Methoden und Ansätze für die Entwicklung und Validierung verkehrsbeeinflussender Maßnahmen intelligenter Infrastrukturelemente

Klee, Philipp-Armand; Oeser, Markus; Schwalm, Maximilian; Flemisch, Frank O.

doi:42812

Methoden und Ansätze für die Entwicklung und Validierung verkehrsbeeinflussender Maßnahmen intelligenter Infrastrukturelemente = Methods and approaches for the development and validation of traffic measures for intelligent infrastructure elements

Klee, Philipp-Armand^RWTH*

2023 & 2024

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Philipp-Armand Klee, M.Sc.

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2023

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2024

Genehmigende Fakultät
Fak03

Hauptberichter/Gutachter
Oeser, Markus (Thesis advisor)^RWTH* ; Schwalm, Maximilian (Thesis advisor)^RWTH* ; Flemisch, Frank O. (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2023-11-03

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2023-12098
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/975565/files/975565.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Straßenwesen (313410)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 624

Kurzfassung
In dieser Arbeit werden aktuelle Systeme der Infrastruktur zur Unterstützung der Verkehrsteilnehmerin kritischen Verkehrssituationen sowie aktuelle methodische Vorgehen für die Entwicklung von verkehrsbeeinflussenden Maßnahmen analysiert. Ziel dieser Analyse ist die Ableitung von Defiziten der vorhandenen Systeme und insbesondere der aktuellen methodischen Vorgehensweisender Entwicklung. Zusätzlich werden etablierte Methoden zur Entwicklung, Verifikation und Validierung von komplexen Systemen analysiert und die Möglichkeit der Integration solcher Methoden für die ganzheitliche Entwicklung von verkehrsbeeinflussenden Maßnahmen abgeleitet. Auf dieser Grundlage wird ein neuartiges methodisches Vorgehen für die Entwicklung und den Test von verkehrsbeeinflussenden Maßnahmen erarbeitet. Das Kernstück dieses methodischen Vorgehens stellt die Grundidee des V-Modells aus der Systementwicklung dar. Gemäß dieser Grundidee kann das methodische Vorgehen des V-Modells in zwei Stränge, der Dekomposition und Detaillierung sowie der Integration und Verifizierung, unterteilt werden. Die Dekomposition des adaptierten Vorgehensmodells gliedert sich für die verkehrspsychologische Entwicklung eines infrastrukturbasierten Assistenzsystems in vier Entwicklungsschritte, welche entlang von drei Integrationsschritten verifiziert und abschließend validiert werden. Voraussetzung für diese Integrationsschritte liefern empirische Nutzerstudien, anhand derer die Entwicklungsschritte mit Hilfe von definierten Indikatoren der visuellen Wahrnehmung und der Verkehrssicherheit überprüft werden. Dies liefert die Möglichkeit von holistischen Analyse-und Iterationsschritten. Mit diesem Vorgehen kann demnach eine ganzheitliche Entwicklung sichergestellt werden. Mit dieser Entwicklung des methodischen Vorgehens wird ein Grundgerüst geschaffen, anhand dessen die definierten Ansätze der Dekomposition und Integration für eine spezifische verkehrsbeeinflussende Maßnahme adaptiert und die Entwicklung, Verifizierung und Validierung vorangetrieben werden kann. Des Weiteren wird im Rahmen dieser Arbeit die Exploration des entwickelten methodischen Vorgehensdurchgeführt. Konkret wird eine verkehrsbeeinflussende Maßnahme zur Lenkung von spezifischen Verkehrsarten an gesperrten Brückenbauwerken entwickelt. Ziel dieser Exploration ist Erprobung der Möglichkeit der Einbindung der Indikatoren der visuellen Wahrnehmung und der Verkehrssicherheit zu Analysezwecken und demnach die Möglichkeit einer ganzheitlichen Entwicklung. Als Ergebnis dieser Exploration wird abgeleitet, dass die Einbindung der Indikatoren zu Analysezwecken möglich ist und eine ganzheitliche Entwicklung sichergestellt wird. Dies wird durch die Befolgungsquote von über 97 % der entwickelten verkehrsbeeinflussenden Maßnahme zur Lenkung von spezifischen Verkehrsarten an gesperrten Brückenbauwerken im Realversuch belegt.

In this work, current infrastructure systems supporting road users in critical traffic situations, as well as current methodological approaches for the development of traffic-influencing measures, are analyzed. The goal of this analysis is to derive deficiencies in existing systems and, in particular, in current methodological approaches to development. Additionally, established methods for the development, verification, and validation of complex systems are examined, and the possibility of integrating such methods for the holistic development of traffic-influencing measures is derived. Based on this foundation, a novel methodological approach for the development and testing of traffic-influencing measures is formulated. The core of this methodological approach is the basic idea of the V-model from system development. According to this basic idea, the methodological approach of the V-model can be divided into two strands: decomposition and detailing, and integration and verification. The decomposition of the adapted procedural model is structured into four development steps for the traffic psychological development of an infrastructure-based assistance system, which are verified along three integration steps and finally validated. Empirical user studies provide the prerequisites for these integration steps, through which the development steps are examined using defined indicators of visual perception and traffic safety. This provides the opportunity for holistic analysis and iteration steps, ensuring comprehensive development. With this methodological approach, a framework is established to adapt and advance the defined approaches of decomposition and integration for a specific traffic-influencing measure, facilitating development, verification, and validation. Furthermore, within the scope of this work, the exploration of the developed methodological approach is conducted. Specifically, a traffic-influencing measure for directing specific traffic types at closed bridge structures is developed. The aim of this exploration is to test the possibility of incorporating indicators of visual perception and traffic safety for analysis purposes, thereby ensuring the possibility of comprehensive development. As a result of this exploration, it is deduced that the integration of indicators for analysis purposes is possible, and comprehensive development is ensured. This is evidenced by a compliance rate of over 97% in the real-world experiment for the developed traffic-influencing measure for directing specific traffic types at closed bridge structures.

OpenAccess:
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