Verkehrssimulation

Die Untersuchung von Verkehrsströmen spielt eine wichtige Rolle bei den verkehrstechnischen, wirtschaftlichen und ökologischen Fragestellungen an Binnenwasserstraßen. Verkehrssimulationen ermöglichen es, auch unbeobachtete Verkehrsflüsse zu analysieren und zukünftige Entwicklungen zu prognostizieren. Drei Anwendungsbeispiele sollen dies verdeutlichen:

• Zur Vorhersage erwartbarer Ankunftszeiten (z. B. an Schleusen) bieten sich Simulationen an, die auf Basis momentaner Verkehrslagen zukünftige Entwicklungen berücksichtigen.
• Zum Erreichen minimaler Gesamtwartezeiten in Schleusenketten kann die Wirkung von Schleusungsrangfolgen vorab simuliert und optimiert werden.
• Zur Unterstützung von Verkehrsverlagerungen auf die Wasserstraße lassen sich mithilfe von Simulationen Kapazitätsgrenzen erkennen und Prozesse in bi- oder trimodalen Transportketten aufeinander abstimmen.

Die Möglichkeiten zur Verkehrssimulation reichen von einfachen Extrapolationen über verkehrsstatistische Verfahren bis hin zu komplizierten Modellen, die Strömungsbedingungen, Fahrdynamik und Entscheidungen bei der Schiffsführung berücksichtigen. Generell wird zwischen Makro- und Mikroverkehrssimulationen unterschieden. Die letztgenannten simulieren den Verkehr durch Modellierung individueller Schiffsbewegungen.

Diesen Ansatz verfolgt die BAW mit zwei Modellen: Einem eindimensionalen Modell zur Simulation des Schiffsverkehrs und der Schleusungen in Kanälen mit Stauhaltungen und einem zweidimensionalen Modell zur Simulation von Schiffsverkehren auf frei fließenden Gewässern. Beiden Modellen liegen fahrdynamische Gleichungen zugrunde. Entscheidungen zur quer- und längsgerichteten Bewegung der Schiffe, inklusive der Entscheidung zur Überholung, werden im zweidimensionalen Modell KI-basiert getroffen, also mithilfe von trainierten neuronalen Netzen (Bild 1, Entwicklung in Kooperation mit TU Dresden). Zur Verkehrssimulation in Wasserstraßennetzen wird eine Kopplung beider Modelle angestrebt.