Verkehrssimulation

Verkehrssimulation bezeichnet die computergestützte Nachbildung des Verkehrsflusses auf Straßen- und ÖPNV-Netzwerken mit dem Ziel, zeitliche Entwicklungen, Stausituationen, Kapazitäten und Emissionen zu analysieren. Modelle unterscheiden typischerweise in drei Ebenen: makroskopisch, mesoskisch und mikroskopisch. Makroskopische Modelle behandeln Verkehr als kontinuierliche Größe wie Dichte, Fluss und mittlere Geschwindigkeit und verwenden Gleichungen der Verkehrsdynamik (zum Beispiel das LWR-Fundamentaldigramm). Mesoskopische Ansätze aggregieren Gruppen von Fahrzeugen, während mikroskopische Modelle einzelne Fahrzeuge, deren Fahrer- und Fahrstreifenverhalten simulieren, zum Beispiel mit Car-Following- oder Spurenwechselmodellen. Zudem kommen zellulare Automaten wie der Nagel-Schreckenberg-Ansatz zum Einsatz.

Verkehrssimulationen verwenden Eingaben wie Netzstruktur, Fahrd r- und Nachfrageprofile, Fahrzeugtypen, Verkehrsregelungen sowie Fahrerverhalten. Aus den Simulationen lassen sich Kennwerte wie Reisezeiten, Verzögerungen, Stauhäufigkeit, Kapazitäten, Wartezeiten und Emissionen ableiten.

Typische Anwendungen umfassen die Bewertung von Infrastrukturprojekten, Optimierung von Ampelschaltungen, Verkehrsmanagement in Stoßzeiten, Evakuierungsplanung, Modellierung von ÖPNV- oder Fahrradnetzen sowie Szenario- und Unsicherheitsanalysen. Sie dienen auch der Validierung von Verkehrskonzepten anhand realer Messdaten, etwa induzierter Nachfrage oder Routenverhalten.

Bekannte Softwarepakete reichen von mikroskopischen Tools wie VISSIM und Aimsun über Open-Source-Optionen wie SUMO und MATSim bis zu hybriden oder mesoskischen Ansätzen. Wichtige Herausforderungen sind Kalibrierung und Validierung, Datenqualität, Modellunsicherheit sowie Rechenaufwand. Zukünftige Entwicklungen umfassen Multi-Modalität, Integration mit vernetzten und autonomen Fahrzeugen sowie erweiterte Unsicherheitsanalysen.