TP4.2: Umweltsensitives Verkehrsmanagement

Teilprojektleitung
Prof. Dr. Fritz Busch
Teilprojektleitung
Dr. Antonios Tsakarestos
Bearbeiter
Nihan Celikkaya


Schadstoffe, Treibhausgase und Lärm sind die drei Emissionen der Straßenverkehr, die wegen ihrer direkten gesundheitlichen Effekte und regional/global Auswirkungen auf Umwelt reduziert werden müssen. Während Schadstoffe unterschiedliche Gesundheitsprobleme (z.B. Irritationen, Atem- und Herz-Kreislauf-Probleme, Krebs) verursachen, haben die Treibhausgase regionale und globale Auswirkungen (z.B. extreme Wetterbedingungen, Nahrungs- und Trinkwasserknappheit und Klimawandel) [1]. Außerdem lösen die Lärmemissionen, welche oft ignoriert werden, gesundheitliche Probleme wie Bluthochdruck, Schlafstörungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen aus [2].

Für die Reduktion der Schadstoffe des Straßenverkehrs sind mehrere Methoden und Maßnahmen denkbar, welche unterschiedliche Einflussbereiche wie Planung, Regelungen, Fahrzeugtechnik und Verkehrsbetrieb abdeckt. Eines der Instrumente zur Reduzierung von Schadstoffen des Straßenverkehrs in urbanen Räumen fokussiert ist das umweltsensitive Verkehrsmanagement (UVM). Dies betrifft insbesondere NOx and PM10, welches die zwei Schadstoffe sind, die der Straßenverkehr in Europa hauptsächlich hervorruft [3]. Obwohl die durchschnittlichen Emissionen in den letzten Jahrzehnten wegen neuer Standards und Regelungen reduziert worden sind, wurden die Emissionsgrenzen, die vom European Air Quality Standards und Weltgesundheitsorganisation definiert wurden, in urbanen Zentren mit hoher Verkehrsbelastung oder vielen Stau (sogenannte Hotspots) oft überschritten (Abbildung 1). UVM ist eine Anwendung des dynamischen Verkehrsmanagements bei der unterschiedliche Maßnahmen in Abhängigkeit der aktuellen und/oder prognostizierten Luftbelastung für einen definierten Bereich und für einen bestimmten Zeitraum aktiviert werden [4].

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Abbildung 1: Motivation [5]

Intensive Diskussionen über Umweltaspekte im Verkehrsbereich wurden begannen erstmals nach dem Zweiten Weltkrieg im Zusammenhang mit zunehmender Bevölkerung sowie wachsendem Autobesitz und anfangs wurden durch Verkehrsbeschränkungen für bestimmte Gebiete umgesetzt [6]. Im Laufe der Zeit mit zunehmender Verkehrsstärke, der Verschiebung der Gewichtung von Sicherheitsprobleme hin zu Umweltproblemen, dem zunehmendem Umweltbewusstsein und strengeren gesetzlichen Regelungen sind umweltbezogene Verkehrsmanagementmaßnahmen immer wichtiger geworden. Mit der Entwicklung von intelligenten Verkehrssystemen wurde es möglich, dynamischen Maßnahmen umzusetzen, um die statischen Maßnahmen zu unterstützen. Die Analyse des Stands der Technik, die Studien und Anwendungen in Deutschland in den letzten Jahrzehnten berücksichtigt, hat gezeigt, dass die Erzeugung von Emissionen maßgeblich durch die Verkehrsstärke und -zusammensetzung beeinflusst wird, obwohl es zahlreiche externe Effekte (z.B. Temperatur, Radiation, Wind, bebaute Umgebung, …usw.) gibt, die die Konzentrationen und Messungen beeinflussen können. Außerdem zeigen die Studien, dass die Qualität und Wirksamkeit der UVM-Anwendungen durch Datenverfügbarkeit, Aggregationsebenen und Nutzerakzeptanz entscheidend beeinträchtigt werden [7].

Das Hauptziel dieses Teil-Projektes ist die Entwicklung von innovativen Szenarien und Technologien zum Verkehrsmanagement, die in Abhängigkeit von Emissionswerten dynamisch adaptiert werden können, um die Emissionen des Straßenverkehrs in urbanen Räumen zu reduzieren. In diesem Zusammenhang ist es wichtig zur Verbesserung des Stands der Technik im UVM beizutragen. Entsprechende Teilziele sind:
• Verbesserung der Datenverfügbarkeit zur Erhöhung der Genauigkeit der Bewertung und der Prognose der Emissionen,
• Integration der elektrifizierten Fahrzeuge, die keine lokale Abgasemissionen, weniger Lärm bei niedrigeren Geschwindigkeiten (z.B. in urbanen Räume) erzeugen, in UVM-Anwendungen,
• Berücksichtigung der Reduktionspotenziale für Lärm und Treibhausgase in UVM-Systemen,
• Beurteilung der Auswirkungen des steigernden Anteils der E-Fahrzeuge in der Verkehrszusammensetzung auf die Emissionsreduktion, sowie die Bewertung der möglichen Effekte der E-Fahrzeug-bezogenen Maßnahmen auf die Förderung der Elektromobilität.
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Abbildung 2: Neue Bestandteile, die im UVM integriert werden

Die Hauptarbeitsschritte des Projekts sind im Einklang mit dem generischen Ansatz des umweltsensitiven Verkehrsmanagements. Jedoch, gemäß den gelisteten Zielen, werden zwei neue Bestandteile in die UVM-Anwendungen integriert (Abbildung 2). Neue Emissionsdetektionstechnologien werden für die Datenerfassung sowie Modellentwicklung und -kalibrierung genutzt. Auf der anderen Seite werden Elektrofahrzeuge in der Verkehrs- und Emissionsabschätzung sowie in der Maßnahmenentwicklung berücksichtigt werden. Für diesen Use Case wird aufgrund der hohen Emissionen und der Verfügbarkeit vorhandener Messstationen die Landshuter Allee und ihre Umgebung gewählt.

Derzeit befindet sich das Projekt in der Phase der Datensammlung und der Modellbildung. Für weitere Informationen und Rückfragen kontaktieren Sie Nihan Celikkaya (nihan.celikkaya@tum.de).

Quellen
[1] IPCC (2014). Climate Change 2014: Synthesis Report: Contribution of Working Groups I,II and III to Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Geneva.
[2] WHO (2011). Burden of Disease from Environmental Noise – Quantification of Healthy Life Years Lost in Europe. Copenhagen: World Health Organization.
[3] Dora, C., Jamie, H., Pierpaolo, M., & Elaine, F. (2011). Urban Transport and Health: Revised October 2009. Sustainable Transport: A sourcebook for policymakers in developing cities. Eschborn: GIZ
[4] FGSV (2014). Wirkung von Maßnahmen zur Umweltbelastung Teil 3: Umweltsensitives Verkehrsmanagement (UVM), Zwischenstand. FGSV Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen.
[5] Eigene Darstellung in Anlehnung an Lutz, M. zitiert nach Luftreinhalteplan für die Stadt München, 2004
[6] McKee, W.A. & Mattingly, M.J. Transportation (1977) 6:365. Environmental Traffic Management — The End of the Road?
[7] Celikkaya, N., Papapanagiotou, E., Busch, F., Use Case: Eco-Sensitive Traffic Management (2016) In State of the Art Report, TUM Living Lab Connected Mobility (pp.172-186).