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Modelo-Rad

Entwicklung eines Modellierungstools zur Mikrosimulation bestehender und zu planender Radverkehrsinfrastruktur
Projektzeitraum

1.1.2022 - 31.12.2024

Land

Baden-Württemberg

Stand der Information

1.3.2022

Das Ziel von MODELO-Rad ist die Entwicklung eines Tools zur hochauflösenden, strecken- und radfahrtypenabhängigen Simulation des Radverkehrs. Ermöglicht wird eine Beurteilung der Qualität von Fahrvorgängen für bestehende und zukünftige Radverkehrsinfrastruktur aus Perspektive der Radfahrenden.

Beschreibung

Das Vorhaben strebt an, Fahrradfahrten auf bestehender und zukünftiger Radverkehrsinfrastruktur zu modellieren und systematisch zu bewerten. Mit bestehenden Ansätzen zu Mikrosimulationen (z. B. durch Social-Force Modelle oder Fahrzeugfolgemodelle) können zwar die Interaktion von Radfahrenden mit anderen Verkehrsteilnehmenden betrachtet werden. Um die Perspektive der Radfahrenden adäquat darzustellen, fehlt bisher allerdings die Berücksichtigung fahrdynamischer Zusammenhänge durch eine physikalische Modellierung, deren Grundlage die Darstellung des biomechanischen Antriebsvorgangs durch die Radfahrenden ist. Damit wird eine fahrdynamische Analyse der Radfahrt möglich, welche Auskunft über den Einfluss von Merkmalen der Radinfrastruktur (Steigung, Kurvenradius, Belag, Breite, Engstellen, Führungsformen usw.) auf den zu erwartenden Fahrkomfort (Leistung, Geschwindigkeit, Reisezeit, Komfort usw.) geben kann. Die Abbildung dieser Einflussfaktoren wurde bereits in mehreren Projekten untersucht, allerdings nicht in eine Beschreibung überführt, welche für systematische Prognosen und Analysen genutzt werden kann.

Ziel des Projektes

Das Ziel des Projekts ist damit die Entwicklung eines Tools zur hochauflösenden, strecken- und radfahrtypenabhängigen Simulation für den Radverkehr. Dieses soll eine detaillierte Beurteilung der Qualität von Fahrvorgängen aus Perspektive der Radfahrenden für bestehende und zukünftige Radverkehrsinfrastruktur/-routen ermöglichen. Das Simulationstool kann durch Akteurinnen und Akteure der Radverkehrsplanung wie kommunale Verwaltungen, Ingenieurbüros usw. genutzt werden. So kann die Sichtweise der Radfahrenden als quantitatives Qualitätsmerkmal bei der Planung und Bewertung bestehender und zukünftiger Radinfrastruktur/-routen genutzt werden.

Projektdurchführung

Zur Entwicklung eines möglichst praxisnahen und vielseitig nutzbaren Tools werden die konkreten Anforderungen zusammen mit Partnerinnen und Partnern aus der Planungspraxis definiert. Dabei wird insbesondere auf die zukünftige Nutzung des Tools sowie Anforderungen an die Bedienbarkeit und notwendige Schnittstellen geachtet. Dafür finden Interviews mit Beteiligten aus den drei Partnerkommunen Karlsruhe, Offenburg, Lahr sowie weiteren Kommunen der Arbeitsgemeinschaft Fahrrad- und Fußgängerfreundlicher Kommunen in Baden-Württemberg (AGFK-BW) statt. Des Weiteren werden auch im Bereich Radverkehr tätige Ingenieurbüros eingebunden.

Für die ganzheitliche Darstellung des Radfahrens werden alle relevanten Einflussfaktoren für das Fahrverhalten von Radfahrenden erhoben. Hierfür werden bereits bekannte Erkenntnisse gesammelt sowie eigene empirische Erhebungen als Ergänzung und Absicherung durchgeführt. Dafür werden mit Messtechnik ausgestattete Fahrräder, sogenannte "Sensor bikes", genutzt, um zum einen festgelegte Parcours zu befahren und zum anderen als „Pendlerrad“ eingesetzt zu werden. Die ganzheitliche Modellierung des Radfahrens setzt sich aus dem Strecken-/Umgebungsmodell, dem Modell des Radfahrenden, dem Fahrrad-Modell und dem Infrastrukturmodell zusammen. Das Strecken-/Umgebungsmodell sowie das Modell des Fahrrads, welches auch Pedelecs/S-Pedelecs abbilden kann, gibt physikalische Zusammenhänge wieder. Die Modellierung des Antriebsverhaltens des Radfahrenden sowie der Interaktion mit der Infrastruktur basieren auf den durchgeführten empirischen Erhebungen. Um eine Radfahrt ganzheitlich darzustellen, werden die vier Teilmodelle zu einem gemeinsamen Modell zusammengeführt und ermöglichen eine hochauflösende, strecken- und radfahrtypenabhängige Simulation. Während der Entwicklung des Gesamtmodells sowie der Teilmodelle findet eine kontinuierliche Validierung statt. So wird jeder Modellierungsschritt erst einzeln und dann im Kontext des Gesamtmodells auf physikalische und funktionale Richtigkeit überprüft sowie mit den Ergebnissen der Testfahrten verglichen. Dafür werden konkrete Fahrszenarien und Teststrecken mit unterschiedlichen infrastrukturellen Voraussetzungen aus den Partnerkommunen verwendet.

Sobald die Entwicklung und Validierung des Simulationsmodells abgeschlossen ist, wird eine Nutzungsoberfläche mit Konfigurations-, Ausführungs- und Unterstützungs-Funktionen aufgebaut, welche es ermöglicht, das Simulationsmodell umfänglich anzuwenden. Für die Entwicklung der Anwendungsumgebung werden die Anforderungen zu Aufbau und Bedienbarkeit des Modells sowie der Darstellung der Ergebnisse berücksichtigt. Die Funktionalität und die Bedienbarkeit des Simulationstools werden in diesem Rahmen mit den beteiligten Praxispartnern abgestimmt und getestet.

Die Anwendung des Simulationstools soll in der Planungspraxis in Kommunen und Regionen deutschlandweit ermöglicht und gefördert werden. Dafür werden die Forschungs- und Entwicklungsprozesse umfassend dokumentiert und präsentiert. Dazu wird unter anderem eine Projektwebseite aufgebaut, welche über die Verwendungsmöglichkeiten und Anwendungspotenziale des Tools informiert. Des Weiteren wird ein Handbuch für die Nutzung des Simulationstools erstellt. Für dessen Erstellung werden die Projektpartner im Rahmen eines „User-centered design process“ eingebunden. Über die gesamte Projektlaufzeit sind zudem wissenschaftliche Veröffentlichungen auf Konferenzen und in Fachzeitschriften vorgesehen. Nach Abschluss des Projekts werden die erhobenen Daten und ggf. zugehörigen Analysen der Öffentlichkeit bereitgestellt.

Innovationscharakter des Projekts

Warum handelt es sich um ein gutes, innovatives, nachahmenswertes und / oder nachhaltiges Beispiel und auf welche Einsatzbereiche lässt es sich übertragen?

Das Projekt trägt zur Verbesserung der Verkehrsverhältnisse für den Radverkehr in Deutschland bei. Das Simulationstool ermöglicht eine Mikrosimulation des Radverkehrs aus dem Blickwinkel der Radfahrenden in Hinblick auf: Leistung, Geschwindigkeit, Reisezeit, Komfort usw. und ermöglicht eine integrierte und strategische Planung von Radinfrastruktur. Das Tool ermöglicht es, die Radverkehrsinfrastruktur vor der realen Umsetzung virtuell in Ihrer Wirkung zu bewerten und eröffnet damit einen bisher ungenutzten Gestaltungs- und Optimierungsspielraum. So kann die Wirkung unterschiedlicher Gestaltungslösungen auf den Fahrtvorgang vor der Umsetzung modelliert und bewertet werden. Im Ergebnis kann die Qualität der Radverkehrsinfrastruktur unter Berücksichtigung der Perspektive der Radfahrenden gesteigert werden. Radverkehrsrouten und die zugehörige Infrastruktur können somit aus Perspektive der Radfahrenden für diese selbst attraktiver gemacht werden und einen wesentlichen Beitrag zur Förderung des Radverkehrs leisten.

Das Tool kann zudem die Entwicklung und Umsetzung bundeseinheitlicher Qualitätsstandards für Radinfrastruktur von kommunalen Radrouten bis hin zu Radschnellverbindungen fördern. Durch die Abschätzung und Bewertung der Wirkung verschiedener Varianten der Radverkehrsinfrastruktur bereits in der Planungsphase wird systematische Radnetzplanung mit einheitlichen Qualitätsmaßstäben möglich. Im Ergebnis unterstützt das Tool Planungsprozesse für Radverkehrsinfrastruktur, reduziert die erforderlichen personellen und finanziellen Planungsressourcen und hilft damit, vorhandene Umsetzungsbarrieren der Kommunen abzubauen. Die Fördermittel des Bundes für Investitionen in die Radverkehrsinfrastruktur können somit schneller und effektiver eingesetzt werden.

Finanzierung

Finanzierung

Bundesmittel

Gesamtvolumen

Das Gesamtvolumen in Höhe von knapp 468.600 Euro stammt vollständig aus Bundesmitteln.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) aus Mitteln zur Umsetzung des Nationalen Radverkehrsplans gefördert.

Evaluation

Das Vorhaben umfasst verschiedene Instrumente zur Evaluation, die Einrichtung eines fachlichen Begleitkreises, die Einbindung von Praxispartnerinnen und -partnern sowie eine kontinuierliche empirische Validierung des Modells.

Ein fachlicher Begleitkreis für das Vorhaben wird eingerichtet, in dem weitere Forschungseinrichtungen eingebunden werden, welche sich mit der Simulation des Radverkehrs befassen. Dieser soll das Vorhaben bei praktischen und inhaltlichen Herausforderungen in der Projektdurchführung unterstützen und zur Evaluation beitragen.

Um ein möglichst praxisnahes und vielseitig nutzbares Tool zu entwickeln, werden Praxispartnerinnen und -partner aus Kommunen in den Projektverlauf eingebunden. So werden Interviews mit Expertinnen und Experten durchgeführt, um zu identifizieren, welche Anforderungen das Mikrosimulationstool für den Radverkehr erfüllen sollte, damit es in Bezug auf Ergebnisse, Schnittstellen, Funktionen und Anwendungsszenarien die kommunale Planungspraxis der Radverkehrsförderung unterstützt. Zudem wird der Entwurf des Tools mit den Praxispartnerinnen und -partnern in den Kommunen angewandt und verifiziert.

In allen Arbeitsschritten wird das Modell kontinuierlich validiert. Eine Überprüfung der Simulationsergebnisse des Modells anhand empirischer Erhebungen findet statt. Hierfür werden konkrete Fahrszenarien und Teststrecken mit unterschiedlichen infrastrukturellen Voraussetzungen in den Partnerkommunen genutzt.

Projektträger & Beteiligte

Projektleitung

Unternehmen, Universität, Verband, Verein, Private

Projektleitung (Institution)

Prof. Dr. Jochen Eckart, Hochschule Karlsruhe – Institut für Verkehr und Infrastruktur
Prof. Dr.-Ing. Reiner Kriesten, Hochschule Karlsruhe – Institut für Energieeffiziente Mobilität

Projektbeteiligte Institutionen

Projektdurchführung:

  • Hochschule Karlsruhe – Institut für Verkehr und Infrastruktur & Institut für Energieeffiziente Mobilität

Assoziierte Projektpartner:

  • Stadt Karlsruhe
  • Stadt Offenburg
  • Stadt Lahr

Laufzeit

Januar 2022 bis Dezember 2024

Ansprechpartner(in) auf Projektebene / Trägerorganisation

Prof. Dr. Jochen Eckart, Hochschule Karlsruhe

Moltkestraße 30

76133 Karlsruhe

+49 721 925 2920

Hochschule Karlsruhe - Institut für Verkehr und Infrastruktur

Ansprechpartner(in) auf Projektebene / Trägerorganisation

Prof. Dr.-Ing. Reiner Kriesten, Hochschule Karlsruhe

Moltkestraße 30

76133 Karlsruhe

+49 721 925 1747

Hochschule Karlsruhe - Institut für Energieeffiziente Mobilität

Erscheinungsdatum: 24.3.2022

Autor: Yannick Rauch, M.Sc., Hochschule Karlsruhe – Institut für Energieeffiziente Mobilität