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Abstract (German)

Die Dissertation beschäftigt sich mit Betriebsabläufen an Haltestellen des innerstädtischen Linienbusverkehrs sowie den planerischen und betrieblichen Maßnahmen zur Vermeidung von Haltestellenüberlastungen. Dabei stehen Umsteigehaltestellen, an denen in Systemfahrplänen nach Vorbild des Integralen Taktfahrplans viele Fahrten und Anschlüsse in knappen Zeitfenstern abgewickelt werden müssen, im Mittelpunkt der Betrachtung. Veränderungen der Rahmenbedingungen für den großstädtischen Linienbusverkehr tragen dazu bei, dass das Risiko von Haltestellenüberlastungen zunimmt. Bei Neuplanungen von Haltestelleninfrastrukturen ist zu beobachten, dass diese kaum Reserven für Leistungsausweitungen aufweisen. Im täglichen Betrieb sorgen Fahrplanabweichungen verursacht durch hohes Fahrgastaufkommen, hohes Verkehrsaufkommen im motorisierten Individualverkehr oder Betriebsstörungen verstärkt zu Haltestellenbelegungen, die erheblich von der geplanten Haltestellenbedienung abweichen. Auch Maßnahmen zur Einnahmesicherung wie die elektronische Vordereinstiegskontrolle können Verlängerungen der Fahrgastwechselzeiten bewirken, die zu u. U. deutlich verlängerten Haltezeiten führen. Es stellt sich die Frage, ob Verkehrsunternehmen in der Fahr und Anschlussplanung ausreichend gerüstet sind, das Risiko von Haltestellenüberlastungen frühzeitig zu erkennen und eine Wirkungsanalyse von Abhilfemaßnahmen durchzuführen. Außerdem muss überprüft werden, ob in der Betriebssteuerung die technischen Voraussetzungen zur automatischen Erkennung von Haltestellenüberlastungen im laufenden Betrieb vorhanden sind, die zur Einleitung von dispositiven Maßnahmen zur Vermeidung von Haltestellenüberlastungen benötigt werden. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Dissertation ist die Entwicklung eines Simulationsverfahrens, mit dem die Leistungsfähigkeit einer Haltestelle im Planungsprozess bewertet werden kann. Das zugehörige Simulationsmodell soll in der Praxis in Verkehrsunternehmen anwendbar sein und sich daher auf die Abbildung der Haltestelle beschränken. Durch Nutzung von realen Betriebsdaten für Fahrplanabweichungen und Haltezeiten, die bei Verkehrsunternehmen aus dem rechnergestützten Betriebsleit und Beschleunigungssystem gewonnen werden können, soll auch ohne Simulation des Haltestellenumfeldes (Straßen, Lichtsignalanlagen, motorisierter Individualverkehr) eine Überprüfung der Leistungsfähigkeit der Haltestelle sichergestellt werden können. Vor der Erstellung des Simulationsmodells sind umfassende empirische Untersuchungen des Betriebsablaufs an Haltestellen notwendig, um die zufälligen Verteilungsfunktionen für Fahrplanabweichungen und Haltezeiten zu identifizieren. Ein wichtiger Aspekt dieser Dissertation ist daher die Analyse empirisch erhobener Daten aus dem rechnergestützten Betriebsleit und Beschleunigungssystem eines großstädtischen Verkehrsunternehmens. Dabei stellt sich heraus, dass gängige theoretische Verteilungsfunktionen nicht geeignet sind, die tatsächlichen, zufällig verteilten Fahrplanabweichungen und Haltezeiten zu beschreiben. Außerdem wird deutlich, dass an Pufferhaltestellen ein direkter Zusammenhang zwischen der Fahrplanabweichung bei Ankunft und der Haltezeit besteht. Das im Rahmen der Dissertation entwickelte Simulationsmodell wird vor der Anwendung einer Kalibrierung unterzogen. Damit wird sichergestellt, dass das Modell in der Grenzwertuntersuchung verlässliche Ergebnisse liefert. Die Grenzwertuntersuchung ermöglicht Aussagen über den Einfluss der Zuflussintensität, der mittleren Haltezeit und der Anschlusssicherung auf die Überlastungswahrscheinlichkeit einer Haltestelle. Ein Nebenaspekt der Dissertation ist der Vergleich der Simulationsergebnisse mit den korrespondierenden Berechnungsergebnissen nach dem Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen (HBS). Es zeigt sich, dass das HBSVerfahren im Grenzbereich unplausible Ergebnisse liefert, die durch eine im Berechnungsverfahren immanente Abhängigkeit zwischen Zuflussintensität und Haltezeit verursacht wird. Abschließend werden Maßnahmen vorgestellt, mit denen in Planung und Betriebssteuerung eine Reduzierung des Risikos einer Haltestellenüberlastung ohne Einschränkung der Dienstleistungsqualität für den Kunden erreicht werden kann. Besonders geeignet ist dazu der Ansatz, Anschlüsse systematisch räumlich flexibel zu definieren und zu steuern.

Abstract (English)

The dissertation deals with bus stop operations in inner city public bus transit and with planning and operational measures to prevent bus stop congestion. In focus of the research are bus changing points with systemised timetables according to the pattern of integral synchronised timetables with a high rate of arrivals and connections within narrow time frames. Changes of the general conditions for inner city public bus transit lead to an increasing probability of bus stop congestion. In replanning of bus stop infrastructures additional ressources for expansion of the bus transit are hardly ever considered. Imbalances during daily operation caused by high passenger volume, high traffic volume in individual motorised traffic or operational disruptions lead to bus stop allocations that differ far from the planned allocation. Procedures for revenue assurance like the electronically inspected front access can cause an increasing time requirement for passenger access and dwell time. It has to be discussed whether bus transit companies are well enough equipped to identify the probabilty of congestion at bus stops in context of timetable and connection planning. Moreover an impact analysis of preventive means is necessary. Furthermore an evaluation of the technical preconditions for automatic detection and prevention of congestion at bus stops is needed. The bus transit operational control is responsible for prevention of congestion by deployment measures. The development of a simulation model for the evaluation of bus stop performance in the planning process is a main aspect of this dissertation. In practice the simulation model shall be applicable in bus transit companies. Therefore it is limited to the simulation of the bus stop operations while the usage of real operational data for imbalances and dwell time - which can easily be taken from the computerised operational control systems of bus transit companies - ensures a reliable evaluation of bus stop performance without modelling the traffic environment of the bus stop. Comprehensive empiric analysis of bus stop operations is necessary to identify the stochastic distribution of imbalances and dwell time to provide a basis for the design of the simulation model. Hence the analysis of empiric derived data from computerised operational control systems of a local city bus transit company is a main aspect of the dissertation. The analysis makes clear that common theoretical stochastic distributions do not fit factual distributions of imbalances and dwell time. Furthermore a strong dependency between imbalance at the arrival and dwell time is detected for bus stops with dwell time buffer to equalize imbalances. The designed simulation model is calibrated before being applied in threshold verification to ensure realiable results. Threshold verification allows predictions on the impact of admission intensity, mean dwell time and connection guaranteeing on the probability of bus stop congestion. The comparison of the simulation results with the corresponding computational results according to the german version of the Highway Capacity Manual (HCM) is a lateral aspect of the research. The HCMresults are implausible in threshold due to an immanent dependency between admission intensity and dwell time. The dissertation closes with the presentation of planning and operational control measures to decrease the probability of congestion without reducing the quality of public bus transit service for the customer. A capable approach is systematic planning and controlling of areal flexible connections.

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