Bei der Planung eines neuen Kreisverkehrs ist eine gründliche Verkehrsstudie die Grundlage für ein erfolgreiches Design. Im Gegensatz zu herkömmlichen signalisierten Kreuzungen verlassen sich Kreisverkehre auf Ertragskontrolle und geometrische Merkmale, um den Verkehrsfluss zu steuern. Ohne eine robuste Analyse riskieren Ingenieure die Schaffung einer Anlage, die nicht die erwarteten Sicherheits- und Kapazitätsverbesserungen liefert. Eine umfassende Verkehrsstudie liefert die Daten und Erkenntnisse, die erforderlich sind, um zu bestimmen, ob ein Kreisverkehr angemessen ist, welche Geometrie und Fahrspurkonfiguration verwendet wird und wie er über seine Lebensdauer funktioniert. Dieser Artikel erweitert die wesentlichen Schritte und Überlegungen für die Durchführung einer Verkehrsstudie an einem vorgeschlagenen Kreisverkehrsort und stützt sich auf bewährte Verfahren der Federal Highway Administration (FHWA) und des National Cooperative Highway Research Program (NCHRP).

Definition des Untersuchungsgebiets

Der erste und oft unterschätzte Schritt besteht darin, die Grenzen des Untersuchungsgebiets klar zu definieren. Das Untersuchungsgebiet muss sich über die unmittelbare Kreuzung hinaus erstrecken, um Verkehrsmuster auf benachbarten Straßen und alternativen Routen zu erfassen, die betroffen sein können. Eine schlecht definierte Grenze kann zu verpassten Interaktionen wie Korridorrückfluss oder Umleitung aufgrund von Verhaltensänderungen des Fahrers führen. In der Regel umfasst das Untersuchungsgebiet die primäre Kreuzung und alle Anflüge innerhalb von 0,5 bis 1 Meile sowie nahe gelegene Kreuzungen, die Umlenkung oder Staus erfahren können.

Ingenieure sollten die Netzanbindung und die Möglichkeit einer Verkehrsverlagerung von parallelen Routen berücksichtigen. Wenn beispielsweise ein zweispuriger Kreisverkehr eine signalisierte Kreuzung auf einer Vorstadtarterie ersetzt, muss die Analyse stromaufwärtige Einfahrten und Seitenstraßen umfassen, die den Verkehr speisen oder absorbieren könnten. Geografische Informationssysteme (GIS) und Luftbilder sind nützlich, um das Gebiet abzugrenzen. Die Untersuchungsgrenzen sollten im Rahmen der Arbeiten dokumentiert und von der Aufsichtsbehörde genehmigt werden.

Einflusszonen identifizieren

Innerhalb des Untersuchungsgebiets die Einflusszonen identifizieren: die Region, in der der Verkehrsbetrieb durch den Kreisverkehr direkt verändert wird. Dies umfasst die Warteschlangenlängen bei jedem Anflug, die Webflächen zwischen eng beabstandeten Kreisverkehren und Fußgängerübergängen. Bei mehrspurigen Kreisverkehren kann sich die Einflusszone aufgrund höherer Geschwindigkeiten und längerer Verzögerungsstrecken weiter ausdehnen. Verwenden Sie Standardwerte aus dem FHWA Roundabout Guide (500-800 Fuß bei Anflügen) als Ausgangspunkt, dann passen Sie sie basierend auf der angegebenen Geschwindigkeit und dem Grad an.

Erhebung von Verkehrsdaten

Genaue, aktuelle Verkehrsdaten sind das Lebenselixier jeder Verkehrsstudie. Der Datenerhebungsaufwand muss Fahrzeugvolumen, Wendebewegungen, Fahrzeugklassifizierung, Geschwindigkeiten und nicht motorisierte Benutzerzahlen erfassen. Die spezifischen Methoden und die Dauer hängen vom Projektumfang, dem Budget und den saisonalen Schwankungen ab. Automatische Verkehrsschreiber (ATRs) liefern fortlaufende Zählungen für sieben bis vierzehn Tage, um die tägliche Variabilität zu erfassen, während manuelle Wendebewegungen typischerweise während Spitzenzeiten (morgens, mittags, abends) an einem typischen Wochentag und gegebenenfalls einem Wochenendtag aufgezeichnet werden.

Drehbewegungszähler

TMCs sind für die Kreisverkehrgestaltung von entscheidender Bedeutung, da sie die kritischen Fahrspurvolumina und die erforderliche Anzahl von Einfahrtsspuren bestimmen. Die Zählungen sollten in 15-Minuten-Intervallen gesammelt werden, um die Analyse des Peak-Hour-Faktors (PHF) zu ermöglichen. Für einen Kreisverkehr ist das Design-Hour-Volumen (DHV) in der Regel die 30. höchste Stunde des Jahres, oft angenähert als 85. bis 95. Perzentil-Spitzenstunde unter typischen Bedingungen. Verwenden Sie Videokameras oder radarbasierte Sensoren zur Erfassung von Wendebewegungen. manuelle Methoden sind für Standorte mit geringem Volumen zuverlässig, aber bei vielspurigen Mehrspuranflügen fehleranfällig.

Wenn der vorgeschlagene Kreisverkehr Teil einer größeren Entwicklung ist, zählt das Verhalten in der gleichen Saison und vermeidet Feiertage, Schulpausen oder Bauzeiten, die Daten verzerren. Das Institute of Transportation Engineers (ITE) veröffentlicht Standard-Verkehrsdatenerhebungsrichtlinien in seinem Verkehrsingenieurhandbuch.

Fahrzeugklassifizierung und Geschwindigkeitsdaten

Die Gestaltung des Kreisverkehrs wird stark vom Designfahrzeug beeinflusst (z. B. Ein-Einheiten-Lkw, Bus, Sattelanhänger WB‐67). Sammlung von Fahrzeugklassifizierungsdaten zur Bestimmung des Prozentsatzes schwerer Fahrzeuge. Schwere Fahrzeuge benötigen größere Wenderadien, breitere Umlaufbahnen und Lkw-Schürzen. Geschwindigkeitsdaten zu Anflügen geben Auskunft über den erforderlichen Haltesehnabstand und die Platzierung der Splitterinsel. Radarkanonen oder tragbare Verkehrsklassifikatoren können Spotgeschwindigkeiten liefern; mindestens 100 Fahrzeuge pro Anflug unter Freilaufbedingungen einsammeln.

Fußgänger- und Fahrradzählungen

Nicht motorisierte Nutzer müssen separat gezählt werden, insbesondere an Orten in der Nähe von Schulen, Parks oder Transitstopps. Fußgängervolumina werden zur Gestaltung von Fußgängerbehandlungen, Zufluchtsinseln und gegebenenfalls zur Signalisierung verwendet. Fahrradvolumina helfen bei der Bestimmung, ob ein gemeinsamer Weg oder eine spezielle Radstrecke erforderlich ist. Die Zählungen sollten in den gleichen Spitzenzeiten wie die Fahrzeugzählungen und zur gleichen Jahreszeit durchgeführt werden, um saisonale Schwankungen zu erfassen.

Analyse der aktuellen Verkehrsmuster

Sobald Rohdaten erhoben werden, beginnt die Analysephase, wobei vorhandene Staupunkte, Spitzenzeiten und Betriebsmängel identifiziert werden. Die wichtigsten Ergebnisse sind der Peak-hour-Faktor (PHF), die Richtungsverteilung (D) und der Service-Level (LOS) für jeden Ansatz.

Peak Hour Factor und Directional Distribution

Der PHF ist das Verhältnis des Spitzenvolumens von 15 Minuten zum Gesamtvolumen der Stunde geteilt durch 4. Ein niedriger PHF (z. B. 0,75) zeigt einen sehr spitzen Durchsatz an, der zu kurzfristigen Warteschlangen führen kann, die ein Kreisverkehr aufnehmen muss. Die Richtungsverteilung (D) stellt den Anteil des vom Hauptanflug eintreffenden Gesamtverkehrs dar. Bei Kreisverkehren kann ein hohes D (z. B. 70/30 Split) zu unausgewogenen Durchsätzen führen, die eine zusätzliche Einfahrspur auf dem schweren Bein erfordern. Diese Berechnungen sind für jeden Anflug sowohl für AM- als auch für PM-Peaks zu dokumentieren.

Bestehendes Service-Level und Warteschlangen

Bewerten Sie die bestehende Kreuzung (signalisiert oder angehalten) mithilfe der Methoden des Highway Capacity Manual (HCM). Berechnen Sie die Länge der Warteschlangen für die Kontrollverzögerung und die Warteschlangen des 95. Perzentils. Diese Baseline ist für den Vergleich der Leistung des vorgeschlagenen Kreisverkehrs und für die Rechtfertigung des Projekts unerlässlich. Bei überlasteten Signalen reduzieren Kreisverkehre die Verzögerungen bei richtiger Auslegung oft um 30 bis 50 %. Wenn die bestehende Kreuzung jedoch bereits in der Nähe von Kapazitäten mit hohen Volumina arbeitet, ist ein Kreisverkehr möglicherweise nicht die optimale Lösung. Dokumentieren Sie die Ergebnisse klar im Studienbericht.

Schätzung zukünftiger Verkehrsvolumen

Die Wachstumsraten sollten auf historischen Trends, regionalen Reisenachfragemodellen und geplanten Landnutzungsentwicklungen basieren. Für Grünlandstandorte oder größere neue Unterteilungen sollten die Reiseerzeugungsraten aus dem ITE-Reiseerzeugungshandbuch oder den Leitlinien für die Auswirkungen auf den lokalen Verkehr verwendet werden.

Anwendung von Wachstums- und Landnutzungsfaktoren

Übliche Raten für Vorstadtgebiete liegen zwischen 1 % und 3 % pro Jahr, während die städtische Infill 0-1 % betragen kann. Passen Sie die geplanten Entwicklungen in der Nähe des Untersuchungsgebiets an, indem Sie die projizierten Reisen jeder Entwicklung hinzufügen, die den Kreisverkehrsanflügen über ein Verkehrszuweisungsmodell zugewiesen werden. Bei großen Entwicklungen kann ein Mikrosimulationsmodell erforderlich sein, um die Spitzenausbreitungseffekte zu erfassen.

Es ist üblich, das Eröffnungsjahr (Jahr 1), das Entwurfsjahr (Jahr 20 oder 25) und ein Zwischenjahr zu bewerten. Für jedes Szenario berechnen Sie das Designstundenvolumen, den PHF und die Richtungsaufteilungen. Verwenden Sie den NACTO Urban Street Design Guide als Ressource für kontextsensitive Designannahmen.

Bewertung von Sicherheit und Kapazität

Die Sicherheitsbewertung ist ein zweifacher Prozess: Erstens, Analyse vorhandener Crashdaten, um Muster und Schweregrad zu identifizieren; zweitens, Vorhersage der Sicherheitsleistung des Kreisverkehrs. Das Interactive Highway Safety Design Model (IHSDM) der FHWA oder das Highway Safety Manual (HSM) liefern Crashmodifikationsfaktoren (CMFs) zur Umwandlung einer signalisierten oder angehaltenen Kreuzung in einen Kreisverkehr. Typische CMFs zeigen eine 30-50%ige Reduktion der Gesamtunfälle und eine 70-90%ige Reduktion der Unfälle mit tödlichen Unfällen und Verletzungen.

Crash-Datenanalyse

Erhalten Sie mindestens drei Jahre Crash-Rekorde von der staatlichen oder lokalen Behörde. Kategorisieren Sie Abstürze nach Typ (Hintergrund, Winkel, Seitenswipe, Fußgänger), Schweregrad (Tödlichkeit, Verletzung, nur Sachschäden) und Tageszeit. Ein hoher Anteil an Crashs mit Winkel und Linkskurve deutet darauf hin, dass ein Kreisverkehr besonders vorteilhaft wäre, da diese Konfliktarten beseitigt werden. Beachten Sie auch eventuelle Mängel im geometrischen oder Sichtabstand in der bestehenden Anordnung.

Kapazitätsanalyse mit HCM-Methoden

Die Kapazität des Kreisverkehrs wird durch die Lückenakzeptanztheorie geregelt. Die HCM 6. Ausgabe bietet Kapazitätsmodelle für einspurige und mehrspurige Kreisverkehre basierend auf Eingangsfluss, Umlauffluss und kritischen Lückenwerten. Verwenden Sie spezielle Software wie SIDRA Intersection oder den Kreisverkehrrechner der FHWA, um die Kapazitätsanalyse durchzuführen. Die wichtigsten Ausgaben umfassen den Sättigungsgrad (v/c-Verhältnis), die Kontrollverzögerung, die Warteschlangen und den Servicegrad für jeden Ansatz und den gesamten Schnittpunkt.

Bei mehrspurigen Kreisverkehren, Fahrspurauslastung und Unwucht: Wenn eine Fahrspur deutlich mehr Verkehr als die andere befördert, können gestreifte Fahrspurzuweisungen oder einspurige Einfahrten erforderlich sein. Für jedes Planungsszenario (Eröffnung, Planungsjahr und Zukunft plus Hintergrundverkehr) sollte eine Kapazitätsanalyse durchgeführt werden.

Modellierung des vorgeschlagenen Kreisverkehres

Verkehrssimulationssoftware bietet eine dynamische Darstellung, wie der Kreisverkehr unter unterschiedlichen Bedingungen funktionieren wird. Im Gegensatz zu analytischen Modellen können Simulationen stochastisches Verhalten, Fahrzeuginteraktionen und Warteschlangenausbreitung erfassen. Die gängigsten Werkzeuge sind VISSIM (PTV Group), Aimsun und SIDRA (die auch Simulationen beinhalten). Für einfache einspurige Kreisverkehre können analytische Methoden ausreichen, für komplexe mehrspurige oder eng beabstandete Kreisverkehre wird jedoch dringend Mikrosimulation empfohlen.

Modellkalibrierung und -validierung

Kalibrieren Sie das Simulationsmodell mit Felddaten: Fahrzeiten, Warteschlangenlängen und Anfluggeschwindigkeiten. Passen Sie Parameter des Fahrerverhaltens wie die gewünschte Geschwindigkeitsverteilung, Lückenakzeptanz und Fahrzeugfolgeempfindlichkeit an. Das Modell sollte die beobachteten Bedingungen innerhalb einer definierten Toleranz replizieren (z. B. 85. Perzentilgeschwindigkeiten innerhalb von 3 mph). Dokumentieren Sie den Kalibrierungsprozess und die Ergebnisse.

Leistungsbezogene Maßnahmen

Führen Sie Simulationen für mindestens 10 Replikationen pro Szenario durch, um die Zufälligkeit zu berücksichtigen. Sammeln Sie Leistungsmaße: durchschnittliche Verzögerung, maximale Warteschlangenlänge, Anzahl der Haltestellen und Durchsatz. Vergleichen Sie diese mit der vorhandenen Kreuzung und der nicht gebauten Alternative. Bewerten Sie auch die Leistung des Kreisverkehrs unter Störfallbedingungen (z. B. Fahrspurblockierung, schwerer Fußgängerübergang), um die Robustheit zu überprüfen.

Wichtige Überlegungen über den Fahrzeugverkehr hinaus

Ein erfolgreiches Rundverkehrdesign muss allen Nutzern gerecht werden, während die Verkehrsstudie Fußgänger-, Fahrrad-, Einsatzfahrzeug- und Umweltbelange frühzeitig berücksichtigen muss.

Fußgänger und Fahrrad Unterkunft

Bei Kreisverkehren überqueren Fußgänger auf Splitterinseln und brauchen oft Zuflucht. Die Studie sollte das Volumen der Fußgängerüberquerungen und die gewünschten Gehwege bestimmen. Bei hochvolumigen Kreuzungen (mehr als 100 Fußgänger pro Hauptverkehrszeit) sollten Sie bei einem Anflug ein Fußgänger-Hybrid-Bacon oder eine signalisierte Kreuzung in Betracht ziehen. Bei der Fahrradunterbringung entscheiden Sie sich für eine Fahrt durch den Kreisverkehr als Fahrzeug (mit geeigneter Spurpositionierung) oder einen separaten gemeinsamen Nutzungspfad. Die Studie muss Geschwindigkeits- und Volumendaten des Fahrrads enthalten, um die geeignete Behandlung auszuwählen.

Zugang zu Notfahrzeugen

Feuerwehrfahrzeuge und Krankenwagen benötigen für die Navigation im Kreisverkehr montierbare Bordsteinbereiche oder Vorfelder. Die Verkehrsstudie sollte das für Notrufer konzipierte Fahrzeug dokumentieren (z. B. Feuerwehrgeräte mit einem Wenderadius von 50 ft) und überprüfen, ob der gepfeilte Weg in den Kreisverkehr passt. Bei kritischen Einrichtungen wie Krankenhäusern oder Feuerwehrstationen sollten Sie die Hinzufügung einer Notfallvorbehandlung oder größerer Umlaufbreiten in Betracht ziehen. Die Warteschlangenanalyse sollte die Auswirkungen einer Notfahrzeugpassage auf den normalen Verkehr umfassen.

Umwelt- und Gemeinschaftsauswirkungen

Bewertung von Lärmpegeln, Luftqualität und Regenwasserabfluss. Kreisverkehre reduzieren häufig den Leerlauf- und Stop-and-Go-Verkehr, was zu geringeren Emissionen führt. Schätzung der Verringerung der Fahrzeugverzögerung, um Emissionsvorteile mithilfe von Tools wie MOVES oder CALINE4 zu berechnen. Sturmwassermanagement kann durchlässige Gehwege oder Bioretention innerhalb der Splitterinseln erfordern. Gemeinschaftliche Rückmeldungen durch öffentliche Sitzungen und Umfragen sammeln; Bedenken hinsichtlich Ästhetik, Sicherheit und Baustörungen ansprechen. In das endgültige Design einfließen lassen.

Schlussfolgerung

Die Durchführung einer Verkehrsstudie für einen vorgeschlagenen Kreisverkehr ist ein facettenreicher Prozess, der eine sorgfältige Datenerhebung, eine strenge Analyse und eine durchdachte Berücksichtigung aller Benutzer erfordert. Durch die systematische Definition des Untersuchungsgebiets, die Sammlung genauer Drehbewegungs- und Klassifizierungsdaten, die Projektion zukünftiger Volumina und die Modellierung der Leistung mit anerkannter Software können Ingenieure sicher feststellen, ob ein Kreisverkehr die geeignete Lösung ist. Die Sicherheitsvorteile, Kapazitätsgewinne und betrieblichen Verbesserungen, die Kreisverkehre bieten, sind gut dokumentiert, aber nur, wenn das Design auf einer soliden Verkehrstechnik basiert. Eine umfassende Studie rechtfertigt nicht nur das Projekt, sondern stellt auch sicher, dass der Kreisverkehr über seine Lebensdauer hinweg wie beabsichtigt funktioniert.