed Circuit Switched Data (HSCSD)

4.2.3 Genaral Packet Radio Service (GPRS)

4.2.4 Enhanced Data for GSM Evolution (EDGE)

4.2.5 Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)

4.2.6 Datenfunk

4.2.7 Terrestrial Trunked Radio (TETRA)

4.2.8 Wireless Local Area Networks (WLAN)

4.2.9 Dedicated Short Range Communication (DSRC)

4.3 Protokolle und Standards

4.4 Übertragene Datenparameter (FCD, XFCD)

4.4.1 Floating Car Data (FCD)

4.4.2 Extended Floating Car Data (XFCD)

4.4.2.1 Dynamische Fahrzeuggrunddaten

4.4.2.2 Daten aus Fahrerassistenzsystemen

4.4.2.3 Konstante Fahrzeugdaten

4.4.2.4 Daten aus Navigationssystemen

4.5 Datenübertragungsmodelle

4.5.1 Echtzeit-Übertragung („online“)

4.5.2 Zeitversetzte-Übertragung („offline“)

4.5.3 Abruf-Übertragung („polling“)

4.5.4 Anlass-Übertragung („event processed“)

4.6 Fazit

5 FCD Systemvarianten

5.1 Bewertungskriterien und Zielgewichtung

5.2 Systeme mit Baken-Kommunikation

5.2.1 Lkw-Mautsystem Österreich

5.2.2 Automatische Kennzeichenerkennung

5.2.3 Elektronisches Kennzeichen (e-plate)

5.2.4 Virtuelle GSM Baken

5.2.5 Weigh in Motion

5.3 Systeme mit Mobilfunk-Kommunikation

5.3.1 Satellitennavigation

5.3.1.1 Allgemeines

5.3.1.2 GPS

5.3.1.2.1 Fehlerquellen bei der Positionsbestimmung

5.3.1.2.2 Differential GPS (DGPS)

5.3.1.2.3 Wide Area Augmentation System (WAAS)

5.3.1.2.4 Zusammenfassung GPS

5.3.1.3 GLONASS

5.3.1.4 EGNOS

5.3.1.5 GALILEO

5.3.1.6 Überblick Satellitensysteme

5.3.2 Terrestrische Ortung

5.3.2.1 Long Range Navigation (Loran-C)

5.3.2.2 Eurofix

5.3.3 Ortung in Zellularfunknetzen

5.3.3.1 Netzwerk-basierende Ortungsverfahren

5.3.3.1.1 Cell-ID Ortungsverfahren

5.3.3.1.2 Timing Advance (TA)

5.3.3.1.3 Time of Arrival (TOA)

5.3.3.1.4 Angle of Arrival (AOA)

5.3.3.2 Mobiltelefon-basierende Ortungsverfahren

5.3.3.2.1 Enhanced Observed Time Difference (E-OTD)

5.3.3.2.2 Observed Time Difference of Arrival (OTDOA)

5.3.3.2.3 Assisted GPS (A-GPS)

5.3.3.2.4 Ortung durch Zellübergangsbereiche

5.4 Fernerkundung des Verkehrsablaufes

5.5 Fazit

6 Abschätzung von FCD-Ausstattungsraten

6.1 Problemstellung und Grundbegriffe

6.2 Experteneinschätzungen

6.3 Stichprobenumfang zur Merkmalserkennung des Verkehrsflusses

6.4 Störfallerkennung des Verkehrsflusses

6.5 Fazit

7 Fallstudie

7.1 Szenarien zur Verkehrsdatengenerierung

7.2 Stichprobenumfang bei Ortung aktiver GSM Gespräche

7.3 Fazit

8 Datenschutz

8.1 Ausgangslage

8.2 Rechtliche Grundlagen

8.3 Fazit

9 Schlussfolgerungen und Ausblick

9.1 Schlussfolgerungen

9.2 Ausblick

Zielsetzung & Themen

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die systematische Untersuchung und Bewertung technischer sowie wirtschaftlicher Aspekte verschiedener Methoden zur streckenbezogenen Verkehrsdatenerfassung mittels Floating Car Data (FCD) Technologie, um eine Basis für flächendeckende Telematikdienste in Österreich zu schaffen.

• Analyse und Vergleich verschiedener Ortungstechnologien (GPS, Mobilfunk-Ortung)
• Untersuchung von Übertragungsmodellen für FCD (GSM, GPRS, UMTS, DSRC)
• Abschätzung erforderlicher Stichprobenumfänge für Verkehrsfluss- und Störfallerkennung
• Kostenvergleich verschiedener Erfassungsszenarien im österreichischen Straßennetz
• Berücksichtigung datenschutzrechtlicher Rahmenbedingungen

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Diese Einleitung beschreibt die steigende Verkehrsnachfrage in Österreich und die Notwendigkeit moderner Verkehrsmanagement- und Informationssysteme, wobei der Schwerpunkt auf der Technologie der streckenbezogenen Verkehrsdatenerfassung mittels Floating Car Data (FCD) liegt.

2 Grundlagen: Das Kapitel definiert grundlegende Begriffe der Straßenverkehrsinformation sowie verschiedene Methoden der Verkehrsdatenerfassung und erläutert die verkehrstechnischen Kenngrößen von Einzelfahrzeugen im Verkehrsablauf.

3 Internationale Analyse: Es erfolgt eine detaillierte internationale Betrachtung von FCD-Projekten in Europa, Japan und den USA sowie eine Auswertung der Ergebnisse aus verschiedenen Feldversuchen.

4 Datenübertragung: Hier werden verschiedene Technologien zur kabellosen Datenübertragung (GSM, GPRS, UMTS, DSRC, WLAN, etc.) bewertet und FCD-Übertragungsmodelle für eine effiziente Nutzung analysiert.

5 FCD Systemvarianten: In diesem Kapitel werden diverse Methoden zur streckenbezogenen Verkehrsdatenerfassung klassifiziert und anhand technischer Kriterien wie Ortungsgenauigkeit und Wirtschaftlichkeit bewertet.

6 Abschätzung von FCD-Ausstattungsraten: Es werden statistische Überlegungen zur Ermittlung des erforderlichen Stichprobenumfangs für die Verkehrsfluss- und Störfallerkennung angestellt.

7 Fallstudie: Ein konkreter Kostenvergleich für verschiedene Methoden der Verkehrsdatenerfassung auf dem österreichischen Autobahn- und Hauptstraßennetz wird durchgeführt.

8 Datenschutz: Das Kapitel beleuchtet die rechtlichen Grundlagen und die Sensibilität des Datenschutzes im Zusammenhang mit der Erhebung fahrzeugbezogener Daten.

9 Schlussfolgerungen und Ausblick: Die Arbeit schließt mit einer zusammenfassenden Bewertung der Technologien und gibt Empfehlungen für zukünftige Entwicklungen und Forschungsschwerpunkte.

Schlüsselwörter

Floating Car Data, FCD, Verkehrsdatenerfassung, Reisezeit, Verkehrsmanagement, Mobilfunk, GSM, GPRS, UMTS, GPS, Lkw-Maut, Telematik, Verkehrsfluss, Störfallerkennung, Datenschutz.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit untersucht Methoden zur Generierung streckenbezogener Verkehrsdaten, um den momentanen Verkehrszustand präzise abzubilden und für moderne Verkehrstelematiksysteme nutzbar zu machen.

Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?

Die Untersuchung umfasst die technische Machbarkeit der Datenübertragung, verschiedene Ortungsverfahren sowie die ökonomische Bewertung der Systeme, insbesondere unter Berücksichtigung vorhandener Infrastrukturen (Grenzkostenansatz).

Was ist das primäre Ziel der Dissertation?

Das Ziel ist die Analyse und Bewertung unterschiedlicher Technologien zur streckenbezogenen Verkehrsdatenerfassung anhand definierter Kriterien, um Empfehlungen für eine möglichst effiziente und flächendeckende Implementierung zu geben.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse, dem Vergleich internationaler Feldversuche sowie einer detaillierten Nutzwertanalyse der verschiedenen Technologien zur Datenübertragung und Ortung.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil befasst sich mit den technischen Grundlagen der FCD-Technologie, der Analyse von Übertragungstechnologien wie GPRS und UMTS, sowie der Untersuchung verschiedener Ortungsansätze von Satellitennavigation bis hin zur Zellortung in Mobilfunknetzen.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie FCD (Floating Car Data), Verkehrsmanagement, Telematik, GSM-Zellortung, GPS und Kosteneffizienz charakterisiert.

Welche Bedeutung kommt dem Lkw-Mautsystem in Österreich zu?

Das Lkw-Mautsystem fungiert als bestehende Infrastruktur, deren Datenbestände und Kommunikationsbaken ohne nennenswerte Mehrkosten zur streckenbezogenen Verkehrsdatenerfassung mitgenutzt werden können, was einen entscheidenden wirtschaftlichen Vorteil bietet.

Wie wichtig ist der Datenschutz für die vorgeschlagenen Lösungen?

Der Datenschutz ist von zentraler Bedeutung; die Arbeit betont, dass bei der Nutzung fahrzeugbezogener Daten stets die Rechtslage eingehalten werden muss und Anonymisierungsverfahren essenziell für die Akzeptanz solcher Systeme sind.