Entwicklung von umweltgerechten und stauvermeidenden Routingalgorithmen mittels Verkehrssimulationen

Aufgrund des ständig wachsenden Verkehrsaufkommens in städtischen Umgebungen und damit aufkommender Probleme wie eine erhöhte Luftverschmutzung, spielen umwelt-orientierte Ansätze zur Erreichung einer besseren Stadtverträglichkeit des Verkehrs eine immer wichtigere Rolle. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von umwelt-gerechten Routingalgorithmen, sowie deren Validierung im Rahmen von Verkehrssimulationen. Der verwendete Routingalgorithmus ist der A* - Algorithmus unter Nutzung der jeweils entwickelten Kriterien als Gewichte.

Der erste Ansatz bezieht sensorbasiert Feinstaubwerte in die Routenplanung mit ein, um dem Nutzer eine möglichst gesundheitsschonende Route vorzuschlagen, welche dennoch dem Typ einer schnellsten Route nahekommt. Hiermit wird ein Kompromiss zwischen der vom Fahrer üblicherweise bevorzugten “schnellsten Route" und einem Beitrag zur Umweltverträglichkeit, gemacht. Ein weiterer Ansatz beschreibt einen Algorithmus auf Basis eines Fahrzeugmodells, welcher den Energieverbrauch senken soll. Der dadurch erwartete Effekt der Kraftstoffeinsparung soll die damit zusammenhängenden Emissionen senken, insbesondere Kohlenstoffdioxid aber auch eine Kostenersparnis erzielen. Diese Routingalgorithmen werden anschließend in großen Verkehrssimulationen auf die angesprochenen Effekte validiert. Im Anschluss an die gemessenen Verkehrsdichten der Simulationen wird ein weiterer stauvermeidender Routingalgorithmus entwickelt, welcher die geografischen Verkehrsdichten in Abhängigkeit von der Tageszeit nutzen soll.

Die Routingalgorithmen finden ihr Ziel in kurzer Zeit und bieten mit den konfigurierten Gewichten die genannten erwünschten Ergebnisse und stellen Kompromisse zwischen der schnellsten Route und den Zusatzeffekten Energieminimierung und Feinstaubbelastung dar. Die Abbildung zeigt zwei Routenoptionen, jeweils mit Start in Barsinghausen und Ziel in Hannover-Vahrenheide. Die Routen haben eine Ähnlichkeit von 17 % (bezogen auf die Wegstrecke), wobei die schwarz gefärbte Strecke dem „schnellsten Weg“ entspricht und die rot gefärbte Route als Ergebnis des „Feinstaub-Minimierungs-Algorithmus“ berechnet wurde. Die farblich markierten Gebiete entsprechen der interpolierten Feinstaubbelastung (orange und gelb sind Werte über 10 und alle anderen Farben unter 10 μg/m³). Sofern sich das Ziel nicht in dem von Feinstaub belasteten Gebiet befindet, wird dieses immer möglichst umfahren.

Insgesamt bieten die entwickelten Kriterien „schnellster Weg“, „Energieminimierung“ und „Feinstaub“ eine z.T. unkonventionelle, aber dem geforderten Kriterium entsprechend logische Route.