Messquerschnitt
Für die weiteren Datenanalysen wurden für jeden Messquerschnitt die folgenden Werte berechnet:
Anzahl der 5-Minuten-lntervalle mit fehlenden Daten,
Anzahl der 5-Minuten-lntervalle mit Stau, als Summe und differenziert nach Stauursachen,
Summe der staubedingten Zeitverluste der Pkw und Lkw in 5-Minuten-lntervallen, als Summe und differenziert nach Stauursachen,
Mittelwert der Pkw-, Lkw- und Kfz-Verkehrsstärken in Stunden-Intervallen,
Mittelwert der mittleren Pkw- und Lkw-Geschwindigkeiten in Stunden-Intervallen,
5. Perzentil der mittleren Pkw- und Lkw-Geschwindigkeiten in Stunden-Intervallen.
Aus diesen Werten wurden u.a. berechnet:
Durchschnittlicher Täglicher Verkehr (DTV), differenziert nach Kfz, Pkw und Lkw,
Staudauer in Stunden pro Jahr, als Summe und differenziert nach Stauursachen,
Produkt aus Staudauer und -länge, als Summe und differenziert nach Stauursachen,
Summe der Zeitverluste pro Jahr, differenziert nach Kfz, Pkw und Lkw, jeweils als Summe und differenziert nach Stauursachen.
Bei der Ermittlung des DTV, der Summe der Zeitverluste und der Staudauer pro Jahr wurden die Mittel- bzw. Summenwerte für die vorliegenden Intervalle näherungsweise proportional auf das Gesamtjahr hochgerechnet.
Für die Identifikation von Stauintervallen und die Ermittlung der Fahrtzeitverluste im Stau wurden zwei Geschwindigkeiten definiert:
Die Referenzgeschwindigkeit ist die Bezugsgröße für die Ermittlung der Fahrtzeitverluste. Als Referenzgeschwindigkeit für Pkw kommen verschiedene Werte in Betracht. Einerseits kann die Geschwindigkeit im freien Verkehr als Bezugsgröße verwendet werden. Dies würde allerdings bedeuten, dass der ideale Zustand eines Verkehrsflusses mit sehr geringer Verkehrsstärke, wie er in der Realität allenfalls in den Nachtstunden gegeben ist, als Referenzwert angesetzt wird. Ein solcher idealisierter Zustand eignet sich nicht als Zielgröße einer wirtschaftlich effizienten Verkehrsplanung. Andererseits kann die Geschwindigkeit bei Erreichen der Kapazität als Bezugsgröße verwendet werden. Allerdings handelt es sich dabei um einen instabilen Verkehrszustand, d.h. bereits kleine Störungen können einen lang andauernden Stau zur Folge haben. Daher werden in der vorliegenden Untersuchung für Pkw Referenzgeschwindigkeiten angesetzt, die sich an den Geschwindigkeiten des HBS (2001) bei einem Auslastungsgrad von 90 %, d.h. an der Grenze zwischen den Qualitätsstufen des Verkehrsablaufs 0 und E (vgl. Tab. 2-1), orientieren. Dies entspricht dem Zustand des dichten, aber fließenden und stabilen Verkehrsflusses. Die Qualitätsstufe - wird üblicherweise vom Baulastträger als Zielvorgabe für Neu- und Ausbauvorhaben im Autobahnnetz festgelegt, so dass die Geschwindigkeit bei 90 % Auslastung als planerisch sinnvoller Referenzwert angesehen werden kann. Darüber hinaus wird bei etwa 90 % Auslastung das Maximum der Verkehrsleistung auf Autobahnen erreicht (BRILON e.a., 2005).
Für Lkw wird die zulässige Höchstgeschwindigkeit von 80 km/h als Referenzwert verwendet.
Die Grenzgeschwindigkeit kennzeichnet die mittlere Pkw-Geschwindigkeit in mit der die Zustände des fließenden Verkehrs und des Staus voneinander abgegrenzt werden. Die Grenzgeschwindigkeit liegt auf Autobahnen üblicherweise in einer Größenordnung von 70 bis 80 km/ho Sofern die mittlere Pkw-Geschwindigkeit in einem 5 Minuten-Intervall unter der Grenzgeschwindigkeit liegt, wird dieses Intervall als Stauintervall aufgefasst.
In der vorliegenden Untersuchung war es nicht möglich, die Werte für die Grenz- und Referenzgeschwindigkeit für jeden Messquerschnitt individuell zu ermitteln. Stattdessen wurde eine pauschale Differenzierung nach Strecken mit normalem Geschwindigkeitsniveau (Regelfall), Strecken mit einem geringen Geschwindigkeitsniveau (z.B. aufgrund einer Geschwindigkeitsbeschränkung) sowie Strecken im Bereich von Baustellen durchgeführt (vgl. Tab. 4-3). Die Einstufung der Autobahnen erfolgte anhand der für jeden Messquerschnitt berechneten Mittelwerte der mittleren Pkw-Geschwindigkeiten in Stunden-Intervallen. Die in Tab. 4-3: Grenzgeschwindigkeiten für die Identifikation von Staus und Referenzgeschwindigkeiten für die Ermittlung der Fahrtzeitverluste
Bei einer Analyse des Verkehrsablaufs auf Autobahnen in 5-Minuten-lntervallen kann die sehr geringe Verkehrsbelastung in den Nachtstunden dazu führen, dass in einigen Intervallen aufgrund einzelner langsamer Fahrzeuge eine sehr geringe mittlere Pkw-Geschwindigkeit gemessen wird, obwohl ein freier Verkehrsfluss vorliegt. Dieser Effekt trat insbesondere auf den schwächer belasteten Autobahnen außerhalb von Ballungsräumen auf. Um zu vermeiden, dass diese Intervalle anhand der in Tab. 4-3 angegebenen Grenzgeschwindigkeiten als Stauintervalle erfasst werden, wurden die Zeiträume zwischen 0 und 5 Uhr bei der Analyse nicht berücksichtigt.
Bei den an Dauerzählstellen gemessenen mittleren Geschwindigkeiten handelt es sich um lokale Größen (vgl. Abschnitt 2.1). Dagegen stellt die mittlere momentane Geschwindigkeit den Schätzwert für die Fahrtgeschwindigkeit dar. Die Unterschiede zwischen mittlerer momentaner und mittlerer lokaler Geschwindigkeit sind allerdings gering und liegen üblicherweise in einer Größenordnung von etwa 2 bis 3 km/ho Zur Vereinfachung der Datenauswertung wurden in der vorliegenden Untersuchung daher durchweg lokale Geschwindigkeiten betrachtet.
Staukenngrößen
Zur Quantifizierung des Ausmaßes der Staus auf den Autobahnen in Nordrhein-Westfalen werden die folgenden Kenngrößen verwendet:
Staudauer [h / a]
Die Staudauer gibt an, in wie vielen Stunden des Jahres Stau an einem Querschnitt vorlag.
Stauausdehnung = Produkt aus Staudauer und -länge [h km I a]
Die Stauausdehnung gibt das räumlich-zeitliche Ausmaß der Staus auf Autobahnen pro Jahr an. Sie wird als Produkt der querschnittsbezogen ermittelten Staudauer und der Länge des dem Messquerschnitt zugeordneten Streckenabschnitts berechnet. Im Gegensatz zur Stau45 dauer lässt sich dieser Parameter über das Gesamtnetz aufsummieren. Durch Division der Stauausdehnung durch den mittleren Knotenpunktabstand lässt sich die Summe der abschnittsbezogenen Staudauern berechnen.
Summe der staubedingten Zeitverluste [Fz h / a]
Die Summe derstaubedingten Zeitverluste gibt an, welche Fahrtzeitverluste durch die geringeren Geschwindigkeiten im Stau bezogen auf die Referenzgeschwindigkeit (nach Tab. 4-3) pro Jahr verursacht werden. Die Berechnung erfolgt getrennt für Pkw und Lkw.
Die Summe der staubedingten Zeitkosten gibt den volkswirtschaftlichen Wert der durch Staus verursachten Zeitverluste an. Dieser Parameter ergibt sich durch Multiplikation der staubedingten Zeitverluste für Pkw und Lkw mit den jeweiligen Zeitkostensätzen. Er ermöglicht insbesondere eine zusammenfassende Bewertung der Zeitverluste von Pkw und Lkw. Für die Monetarisierung der ermittelten Zeitverluste werden die Zeitkostensätze nach PLÄNCO (2000) verwendet, die auch im Rahmen der Bundesverkehrswegeplanung zur Anwendung kommen. Da im Rahmen der Datenauswertung keine Differenzierung der Zeitverluste nach Werktagen und Sonn-/Feiertagen erfolgte, wird überschlägig davon ausgegangen, dass bei den Pkw 90 % der Zeitverluste an Werktagen und 10 % der Zeitverluste an Sonn- und Feiertagen sowie bei Lkwaufgrund des Sonntagsfahrverbots alle Zeitverluste an Werktagen anfallen. Daraus ergeben sich mittlere Zeitkostensätze von 12,78 /h für Pkw und 31,19 /h für Lkw.
Hinsichtlich der staubedingten Zeitverluste und Zeitkosten ist zu beachten, dass die ermittelten Werte nur die auf den Autobahnen selbst entstandenen Zeitverluste einbeziehen. Zeitverluste und Zeitkosten, die durch das Ausweichen auf das nachgeordnete Netz entstehen, können anhand der vorliegenden Daten nicht erfasst werden. Weitere volkswirtschaftliche Kostenkomponenten, z. B. erhöhte Betriebs- und Treibstoffkosten aufgrund von Staus, werden in der vorliegenden Untersuchung nicht betrachtet.
Die vorgenannten Kenngrößen beschreiben das Ausmaß der tatsächlich eingetretenen Staus und deren direkte Folgen (Fahrtzeitverluste bzw. -kosten) für die Verkehrsteilnehmer. Neben den direkten Folgen führt die Unzuverlässigkeit der Fahrtzeit aufgrund von Staus allerdings auch zu indirekten Konsequenzen für die Verkehrsteilnehmer. So muss ein Verkehrsteilnehmer, der sein Ziel unbedingt pünktlich erreichen will, einen Zeitpuffer einplanen, um mögliche Verzögerungen durch Staus kompensieren zu können. Diese Pufferzeit stellt für den Verkehrsteilnehmer unter Umständen auch dann einen Zeitverlust dar, wenn der Stau gar nicht eingetreten ist. Dies gilt beispielsweise für Arbeitnehmer mit festen Arbeitszeiten oder bei denen bei einem zu frühen Eintreffen am Zielort die verbleibende Zeit nicht sinnvoll genutzt werden kann. Die Summe der aus der Unzuverlässigkeit des Verkehrsablaufs resultierenden indirekten Zeitverluste (Pufferzeiten) kann dabei deutlich über den direkten Zeitverlusten liegen. Allerdings lässt sich die Unzuverlässigkeit des Verkehrsablaufs wesentlich schwieriger quantifizieren als die Summe der direkten staubedingten Zeitverluste, da sie von zahlreichen individuellen Faktoren der Verkehrsteilnehmer (Fahrtroute, Nutzbarkeit der Puffer-. zeit bei einem zu frühen Eintreffen am Zielort etc.) abhängt und daher nicht direkt aus lokalen Messdaten abgeleitet werden kann. Aufgrund der Bedeutung der Zuverlässigkeit für die Bewertung des Verkehrsablaufs wird dennoch eine ungefähre Einschätzung dieses Aspekts anhand folgender Parameter durchgeführt: