Verkehrsfluss

Verkehrsfluss beschreibt die räumlich-zeitliche Bewegung von Verkehrsteilnehmern auf Straßen- und Schienennetzen. Er umfasst Fahrzeuge und Fußgänger, ihre Geschwindigkeiten und Abstände sowie deren Interaktionen mit Infrastruktur, Nachfrage und Regelung. Die drei zentralen Größen sind Verkehrsdichte k (Fahrzeuge pro Kilometer), mittlere Geschwindigkeit v (Kilometer pro Stunde) und Verkehrsfluss q (Fahrzeuge pro Stunde). Der grundlegende Zusammenhang q = v · k verbindet diese Größen.

In der makroskopischen Verkehrstheorie wird der Verkehr als Kontinuum beschrieben. Die Lighthill-Whitham-Richards (LWR) Theorie modelliert die Dynamik als kinematic wave; die Fundamentendiagramm f(k) beschreibt, wie Fluss und Dichte miteinander zusammenhängen. Kapazität bezeichnet die maximale Durchflussrate, während die Jam-Dichte den Zustand beschreibt, in dem Stau herrscht.

Mikroskopische Ansätze betrachten das Einzelverhalten: Car-Following-Modelle simulieren Abstandsanpassung und Reaktionszeiten. Beispiele sind das Gipps-Modell und das Intelligent Driver Model (IDM). Diese Modelle dienen der Simulation von Verkehrsszenarien und der Unterstützung von Verkehrsmanagement-Tools.

Messung und Datengewinnung erfolgen über Induktionsschleifen, Videoanalyse und GPS-/Probe-Daten, die Schätzungen von v, k und q liefern. Diese Informationen werden für Echtzeit-Überwachung, Stauvorhersage und langfristige Planung genutzt.

Anwendungen umfassen Verkehrssteuerung wie Ampeln, Rampenregelung und variable Geschwindigkeitsbegrenzungen, Incident-Management und stadtplanerische Maßnahmen zur Verbesserung der Netzqualität und zur Reduktion von Umweltbelastungen. Herausforderungen ergeben sich durch Störfälle, wetterbedingte Variationen und wachsende Nachfrage; künftig könnten vernetzte und automatisierte Fahrzeuge den Verkehrsfluss weiter beeinflussen.