Projekt-, Studien- und Abschlussarbeiten

Entwicklung von alternativen Methoden zur Straßenzustandserfassung (Angerer, Helena: 2022 Masterarbeit)

Thema der Masterarbeit ist die Entwicklung einer alternativen Methode zur Straßenzu-standserfassung. Es wird ein Überblick über die Herangehensweise an die Entwicklung gegeben und Erkenntnisse aus der aktuellen Entwicklungsphase dargelegt. Als alternative Methode wurde die Straßenzustandserfassung mittels Beschleunigungs-sensorik betrachtet. Dazu wurde die vertikale Beschleunigung eines Fahrzeugs während der Fahrt gemessen. Anfangs wurde der Sensor an den folgenden Positionen angebracht: Fahrradholm, Fahrzeuginnenraum vorne, Lüftungsgitter, Kofferraum. Diese Versuche wurden sowohl mit Smartphones als auch mit USB-Beschleunigungssensoren aufge-zeichnet. Anschließend wurden Beschleunigungsmessungen mit der GoPro auf der Motorhaube durchgeführt und ausgewertet. Dabei konnte ein Schadensmerkmal identifi-ziert werden. Auch die Ausbreitung des Schadens konnte aus den Beschleunigungsdaten abgeleitet werden. Gleichzeitig wurde der Einfluss der Längsbeschleunigung auf die ge-messene vertikale Beschleunigung sichtbar. An dieser Stelle besteht weiterhin Forschungsbedarf. Um in Zukunft umfangreichere Messungen durchführen zu können, wurde ein eigenes Messsystem aufgebaut. Dieses wird von einem Raspberry Pi gesteuert, welcher zwei Be-schleunigungssensoren und ein GNSS-Modul anspricht. Um dieses Messsystem zu optimieren werden die fahrzeugspezifischen Einflussfaktoren definiert und ein Messauf-bau entwickelt, welcher prüfen soll, ob am Radträger weniger fahrzeugspezifische Einflussfaktoren auf die vertikale Beschleunigungsmessungen wirken als im Innenraum eines Fahrzeugs. Abschließend wird eine Möglichkeit vorgestellt, wie das Messsystem auf seine praktische und wissenschaftliche Eignung geprüft werden kann. Da aktuell hauptsächlich die Vali-dität der Messdaten von Interesse ist, stehen bereits Referenzdaten von einer ZEB zur Verfügung. Da die Entwicklung der alternativen Methode zur Straßenzustandserfassung mittels Be-schleunigungssensorik noch nicht abgeschlossen ist, wird im Fazit eine Empfehlung für weitere Forschungsthemen ausgesprochen. Vorschläge für weitere Versuche werden gegeben. - zum Download

 

Analyse der Wirkung einer City-Maut am Beispiel der Stadt Nürnberg (Götz, Christopher: 2021 Masterarbeit)

Eine City-Maut ist in vielen europäischen Ländern bereits eine Maßnahme zur Verkehrsreduktion. Auch in Nürnberg ist eine City-Maut zur Verkehrsreduktion denkbar. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird ein City-Maut Konzept für Nürnberg mit den wichtigsten Bemessungsgrundlagen erarbeitet/betrachtet. Im Zuge der City-Maut wird eine Gebühr von 3,50 Euro am Tag für die Benutzung der Straßen innerhalb des Nürnberger Rings B4R erhoben. Mittels PTV Visum wird das erarbeitete City-Maut-Konzept modelliert und die verkehrlichen Auswirkungen auf den Verkehr in Nürnberg wird analysiert. Die zentrale Forschungsfrage ist dabei, inwiefern der Verkehr in Nürnberg durch die Maut reduziert wird und ob eine Mobilitätsänderung stattfindet. Essenzieller Punkt für die Bestimmung des Mautpreises und für die Modellierung war die Ermittlung eines Value of Times für die Bevölkerung in Nürnberg von 6,25 Euro. Die City-Maut bewirkt eine deutliche Reduktion der MIV Nachfrage sowohl im eigentlichen Mautgebiet als auch im gesamten Stadtgebiet von Nürnberg. Neben der Verkehrsreduktion wird auch eine Mobilitätsänderung erreicht, indem die MIV Nachfrage auf die Nachfrage des Umweltverbundes übergeht. Für eine erfolgreiche Umsetzung einer City-Maut müssen neben einem Konzept auch Grundvoraussetzungen, wie ein akuter Problemdruck, der politische Wille und die Verfügbarkeit geeigneter Erfassungstechnik erfüllt sein. Eine hohe öffentliche Akzeptanz sowie ein leistungsstarker ÖPNV können die Wirkung einer City-Maut steigern. - zum Download

 

Analyse extremaler Offensivkonzepte für den ÖPNV im ländlichen Raum (Knüpfer, Michael: 2021 Masterarbeit)

Vor dem Hintergrund des sich zuspitzenden Klimawandels besteht im Verkehrssektor aufgrund des hohen Emissionsanteils klarer Handlungsbedarf, wenn internationale Klimaschutzziele noch erreicht werden sollen. Einen wichtigen Beitrag dazu soll die angestrebte Verkehrswende mit einer Verlagerung vom motorisierten Individualverkehr hin zu dem pro Kopf deutlich energieeffizienterem öffentlichen Verkehr leisten. Gerade in ländlichen Räumen besteht durch den hohen Pkw-Anteil und die langen Wege großes Einsparungspotenzial und -notwendigkeit. In vielen solcher Regionen existiert jedoch keine Alternative zum privaten Pkw. Der öffentliche Verkehr ist meist stark bis ausschließlich auf den Schülerverkehr ausgerichtet und Wege zu Versorgungseinrichtungen oder Arbeitsplätzen zu weit, um sie tagtäglich mit nicht motorisierten Verkehrsmitteln zurückzulegen. Das in dieser Hinsicht bestehende Angebotsproblem im ÖV verhindert Veränderung im Mobilitätsverhalten der dort lebenden Menschen im Vorhinein. In starkem Kontrast zu der vorherrschenden Situation werden in dieser Arbeit Konzepte zur offensiven Ausweitung des öffentlichen Verkehrsangebotes in ländlichen Räumen betrachtet und beispielhaft auf einen Landkreis übertragen. Ziel ist die Schaffung einer echten und ernst zu nehmenden Alternative zum privaten Pkw. Dafür wird ein Angebotskonzept aufbauend auf einer hierarchischen Netzstruktur vorgeschlagen. Diese besteht aus einem System von Expressbuslinien als Verbindung zu und zwischen lokalen Zentren sowie einem Zubringersystem, das die Fläche an das übergeordnete Netz anschließt. Während diese beiden Netzelemente durch Buslinien das vorhandene Straßennetz nutzen, werden bestehende Schienenverbindungen als zusätzliche, oberste Netzstufe mit einbezogen. Grundlage des Hauptnetzes bilden in regelmäßigen Abständen angeordnete Knotenpunkte, an denen sich immer mindestens zwei Hauptlinien gleichzeitig treffen. Durch die gleichmäßigen Fahrzeiten zwischen diesen Knoten kann ein integraler Taktfahrplan mit kurzen Umsteigevorgängen zwischen den Linien realisiert werden. Gleichzeitig werden durch die direkte Linienführung, die begrenzte Anzahl an Haltepunkten und Nutzung übergeordneter Straßen hohe Beförderungsgeschwindigkeiten ermöglicht. Durch die Verbindung mit einem dichten Takt und einem durchgehenden Fahrtenangebot rund um die Uhr ergibt sich eine gute zeitliche wie örtliche Verfügbarkeit und Verbindungsqualität auf Relationen zu lokalen Zentren. Die Flächen zwischen den Hauptlinien werden durch Zubringerlinien an diese angeschlossen. Dabei sollen alle Siedlungsflächen unabhängig ihrer Größe Betrachtung finden und ein vollständig flächendeckendes Angebot geschaffen werden. Es werden sowohl für das Haupt- wie auch Nebennetz verschiedene Netzstrukturen bzw. Betriebsformen betrachtet sowie Möglichkeiten neuer Mobilitätsformen aufgezeigt. Anschließend werden zwei der betrachteten Netzvarianten mit je zwei Untervarianten beispielhaft auf den ländlichen Landkreis Ansbach in Westmittelfranken übertragen. Aus dieser Anwendung werden Kenngrößen ermittelt und die Konzepte bewertet. Betrachtet wird dabei neben der tatsächlichen Fahrleistung die Flächenerschließung der Haltestellen, die Erreichbarkeit von Zentren, die Umsteigehäufigkeit und das Reisezeitverhältnis zum IV. Im Vergleich zu dem bestehenden Angebot ergibt sich erwartungsgemäß eine deutliche Verbesserung der Angebotsqualität. In diesem speziellen Anwendungsfall wird ein Hauptnetz aus Radial- und Ringlinien um mehrere Zentren mit einem Richtwert der Knotenabstände von acht Kilometern als geeignetste Netzvariante angesehen. Die Art und Betriebsform der Flächenerschließung ist stark von lokalen Rahmenbedingungen wie der Siedlungs- und Verkehrsstruktur im Gebiet und der Lage zentraler Orte abhängig. Die jährliche Fahrleistung des Gesamtsystems beträgt ohne Betrachtung des Schienenverkehrs in der Region ca. 21.000 Fahrzeugkilometer pro km². Eine überschlägige Energierechnung zeigt, dass der durch das neue Angebot entstehende Mehrbedarf an Energie bereits ab einer Reduzierung der Pkw-Fahrleistung in dem Gebiet um 3,1 Prozent ausgeglichen werden könnte. Emissionseinsparungen können bereits ab einem Rückgang um 2,9 Prozent entstehen. Anhand von Daten des MiD wird geschätzt, dass, aufgrund der hohen Pkw-Fahrdistanz in ländlichen Räumen, eine solche Reduzierung bereits mit einer Verschiebung des Modal-Split um 1,5 Prozentpunkte erreicht werden kann. Die Kosten des Systems in dem betrachteten Gebiet werden überschlägig auf ca. 130 Mio. Euro pro Jahr geschätzt, was ca. 63.000 Euro/km² entspricht. Wie viel Pkw-Verkehr durch ein, wie hier vorgeschlagenes offensives Angebotskonzept im ländlichen Raum „ersetzt“ werden kann, hängt zu einem großen Teil von der Akzeptanz des Systems in der Bevölkerung ab. Es kann jedoch, mit einigen Einschränkungen bzw. „Unbequemlichkeiten“, durchaus als tatsächlich brauchbare Alternative zum privaten Pkw gesehen werden. Ohne ein praktikables Angebot ist keine Nutzung des öffentlichen Verkehrs und damit keine Verkehrswende möglich. Hier liefert diese Arbeit einen ersten Ansatz, wie ein attraktives und im Alltag auch nutzbares Angebot im ländlichen Raum tatsächlich aussehen und funktionieren könnte. Der Vorschlag betrachtet einige Aspekte jedoch nur vereinfacht und findet nicht für alle Problemstellungen zufriedenstellende Lösungen. Hier besteht Bedarf und Potenzial für weitere, vertiefte Überlegungen und Ausarbeitungen. - zum Download

 

Erfassung von Daten im fließenden Radverkehr (Meyer, Florian: 2018 Masterarbeit)

  • Die Förderung des Radverkehrs, die momentan politisch gefordert und postuliert wird, kann vor allem dann erfolgreich sein, wenn die Entscheidungen über Einzelmaßnahmen auf Basis belastbarer Datengrundlagen getroffen werden. Dazu werden derzeit bereits verbreitet stationäre Radverkehrserhebungen eingesetzt. Es zeigt sich, dass dazu insbesondere die manuelle Verkehrsbeobachtung und die manuelle Auswertung von Videoaufzeichnungen geeignet sind. Allerdings sind diese Methoden aufgrund der hohen Kosten nur für Kurzzeiterhebungen wirtschaftlich. Alternativ bieten sich mit zunehmender technischer Weiterentwicklung auch andere Methoden für die Erfassung von Radverkehrsdaten an. Zukünftig besitzt vor allem die automatisierte Auswertung von Videoaufzeichnung großes Potential, die personalintensive manuelle Auswertung zu ersetzen. Generell sollte die jeweilige Erhebungsmethode vor dem Hintergrund der spezifischen Stärken und Schwächen stets für das spezielle Erhebungsvorhaben individuell ausgewählt werden. Zunehmende Bedeutung im Zusammenhang mit der Erfassung von Daten des fließenden Radverkehrs wird auch die GPS-Technologie erlangen. Durch die Aufzeichnung von Bewegungsprofilen in Form des GPS-Trackings lassen sich unter anderem im Rahmen von Verfolgungsfahrten verschiedene Kenngrößen erfassen. Dabei bieten sich insbesondere Smartphone-Apps als einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Aufzeichnung der Fahrt an. GPS-Tracking dient auch als Grundlage für die Auswertung von Bewegungsprofilen in aggregierter Form als GPS-Daten. Diese stellen eine sehr gute Möglichkeit dar, um zu geringen Kosten eine umfassende und aussagekräftige Datenbasis zum Gesamtverkehr des Untersuchungsbereichs zu erhalten. Für eine gute Datenqualität und einen ausreichend großen Stichprobenumfang, sollte die Zusammenarbeit mit einem Datenanbieter in Form einer stadtweiten Kampagne erwogen werden. Während für die Auswertung und Verwendung von GPS-Daten bis vor kurzem noch ein hohes Maß an Fachkenntnis erforderlich war, wird die Bereitstellung der aufbereiteten Daten in einem Onlineportal zur weiteren Verbreitung von GPS-Daten beitragen. Darüber hinaus werden zukünftig zunehmende Nutzerzahlen der Apps zur Aufzeichnung von Bewegungsprofilen sowie die Integration weiterer Datenquellen die Anwendbarkeit von GPS-Daten im Rahmen der Radverkehrsplanung weiter verbessern. Beispielsweise können Beschleunigungssensoren von Smartphones Informationen über die Oberflächenqualität einer Radverkehrsanlage liefern. Die zukünftige Relevanz von GPS-Daten im Radverkehr zeigen auch die zahlreichen aktuellen Forschungsprojekte zu diesem Thema (TU Dresden 2018). Für die Vergleichbarkeit und Anwendbarkeit der Radverkehrsdaten ist sowohl bei stationären Kurzzeiterhebungen als auch bei GPS-Daten die Hochrechnung mithilfe von Langzeitdaten zwingend erforderlich. Daher sind in einer ausreichenden Zahl über das Untersuchungsgebiet verteilte Dauerzählstellen grundlegend für eine solide Datenbasis des Radverkehrs. Für die Erfassung des Radverkehrs an Dauerzählstellen eigenen sich vor dem
    Hintergrund der umfangreichen Erfahrungswerte vor allem Induktionsschleifen und Radarsensoren. Zukünftig wird die technische Entwicklung weiter voranschreiten und neue Wege der Radverkehrserhebung ermöglichen. Einige dieser Methoden eigenen sich bereits zum jetzigen Zeitpunkt für die Erfassung von Radverkehrsdaten mit relativ geringen Aufwand. Im Sinne der Radverkehrsförderung sollten diese Methoden möglichst verbreitet eingesetzt werden, um die Bedingungen für den Radverkehr auf Grundlage einer aussagekräftigen Datenbasis weiter verbessern zu können - zum Download

 

Tempo 30 als Ersatz für Tempo 50 an Hauptstraßen. Eine Analyse von Knotenpunkten und Straßenzügen anhand von Verkehrssimulationen (Walch, Jonas: 2018 Masterarbeit)

  • Diese Masterarbeit hat das Ziel, weitere Grundlagen zur Beantwortung der Frage zu liefern, welche Auswirkungen die Anordnung von Tempo 30 als Regelgeschwindigkeit an Hauptstraßen mit sich bringt. Die Reduzierung von Tempo 50 auf Tempo 30 innerhalb von Ortschaften und Innenstädten ist ein aktuelles Thema. Aber es ist zugleich ein kontrovers diskutiertes unter Experten, Politikern und betroffenen Bürgern. Manche Forschungsergebnisse decken sich mit den Vorstellungen der Tempo-30-Befürworter und dem Wunsch von Anwohnern nach Reduzierung von Lärm und Luftverschmutzung und der Verbesserung von Lebensqualität und Verkehrssicherheit. Mit dieser Arbeit soll nun ein weiterer wichtiger Teilaspekt dieses Themas abgehandelt werden: Die Frage nach den Auswirkungen auf den Verkehr bei einer Reduzierung der Geschwindigkeit von Tempo 50 auf Tempo 30 an Hauptstraßen. Um ein möglichst genaues Abbild realistischer Verkehrssituationen darzustellen, wurden mithilfe des mikroskopischen Simulationsprogramms PTV VISSIM Simulationen angefertigt. Es wurde zunächst eine Grundlagenuntersuchung unternommen. Hierbei wurden Strecken von 1 km Länge auf ihre Leistungsfähigkeit geprüft. Danach wurden Kreuzungen auf ihre Leistungsfähigkeit mit Tempo 30 und Tempo 50 untersucht. Anschließend wurden Straßenzüge simuliert und verglichen. Diese Arbeit richtet sich an Professoren und Studenten im Bereich Verkehrswesen und andere Personengruppen, wie beispielsweise Verantwortliche für die Verkehrsplanung in Städten und Gemeinden und interessierte Bürger, die sich mit dem Thema Tempo 30 beschäftigen.

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Gamification als Instrument zur Beeinflussung des Mobilitätsverhaltens (Pereira van Loock: 2018 Masterarbeit)

  • Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein strategischer Aufbau zur unterschiedlichen Mobilitätsbeeinflussung durch Gamification, der Anwendung spieltypischer Elemente in einem spielfremden Kontext, auf Basis mobilitätspsychologischer Theorien entwickelt werden. Hierbei soll eruiert werden wie Gamification in der Mobilität als Instrument fungieren kann und welche Auswirkungen die jeweiligen Umsetzungen auf das Mobilitätsverhalten eines Individuums oder einer Gruppe haben können. Zunächst sollen dahingehend die grundlegenden Elemente und Mechaniken des Gamification Ansatzes definiert werden, sowie deutlich gemacht werden, was sich hinter dem Terminus verbirgt und welche Ziele damit angestrebt und erreicht werden können. Anschließend sollen die mobilitätspsychologischen Grundlagen, die im Rahmen von Gamification in der Mobilität von Bedeutung sind, dargelegt werden. Hier spielen insbesondere die Verhaltenstheorie sowie der genauere Blick auf die Motivationstheorie und das Lernverhalten des Menschen eine übergeordnete Rolle. Außerdem sollen in diesem Teil der Arbeit bereits Theorien zur Verhaltensveränderung sowie die in diesem Zusammenhang möglichen Einflüsse erörtert werden. Für die analytische Betrachtung dieser potenziellen Veränderung des Mobilitätsverhaltens kommt der psychologischen Ebene in diesem Kapitel eine besondere Bedeutung zu. Im weiteren Verlauf der Arbeit soll nun der Einsatz von Gamification im Aufgabenfeld der Mobilität betrachtet werden. Hierunter fallen diverse Fallbeispiele aus der Praxis, die nach den ermittelten Elementen und Mechaniken von Gamification unterschiedlich auf das Mobilitätsverhalten des Menschen wirken. Diesen exemplarisch dargelegten Formen von Gamification in der Mobilität sollen in diesem Kapitel die theoretischen Grundlagen zugeordnet werden, sodass der praktischen Ebene die theoretisch wissenschaftliche Ebene zugrunde gelegt wird. Hierauf aufbauend soll letzten Endes mittels eines Ablaufdiagrammes eine Strategie erstellt werden, welche als Hilfestellung für den gezielten Einsatz von spieltypischen Elementen in der Mobilität dienen soll. Im Einzelnen werden erarbeitet:
  1. Recherche und Auswertung grundlegender Literatur zu den Themenbereichen Spiel, Gamification, Mobilitätspsychologie, Verhaltenstheorie sowie Motivationstheorie.
  2. Definition und Analyse der Elemente und Mechaniken des Gamification Ansatzes.
  3. Darlegung der mobilitätspsychologischen und verhaltenstheoretischen Grundlagen.
  4. Analyse der Nutzung von Gamification als Instrument zur Mobilitätsbeeinflussung.
  5. Erarbeitung einer Vorgehensweise zur Nutzung der unter 2., 3. und 4.
  6. gewonnenen Erkenntnisse zur Ermittlung einer strategischen Vorgehensweise im Kontext der gamifizierten Mobilitätsbeeinflussung.
  7. Darlegung, Bewertung und Diskussion der gewonnenen Erkenntnisse und Ergebnisse.

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