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FE 77.472/2003
Leitfaden
für die
Vernetzung dynamischer Verkehrsbeeinflussungssysteme
im zuständigkeitsübergreifenden Verkehrsmanagement
Stand: 30.04.2007
a
b
Im Auftrag des
Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
Betreut durch die
Bundesanstalt für Straßenwesen
Bearbeitet von
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Fritz Busch
Dipl.-Ing. Alexander Dinkel
Dipl.-Inf. Florian Schimandl
Univ. Prof. Dr.-Ing. Manfred Boltze
Dipl.-Ing. Heiko Jentsch
Lehrstuhl für Verkehrstechnik
Technische Universität München
Arcisstr. 21
80333 München
Fachgebiet Verkehrsplanung und Verkehrstechnik
Technische Universität Darmstadt
Petersenstr. 30
64287 Darmstadt
c
a
5
Inhalt
1
1.1
1.2
1.3
1.4
Einführung ................................................. 9
Ausgangssituation ....................................... 9
Einordnung des Leitfadens in die
Planung des Verkehrsmanagements .......... 9
Zielsetzung des Leitfadens ....................... 11
Aufbau des Leitfadens............................... 11
2
2.1
2.2
2.3
Vorgehensmodell zur Vernetzung ......... 13
Allgemeines............................................... 13
Beschreibung des Vorgehensmodells....... 14
Anwendung des Vorgehensmodells.......... 14
3
3.5.3
3.5.4
Grundlagen der Konzeption der
Vernetzung............................................... 17
Wahl der Grundform der Vernetzung ........ 17
Allgemeines............................................... 17
Lokale Vernetzung (L) ............................... 17
Polyzentrische Vernetzung (P).................. 18
Monozentrische Vernetzung (M) ............... 19
Mischformen (S) ........................................ 19
Bestimmung der Grundform der
Vernetzung ................................................ 20
Wahl der Form der Steuerungs
abstimmung............................................... 20
Allgemeines............................................... 20
Stark integrierte Steuerung (SI) ................ 21
Eigenständige Steuerung mit
Abgleich (EA) ............................................ 21
Strategiebasierte Steuerung (SB) ............. 21
Vergleich der Formen der
Steuerungsabstimmung ............................ 24
Bestimmung der Form der
Steuerungsabstimmung ............................ 24
Ermittlung der Anforderungen ................... 25
Organisatorisch-institutionelle
Anforderungen........................................... 25
Konzeptionell-funktionale Anforderungen . 26
Technisch-physische Anforderungen........ 26
Darstellung der Randbedingungen ........... 26
Entwicklung von Maßnahmen zur
Vernetzung ................................................ 27
Vorbemerkungen....................................... 27
Maßnahmen .............................................. 27
Konzeptionell-funktionale Maßnahmen..... 28
Technisch-physische Maßnahmen ........... 28
4
4.1
4.2
Topologie des Netzwerks ....................... 30
Rechnernetze ............................................ 30
Physikalische Topologie des Netzwerks ... 30
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.1.5
3.1.6
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.2.5
3.2.6
3.3
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.4
3.5
3.5.1
3.5.2
5
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5
4.2.6
4.3
4.4
4.4.1
4.4.2
Ring-Topologie...........................................30
Stern-Topologie .........................................30
Baum-Topologie.........................................30
Bus-Topologie............................................31
Vermaschtes Netz-Topologie.....................31
Zell-Topologie ............................................31
Logische Topologie des Netzwerks ...........32
Wahl der Topologie des Netzwerks ...........32
Nicht empfohlene Kombinationen..............32
Entscheidungshilfe.....................................32
5
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Referenzierungsmodelle .........................34
AGORA-C ..................................................34
ASB / SIB ...................................................34
ATKIS.........................................................35
GDF-Karten................................................35
Georeferenzierte Gebäudekoordinaten /
Hausnummern ...........................................35
5.6 INTREST....................................................35
5.7 LCL.............................................................36
5.8 OKSTRA ....................................................36
5.9 TPEG-Loc ..................................................37
5.10 Einsatzbereiche .........................................37
6
Systemarchitekturen und
Kommunikationsstandards.....................40
6.1 Allgemeines ...............................................40
6.2 Bestehende Lösungsansätze.....................40
6.2.1 Bundeseinheitliches VRZ-SoftwareBasissystem ...............................................40
6.2.2 CALM .........................................................40
6.2.3 DATEX / DATEX 2 .....................................40
6.2.4 FRAME.......................................................41
6.2.5 GATS .........................................................42
6.2.6 Herstellerspezifische Standards ................42
6.2.7 MARZ und TLS ..........................................42
6.2.8 NTCIP ........................................................44
6.2.9 OCIT...........................................................44
6.2.10 VDV-Schnittstellen .....................................45
6.2.11 Verkehrswarndienst/ALERT-C...................46
6.3 Verwendung und Zusammenführung der
Standards...................................................46
7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
Datenübertragung....................................48
Allgemeines ...............................................48
Übertragungssicherheit..............................48
Darstellung anhand des OSI-ReferenzModells.......................................................49
Methoden der Datenübertragung...............51
Anwendung auf die Form der
Steuerungsabstimmung .............................52
6
8
Daten ........................................................ 54
8.1 Datenkatalog ............................................. 54
8.1.1 Lokale Verkehrsdaten ............................... 54
8.1.2 Streckenbezogene Daten .......................... 55
8.1.3 Fahrzeuggenerierte Daten – MIV FCD ..... 56
8.1.4 Videobilder ................................................ 56
8.1.5 Gemeldete Daten ...................................... 56
8.1.6 Daten aus dem ruhenden Verkehr ............ 57
8.1.7 Sekundärdaten .......................................... 57
8.1.8 Steuerungsdaten ....................................... 58
8.1.9 Weitere Systeme ....................................... 58
8.1.10 Strategien .................................................. 58
8.1.11 Öffentlicher Verkehr (ÖV) .......................... 58
8.2 Ermittlung der relevanten Datenarten ....... 59
8.2.1 Allgemeines ............................................... 59
8.2.2 Datenarten für stark integrierte Steuerung 59
8.2.3 Datenarten für eigenständige Steuerung
mit Abgleich............................................... 62
8.2.4 Datenarten für strategiebasierte
Steuerung.................................................. 64
8.3 Ausblick Metamodell ................................. 64
9
9.1
9.2
Weiterführende Informationen ............... 65
Qualitätsmanagement ............................... 65
Projektbeispiele aus der Praxis ................. 66
10
Literatur .................................................... 68
11
Glossar ..................................................... 71
12
Abkürzungsverzeichnis .......................... 73
13
Anhang: .................................................... 75
Anhang 1:
Verkehrliche Maßnahmen im dynamischen
Verkehrsmanagement ....................................... 75
Wirkungsbereich Netz ......................................... 75
Wirkungsbereich Strecke..................................... 76
Wirkungsbereich Knotenpunkt............................. 76
Übergeordnete Maßnahmen ............................... 77
Anhang 2:
Gremien
................................................... 78
Internationale Gremien ........................................ 78
Forschungsgesellschaft für Straßen- und
Verkehrswesen (FGSV)....................................... 79
Nationale Verbände ............................................. 80
6
7
Das vorliegende Dokument ist im Kontext zu folgenden aktuellen bzw. abgeschlossenen
Aktivitäten und Projekten im Themenfeld „Zuständigkeitsübergreifende Vernetzung“ zu sehen
und ordnet sich in diesen Rahmen ein:
7
8
8
9
1 Einführung
1.1
Ausgangssituation
Vor dem Hintergrund aktueller Verkehrsprognosen,
die bis 2020 im Verhältnis zum Bezugsjahr 2002
eine Steigerung der Verkehrsleistung im
Personenverkehr um 20 % erwarten (ACATECH,
2006), wird Verkehrsmanagement weiter an
Bedeutung gewinnen. Durch Methoden der
intelligenten Verkehrsbeeinflussung, die auf dynamischen und verlässlichen Verkehrsinformationen
basieren, soll die räumliche, zeitliche und modale
Verteilung der Verkehrsströme sowie das
Verkehrsaufkommen insgesamt optimiert werden.
Diese Maßnahmen sollen die Verkehrssicherheit
erhöhen, den Verkehrsfluss gewährleisten und
negative wirtschaftliche, gesellschaftliche und
ökologische Auswirkungen von Staus und
Verspätungen reduzieren.
In der Vergangenheit wurde Verkehrsmanagement
in Deutschland vor allem innerhalb der Zuständigkeitsbereiche einzelner Aufgabenträger umgesetzt.
Dies entspricht jedoch nicht den realen
Verkehrsströmen. Insbesondere in den Ballungsräumen wird deutlich, dass die Strategien des
Verkehrsmanagements sowohl räumlich als auch
modal übergreifend entwickelt werden müssen, um
volle Wirksamkeit zu entfalten. Die organisatorische und technische Vernetzung der
beteiligten Institutionen nimmt somit eine zentrale
Rolle ein. Dies entspricht auch der Forderung im
Bundesverkehrswegeplan 2003 (BMVBW, 2003)
nach einer Vernetzung der Verkehrsträger zu
einem integrierten Verkehrssystem.
Vor diesem Hintergrund sind in einem vorangegangenen Projekt „Vernetzung dynamischer
Verkehrsbeeinflussungssysteme auf Ringstrukturen überörtlicher Straßen und städtischen
Verkehrsnetzen unter Einsatz dynamischer,
kollektiver Wechselverkehrszeichen (FE 77.467/
2002)“ (BOLTZE/BRESER, 2005) grundlegende
Formen der Vernetzung definiert und Arbeitsschritte zur Planung der Vernetzung beschrieben
worden.
Die technische Konzeption der Vernetzung stellt
sich dabei als schwierige Aufgabe dar. Anders als
in manchen anderen Ländern, z. B. USA und
Japan, existiert in Deutschland bislang keine
allgemeingültige übergeordnete Systemarchitektur
für die Verkehrstelematik. Aus diesem Grund sind
die zurzeit eingesetzten Systeme nach unterschiedlichen
öffentlichen
und
proprietären
Standards implementiert. Vor allem im institutionellen Bereich entstehen erst jetzt Ansätze zu
9
standardisierten, offenen Lösungen, so dass die
bisher bestehenden Einzellösungen oft keine
Interoperabilität gewährleisten.
Diese Problematik wurde in dem Forschungsvorhaben
„Vernetzung
der
automatisiert
gewonnenen Verkehrsinformationen des Bundes,
des Landes und ausgewählter Großstädte als
Voraussetzung für ein integriertes, zuständigkeitsübergreifendes
Verkehrsmanagement“
(FE
77.472/2003), in dessen Rahmen dieser Leitfaden
entstanden ist, aufgegriffen. Die Ansätze des
vorangegangenen, oben genannten Forschungsprojekts wurden auf funktionaler und insbesondere
auf technischer Ebene vertieft und weiter
entwickelt. Zur Überprüfung des Leitfadens wurde
er auf zwei Beispielregionen angewendet. Die bei
dieser Anwendung gesammelten Erfahrungen
wurden im weiteren Projektverlauf im Rahmen
eines
Expertenworkshops
vorgestellt
und
diskutiert.
1.2
Einordnung des Leitfadens in die
Planung
des
Verkehrsmanagements
Die Vernetzung dynamischer Systeme zur
Verkehrsbeeinflussung ist nicht isoliert zu
betrachten, sondern stellt einen der erforderlichen
Prozesse in der Planung und Umsetzung des
zuständigkeitsübergreifenden dynamischen Verkehrsmanagements dar:
-
Prozess A: Strategieentwicklung
-
Prozess B: Konzeption der Vernetzung
-
Prozess C: Strategieumsetzung
Bild 1 zeigt die Einordnung der Vernetzung in den
Gesamtprozess.
Für die Konzeption der Vernetzung und somit für
die Anwendung dieses Leitfadens müssen die
umzusetzenden Strategien grundsätzlich bekannt
sein. Als Strategie wird hier ein vorab festgelegtes
Handlungskonzept für das Ergreifen von
Maßnahmen(-bündeln) zur Verbesserung einer
definierten
(Ausgangs-)Situation
verstanden
(FGSV, 2003). Im Anhang werden die hier
berücksichtigten verkehrlichen Maßnahmen des
dynamischen Verkehrsmanagements beschrieben.
Die Vorgehensweise zur Planung und Umsetzung
von Strategien wird in den „Hinweisen zur
Strategieentwicklung
für
das
dynamische
Verkehrsmanagement“ (FGSV, 2003), die derzeit
vom zuständigen AK 3.3.3 der FGSV überarbeitet
werden, dargestellt und von BOLTZE/BRESER
(2005) teilweise vertieft. Sie wird hier nicht weiter
ausgeführt.
10
Prozess B
Konzeption der Vernetzung
Organisatorischinstitutionell
Konzeptionellfunktional
B
Prozess A
A
Prozess C
Strategieumsetzung
C
Technischphysisch
1. Stufe
Ermittlung der Anforderungen
1. Stufe
2. Stufe
1. Stufe
Ermittlung von
Grundlagen
Darstellung der Randbedingungen
Erfassung der
Verkehrssituation
2. Stufe
3. Stufe
Entwicklung von Maßnahmen
zur Vernetzung
Bildung von
Strategien
Abstimmung
2. Stufe
Strategiekatalog
Abstimmung
Erkennung eines
Problems
3. Stufe
Auswahl
geeigneter
Maßnahmen
4. Stufe
Überprüfung der
Maßnahmen
5. Stufe
Umsetzung der
Maßnahmen
6. Stufe
3. Stufe
Bewertung und
Optimierung
von Strategien
Abstimmung
Wirkung der
Maßnahmen
Handlungsbedarf
Sonstige Prozesse
z. B. Infrastrukturplanung, ÖV-Planung
Bild 1:Prozesse der Planung und Umsetzung des dynamischen
Verkehrsmanagements (BOLTZE/BRESER, 2005)
Auch die vorgesehenen Telematiksysteme zur
Umsetzung der verschiedenen Maßnahmen stellen
eine wichtige Vorgabe für die Planung der
Vernetzung dar. Sie werden hier ebenfalls nicht
beschrieben. Grundsätzliche Erläuterungen zu den
in
der
Verkehrsbeeinflussung
eingesetzten
Telematiksystemen sowie zum Zusammenspiel
von Verkehrsmanagement und Telematik finden
sich im „Leitfaden Verkehrstelematik“ (BOLTZE/
SCHÄFER/WOLFERMANN, 2006).
Die Grundformen der Vernetzung wurden von
BOLTZE/BRESER (2005) entwickelt. Der Fokus
lag dabei auf den organisatorisch-institutionellen
sowie
auf
grundsätzlichen
konzeptionellen
Aspekten. Diese Ansätze sind in diesem Leitfaden
wiedergegeben, so dass der Prozess der
Vernetzung vollständig dargestellt ist. Der Schwer10
punkt dieses Leitfadens liegt jedoch auf der
Vertiefung der konzeptionell-funktionalen Anforderungen und darauf aufbauend insbesondere auf
der
technisch-physischen
Konzeption
der
Vernetzung. Dafür wurden auch Ansätze für die
Formen der Steuerungsabstimmung aufgegriffen,
die im FGSV-Arbeitskreis 3.2.5 bei der
Formulierung
von
„Hinweisen
zur
betreiberübergreifenden Netzsteuerung in der
Verkehrsbeeinflussung“ erarbeitet wurden (siehe
Anhang 2).
Die
Thematik
der
Rahmenund
Referenzarchitektur und eines Leitbildes für die
Entwicklung der Verkehrstelematik behandelt
aktuell
der
FGSV
AK
3.1.4
„ITSSystemarchitekturen“ (siehe Anhang 2).
11
1.3
Zielsetzung des Leitfadens
Der vorliegende Leitfaden soll die an der
Vernetzung von Verkehrsmanagementsystemen
beteiligten
-
Fachverwaltungen,
-
Ingenieurbüros und Systementwickler,
-
Systemhersteller und
-
Systembetreiber
bei Planung, Ausschreibung und Projektierung
unterstützen. Dabei verfolgt er folgende Ziele:
-
Die
grundsätzlichen
Formen
Vernetzung sollen erläutert werden.
der
-
Die technischen Grundlagen für die
Vernetzung sollen dargestellt werden.
-
Empfehlungen zum Aufbau und zur
Weiterentwicklung einer Systemarchitektur der Datenvernetzung sollen
gegeben werden.
-
Literaturangaben sollen auf Möglichkeiten
zur weiteren Vertiefung einzelner Aspekte
hinweisen.
Die Empfehlungen zum Aufbau und zur
Weiterentwicklung einer Systemarchitektur stellen
den Kern des Leitfadens dar. Dabei sollen die
jeweiligen Rahmenbedingungen und Anforderungen der verschiedenen Nutzer als Grundlage
der Vernetzungskonzeption berücksichtigt werden.
Für den Fall, dass Verkehrsmanagementsysteme
neu aufgebaut werden, soll der Anwender des
Leitfadens die Möglichkeit erhalten, die Erfordernisse der Vernetzung bereits beim Aufbau zu
berücksichtigen.
Je
nach
Anwendungsfall,
finanziellen und personellen Randbedingungen
kann es u. U. empfehlenswert sein, die Vernetzung
zunächst schrittweise oder parziell umzusetzen.
Der Leitfaden kann auch bei der Neuerstellung
verkehrstechnischer
Systeme
herangezogen
werden, um eine mögliche zukünftige Vernetzung
zu erleichtern.
In der Regel werden jedoch bereits Systeme
vorhanden sein. Für diese Fälle soll der Leitfaden
durch die Darstellung und Bewertung verschiedener, in der Praxis umgesetzter Lösungen zur
Vernetzung
auch
bestehende
Infrastruktur
berücksichtigen. Dabei beschränkt sich der
Leitfaden auf Systeme für den Straßenverkehr.
Eine Integration des ÖPNV wurde hier nicht vertieft
behandelt. Dieser Aspekt einer Vernetzung ist
jedoch bei der Realisierung angemessen zu
berücksichtigen.
11
Aus Erfahrungen in bereits umgesetzten
Vernetzungsprojekten kann festgestellt werden,
dass die Kosten für die Realisierung einer
Vernetzung in hohem Maße von der Komplexität
des Netzes (Anzahl der Entscheidungspunkte)
sowie von den jeweiligen Anforderungen und
Randbedingungen für die Vernetzung abhängen
(z. B. dem technischen Stand der Einzelsysteme,
der Anzahl der Beteiligten und der Art und Anzahl
der Strategien). Die Folgekosten sowohl für
Personal als auch für die Pflege und Weiterentwicklung des Systems nach Einführung eines
zuständigkeitsübergreifenden
Verkehrsmanagements sind bei der Finanzierungsplanung zu
berücksichtigen. Weitere Aussagen zu Kosten und
Nutzen einer Vernetzung werden in diesem
Dokument nicht getroffen.
Ein Nutzen entsteht letztlich nicht durch die
Vernetzung selbst, sondern durch die Wirkung der
Strategien.
Die
Umsetzung
übergreifender
Strategien wird in vielen Fällen die Wirkungen der
Einzelsysteme
stärken.
Hierfür
stellt
die
Vernetzung eine notwendige Voraussetzung dar.
1.4
Aufbau des Leitfadens
Als Einstieg in den Leitfaden wird in Kapitel 2 ein
Vorgehensmodell zur Konzeption der Vernetzung
eingeführt. Das Vorgehensmodell ist dabei so
flexibel gestaltet, dass es für verschiedenartige
Vernetzungsprojekte Unterstützung bietet.
Als Grundlagen der Konzeption der Vernetzung
werden die Grundformen der Vernetzung und die
Formen der Steuerungsabstimmung sowie deren
Zusammenhänge erläutert. Damit werden in
Kapitel 3 die grundlegenden Modelle dargestellt,
nach denen eine Vernetzung realisiert werden
kann. Die weiteren Schritte zur Konzeption der
Vernetzung bauen auf der Bestimmung der
Grundform der Vernetzung und der Wahl der Form
der Steuerungsabstimmung auf.
In Kapitel 4 erfolgt die Wahl der Topologie des
Netzwerks. Unterstützend werden hierfür Vor- und
Nachteile
physikalischer
und
logischer
Netzwerktopologien dargelegt.
Weit verbreitete Referenzierungsmodelle (Kapitel
5) sowie Systemarchitekturen und Kommunikationsstandards (Kapitel 6) werden im
Anschluss vorgestellt und typische Einsatzbereiche
empfohlen.
Technische Details der Datenübertragung werden
in Kapitel 7, z. T. anhand des OSI-Referenzmodells behandelt. Basierend auf der zuvor
bestimmten Form der Steuerungsabstimmung
12
können hier geeignete Methoden zur Datenübertragung gewählt werden.
Die bei der Vernetzung zu übertragenden Daten
stellen den Inhalt des Kapitels 8 dar. Zunächst
werden in einem Datenkatalog die auszutauschenden Daten definiert und weit verbreitete
Kommunikationsstandards
angegeben.
In
Abhängigkeit der geplanten Strategien und der
Form
der
Steuerungsabstimmung
können
anschließend die für die Vernetzung relevanten
dynamischen Datenarten bestimmt werden.
Als weiterführende Informationen werden in Kapitel
9 Hinweise zum Qualitätsmanagement in der
Konzeption und im Betrieb gegeben. Des Weiteren
werden realisierte Vernetzungsprojekte kompakt
dargestellt. Dadurch wird den Planern neuer
Vernetzungen die Möglichkeit gegeben, auf die
bisherigen praktischen Erfahrungen ähnlicher
Projekte zurückzugreifen.
Die verkehrlichen Maßnahmen des dynamischen
Verkehrsmanagements stellen die Grundlage der
Konzeption der Vernetzung dar. Um ein einheitliches Verständnis sicher zu stellen, werden diese
Maßnahmen im Anhang inhaltlich und hinsichtlich
ihrer Anwendungsbereiche beschrieben. Weiterhin
werden die für die Vernetzung relevanten Gremien
im Anhang kurz vorgestellt.
Die technischen Ausführungen im Leitfaden sind
generell so aufgebaut, dass Grundlagen zunächst
eingeführt und allgemein erläutert werden. Im
Anschluss werden die Grundlagen auf die
Grundformen der Vernetzung bzw. Formen der
Steuerungsabstimmung angewendet. Die datengenauen Beschreibungen sind im Datenkatalog
enthalten.
In der PDF-Version dieses Leitfadens wird durch
die Gliederungsansicht und entsprechende
Hyperlinks in Gliederung und Text eine einfache
Navigation zu den jeweils interessanten Themen
ermöglicht.
12
13
Die Vernetzung dynamischer Systeme ist in den
Gesamtprozess der Planung und Umsetzung des
zuständigkeitsübergreifenden dynamischen Verkehrsmanagements eingeordnet. Dieser gliedert
sich in folgende Prozesse:
-
Prozess A: Strategieentwicklung
-
Prozess B: Vernetzung
-
Prozess C: Strategieumsetzung
Auf die Prozesse A und C wird hier nicht
eingegangen (vgl. Abschnitt 1.2). Für die
Konzeption der Vernetzung müssen die umzusetzenden Strategien und die eingesetzten
Systeme grundsätzlich bekannt sein.
Die Systemarchitektur der Vernetzung lässt sich
gliedern in:
-
eine technisch-physische Ebene,
-
eine
organisatorisch-institutionelle
Ebene und
-
eine konzeptionell-funktionale Ebene.
Die technisch-physische Systemarchitekturebene
beinhaltet die Gerätetechnik, die Kommunikation
und die technische Netzstruktur. In der Ebene der
organisatorisch-institutionellen Architektur sind die
beteiligten Parteien mitsamt Zuständigkeiten
festgelegt. Die verkehrstechnischen Inhalte des
Systems werden der konzeptionell-funktionalen
Ebene zugeordnet (ZACKOR / MÖLLER /
RHEINLÄNDER, 2001).
Bild 2 gibt eine Übersicht über die Vorgehensweise
zur Konzeption der Vernetzung. Die technischen
Aspekte sind weiter zu vertiefen.
Wahl der Grundform
der Vernetzung
Wahl der Form der
Ermittlung der
Anforderungen
technisch physisch
Allgemeines
konzeptionellfunktional
2.1
zur
organisatorischinstitutionell
2 Vorgehensmodell
Vernetzung
Darstellung der
Randbedingungen
Prüfung der Wahl der
Grundform der Vernetzung
und der Form der
Konsistent?
nein
ja
Entwicklung von
Maßnahmen zur Vernetzung
organisatorischinstitutionell
konzeptionellfunktional
technischphysisch
Bild 2: Vorgehensweise bei der Konzeption der Vernetzung
13
14
Vorgehens-
begleitende Arbeitsschritte zur Qualitätssicherung
möglich sind.
Das in diesem Leitfaden vorgeschlagene
Vorgehensmodell zur Vernetzung wurde in
Anlehnung an das Vorgehensmodell des Unified
Process (UP) der Systementwicklung erstellt
(ZUSER et.al, 2004). Es betrachtet den gesamten
Prozess der Vernetzung einschließlich der
Umsetzung. In Bild 3 ist eine abstrakte Anwendung
dargestellt, in Abschnitt 2.3 wird die spezielle
Anwendung auf die Konzeption der technischphysischen Vernetzung beschrieben. Mit dem
Vorgehensmodell kann die Konzeption der
Vernetzung übersichtlich geplant, strukturiert und
beispielsweise
mit
begleitenden
qualitätssichernden Maßnahmen durchgeführt werden.
Des Weiteren ist es – falls nötig – möglich, pro
Phase mehrere Iterationen der Arbeitsschritte
durchzuführen, bevor das Projekt endgültig zur
nächsten Phase fortschreitet.
2.2
Beschreibung
modells
des
Bild 3: Beispielhafte Anwendung des Vorgehensmodells
Das Vorgehensmodell setzt sich aus zwei
orthogonalen Strukturelementen zusammen; zum
Einen – in vertikaler Richtung gelesen – die
Arbeitsschritte, die zur Durchführung der
technisch-physischen Vernetzung durchzuführen
sind, zum Anderen – in horizontaler Richtung
gelesen – die einzelnen Phasen, die den Projektverlauf genauer beschreiben und im Modell
abbilden.
Pro Phase werden in der Regel alle Arbeitsschritte
mindestens einmal durchlaufen und – gewichtet je
nach Anteil der entsprechenden grauen Fläche –
bearbeitet. Soll ein Arbeitsschritt in der aktuellen
Phase nicht betrachtet werden so ist die graue
Fläche auf eine Linie zu verdichten bzw. gleich Null
zu setzen. Die grauen Flächen stellen somit den
Aufwand der Arbeitsschritte je Phase dar, sie
können projektspezifisch von den Bearbeitern
festgelegt werden. Dies stellt einen weiteren Vorteil
des Vorgehensmodells dar, da hierdurch die
Planung erleichtert und beispielsweise projekt-
14
Exemplarisch werden in Bild 3 Arbeitsschritte
angeführt, die in unterschiedlichen Gliederungsebenen (Unterarbeitsschritten) strukturiert sein
können. Die graue Fläche im Matrixfeld
Arbeitsschritt/Phase
kennzeichnet
den
geschätzten Aufwand in der jeweiligen Phase für
den jeweiligen Arbeitsschritt. Betrachtet man die
ganze Zeile, so erhält man den phasenübergreifenden Gesamtaufwand.
Am Ende jeder Phase sollte i. d. R. ein Meilenstein
definiert werden. Für die Analysephase ist dies
nach der endgültigen Festlegung des Fokus des
Projekts der Abschluss der Analyse der
bestehenden Systeme, die eine wesentliche
Randbedingung für das Vernetzungsprojekt
darstellen. Anhand dieser Ergebnisse wird steht
als Meilenstein am Ende der Planungsphase die
fertige
Planung
der
Vernetzung. Sie umfasst alle technischer Details
unter Berücksichtigung ggf. bestehender Systeme,
z. B. in Form von eingesetzten Referenzierungsmodellen und Kommunikationsstandards. In der
Umsetzungsphase wird die in der vorherigen
Phase geplante Vernetzung inklusive der Dokumentationsmaterialien realisiert. Es sind nur noch
Tests und abschließende Qualitätskontrollen
durchzuführen, die letztendlich in der formellen
Abnahme des Systems münden. Abschließender
Meilenstein der Umsetzung ist das geprüfte,
lauffähige System.
Durch eine geschickte Aufteilung der Aufwände
kann das Vorgehensmodell sowohl an starre Abläufe, aber auch an sehr dynamische iterative
Prozesse angepasst werden, die Funktionalität
wird durch die Verknüpfung mit einem Zeitplan
erweitert.
2.3
Anwendung
modells
des
Vorgehens-
Die Arbeitsschritte, die im vorherigen Kapitel
abstrakt eingeführt wurden, werden in Bild 4 auf
den konkreten Sachverhalt der Vernetzung
zugeschnitten. Dies umfasst die in Bild 2
dargestellten Schritte der Konzeption zur
Vernetzung
-
Bestimmung
Vernetzung
der
Grundform
der
15
-
Wahl der
stimmung
Form
-
-
-
Entwicklung
Vernetzung
von
der
Steuerungsab-
Maßnahmen
zur
sowie die Vertiefung der technisch-physischen
Aspekte
-
Topologie des Netzwerks
-
Referenzierungsmodell
-
Kommunikationsstandard
-
Methoden zur Datenübertragung
-
relevante Datenarten
-
Wahl der Topologie
(Abschnitt 4.4)
Netzwerks
-
Festlegung des Referenzierungsmodells
(Abschnitt 5.10)
-
Bestimmung
der
Kommunikationsstandards (Abschnitt 6.3)
-
Wahl
der
Methoden
Datenübertragung (Abschnitt 7.4)
-
Ermittlung der relevanten Datenarten
(Abschnitt 8.2).
zur
In der anschließenden Umsetzungsphase erfolgt
die Realisierung der gewählten technischen
Lösungen.
Die begleitenden Aufgaben Qualitätsmanagement“
(vgl. Abschnitt 9.1) und „Projektmanagement“ sind
inhaltlich nicht an die technisch-physische
Vernetzung gebunden, sie stellen allgemeingültige
Arbeiten dar, die den Erfolg der Konzeption
projektunabhängig sichern sollen.
Es bietet sich an, die einzelnen Arbeitsschritte
zuerst gemäß der bestehenden Randbedingungen
festzulegen und auf die Übereinstimmung mit den
persönlichen Zielsetzungen und Anforderungen zu
überprüfen. So ist zu entscheiden welche
Arbeitsschritte überhaupt durchzuführen sind.
Diesen sind dann in Form grauer Flächen
phasenspezifische
Aufwandsschätzungen
im
Vorgehensmodell zuzuordnen. Insofern Aufwandsüberschneidungen innerhalb einer Projektphase
organisatorisch abgesichert sind stellen sie kein
15
So entsteht Schritt für Schritt ein auf die
projektspezifischen Randbedingungen abgestimmtes Vorgehensmodell zur Unterstützung der
Vernetzung,
das
gemeinsam, u. a. von Experten aus verschiedenen
Bereichen (Technik, Strategie, Organisation, …),
entwickelt werden.
Das nachfolgend dargestellte Vorgehensmodell
kann als Vorlage zur Konzeption dienen, mithilfe
des vorliegenden Leitfadens kann es maßgeblich
zu einer erfolgreichen technisch-physischen
Vernetzung beitragen.
Für die Planungsphase werden für die jeweiligen
technisch-physisch orientierten Arbeitsschritte
folgende Meilensteine definiert, die mithilfe der
folgenden Kapitel des Leitfadens erreicht werden
können:
des
Problem dar. Kausale Abhängigkeiten müssen
jedoch in jedem Fall bekannt sein und bei der
Konzeption berücksichtigt werden.
16
Bild 4: Vorgehensmodell zur Vernetzung
16
17
3 Grundlagen der
der Vernetzung
3.1
Wahl
der
Vernetzung
3.1.1
Allgemeines
Konzeption
Grundform
der
Für die Vernetzung von Leit-, Steuerungs- und
Informationssystemen an überörtlichen Straßen
und in städtischen Verkehrsnetzen stehen
grundsätzlich verschiedene Grundformen zur
Verfügung:
-
die lokale Vernetzung als
Verbindung mehrerer Systeme,
direkte
-
die Anbindung der Systeme an unterschiedliche Zentralen die miteinander
verbunden sind (polyzentrische Vernetzung), sowie
-
die Verbindung mehrerer Systeme über
eine gemeinsame Zentrale (monozentrische Vernetzung).
Durch Kombinationen dieser Grundformen können
weitere (Misch-)Formen gebildet werden.
Bei dem Begriff der Zentrale wird in den folgenden
Ausführungen ggf. nach der operativen Ebene
(Steuerzentrale) und der strategischen Ebene
(Strategiezentrale) unterschieden. Diese Unterscheidung ist vor allem vor dem Hintergrund der
Umsetzung von zuständigkeitsübergreifenden
Strategien sinnvoll. Zur besseren Übersicht werden
in den Grafiken jeweils nur zwei Partner
dargestellt, auch wenn in der Umsetzung mehrere
Partner beteiligt sein können.
konzeptionell-funktional:
-
Funktionsfähigkeit zur lokalen Steuerung,
-
Funktionsfähigkeit zur Netzsteuerung,
technisch-physisch:
-
geringer technischer Aufwand zur lokalen
bzw. kleinräumigen Steuerung,
-
geringer technischer Aufwand zur Netzsteuerung.
3.1.2
Lokale Vernetzung (L)
Die lokale Vernetzung dient grundsätzlich der
lokalen Steuerung, also der Vernetzung räumlich
nah beieinander liegender Systeme wie beispielsweise die in ZACKOR/MÖLLER/RHEINLÄNDER
(2001) beschriebene Verkehrssteuerung an hoch
belasteten BAB-Anschlussstellen. Hier können die
Systeme direkt miteinander kommunizieren. Das
System meldet den übergeordneten strategischen
Zentralen den Steuerungsinhalt, ohne dass ein
Eingreifen dieser Zentralen erforderlich wird (Bild
5). Bei einer lokalen Steuerung wird somit von
einer weitgehenden Automatisierung ausgegangen.
Die Steuerung erfolgt innerhalb der einzelnen
Systeme unter Berücksichtigung der vom
benachbarten System übermittelten Daten. Ggf. ist
eine lokale Zusammenführung der Daten in einer
Unterzentrale erforderlich, in der durch entsprechende Algorithmen Steuerungsentscheidungen ermittelt und entsprechende Schaltbefehle
an die Systeme generiert werden. Die Unterzentrale ist von einem der beteiligten Partner zu
betreiben, entsprechende Vereinbarungen zu
Trägerschaft und Betrieb sind zu treffen.
Die Grundformen der Vernetzung stellen
grundsätzlich vorrangig Organisationsmodelle dar,
stehen jedoch in direktem Zusammenhang mit
funktionalen Aspekten und der technischen
Umsetzung.
Im Folgenden werden die Grundformen und einige
daraus abgeleitete Mischformen beschrieben und
hinsichtlich der folgenden Anforderungen bewertet:
organisatorisch-institutionell:
17
Bild 5: Lokale Vernetzung (L)
-
klare Zuständigkeiten,
-
Nutzung von vorhandenen Kompetenzen
und Personal,
-
Bündelung von
Betriebsaufwand,
-
geringer Aufwand zur Neuorganisation,
-
geringe Kooperationsanforderungen,
Kompetenzen
und
Der Aufwand auf organisatorisch-institutioneller
Ebene ist durch die lokale Begrenzung dieser
Vernetzungsform gering. Zuständigkeiten sind klar
geregelt, vorhandene Kompetenzen können
genutzt werden, der Personal- und Betriebsaufwand ist durch die Automatisierung sehr gering.
Die Kooperationsanforderungen hängen von der
jeweiligen Koorperationsform ab, sind jedoch durch
die Automatisierung und lokale Begrenzung
18
ebenfalls gering. Eine grundsätzliche Neuorganisation wird nicht erforderlich.
Aus konzeptionell-funktionaler Sicht ist die lokale
Vernetzung naturgemäß gut für die lokale
Steuerung geeignet. Möglichkeiten zur Netzsteuerung sind aber in der Regel wegen der
Beschränkung auf räumlich dicht beieinander
liegende Systeme nicht gegeben.
Der technische Aufwand zur lokalen Vernetzung ist
durch die lokale Begrenzung relativ gering.
Allerdings sind bisher weitgehend individuelle
Lösungen erforderlich, weil Schnittstellenstandards
für Außerortssysteme und Innerortssysteme bzw.
für Steuerungssysteme auf Autobahnen und im
nachgeordneten Netz (i. d. R. Lichtsignalanlagen)
bislang nicht kompatibel und entsprechende
Schnittstellen nicht definiert sind.
3.1.3
Polyzentrische Vernetzung (P)
Zur polyzentrischen Vernetzung können zwei
Formen unterschieden werden (Bild 6).
Bei der polyzentrischen Vernetzung P1 laufen alle
Steuerungsentscheidungen über die Zentralen in
den bestehenden Zuständigkeitsbereichen, von
denen aus wiederum die Systeme in diesen
Bereichen gesteuert werden.
Die bestehenden Zuständigkeiten bleiben somit
klar erhalten, vorhandene Kompetenzen werden
genutzt, und es entsteht grundsätzlich kein
zusätzlicher Personalbedarf. Allerdings kommt es
auf Grund der Beibehaltung der Zentralen nicht
direkt zu einer Bündelung von Kompetenzen und
des Betriebsaufwands. Eine Neuorganisation ist
nicht erforderlich, allerdings sollte eine enge
Kooperation stattfinden. Im Vorfeld sollten Absprachen zur Steuerung (Strategievereinbarungen) getroffen werden, um Probleme bei Zielkonflikten zu
vermeiden. Diese Strategien sollten in direkter
Abstimmung umgesetzt werden.
Im konzeptionell-funktionalen Bereich ist die polyzentrische Vernetzung P1 sehr gut zur
Netzsteuerung geeignet. Auch eine abgestimmte
lokale Steuerung ist grundsätzlich über die
miteinander verbundenen Zentralen möglich. Bei
größeren auszutauschenden Datenmengen und
bei einer Steuerung mit kurzen Entscheidungsintervallen bietet sich zur lokalen Steuerung eine
direkte lokale Vernetzung der relevanten Systeme
an (Grundform L).
Der technische Aufwand hängt von der Form der
Steuerungsabstimmung ab, kann aber grundsätzlich gering gehalten werden (vergleiche Abschnitt 3.2.6).
18
Zuständigkeitsbereich A
P1
P2
Zuständigkeitsbereich B
System A:
(Detektor, Steuergerät, Anzeige)
System B:
Strategie- und
Steuerzentrale
Strategie-und
Steuerzentrale
System A:
System B:
Strategie- und
Steuerzentrale
Strategie- und
Steuerzentrale
Bild 6: Polyzentrische Vernetzung (P)
Eine praktisch kaum umsetzbare Form der
Vernetzung ist die polyzentrische Vernetzung P2
(Bild 6). Sie geht davon aus, dass die
Funktionseinheiten nicht nur mit der eigenen
Zentrale kommunizieren, sondern auch direkt mit
der Zentrale in einem anderen Zuständigkeitsbereich in Verbindung stehen. Anders als bei
Variante P1 gibt es hierbei keine Verbindung der
Zentralen untereinander.
Auch bei der Grundform P2 der Vernetzung sind
beide Zentralen Steuer- und Strategiezentralen,
die teilweise auf dieselben Systeme zugreifen.
Durch die parallel bestehende Möglichkeit des
direkten Systemzugriffs durch eine „fremde“
Zentrale kommt es zu Fremdeingriffen im jeweils
anderen Zuständigkeitsbereich und damit zum
Verlust der klaren Zuständigkeiten. Organisatorisch stellt sich diese Vernetzungsform als
schwierig dar, weil Zugriffsrechte im fremden
Zuständigkeitsbereich genau vereinbart werden
müssen. Bei gleichzeitigem Zugriff sollte festgelegt
werden, wer wen in welcher Situation „übersteuert“. Je nach Eindeutigkeit dieser Festlegungen ist ein hohes Maß an Kooperation
erforderlich.
Wie bei Variante P1 können vorhandene
Kompetenzen genutzt werden, sie sind aber in
jedem beteiligten Zuständigkeitsbereich so zu
erweitern, dass alle angebundenen Systeme auch
gesteuert werden können. Hier kann ein erhöhter
Personalaufwand entstehen, da zusätzliche
Systeme gesteuert werden müssen. Eine
Bündelung von Kompetenzen und des Betriebsaufwands gibt es nicht.
19
Bei dieser Form der polyzentrischen Vernetzung
über die Zuständigkeitsbereiche ist die Funktionsfähigkeit für die lokale Steuerung und für die Netzsteuerung grundsätzlich positiv zu bewerten, da
alle Zentralen jeweils Zugriff auf alle relevanten
Systeme haben. Die Funktionsfähigkeit ist jedoch
nicht gewährleistet, wenn der gleichzeitige
Systemzugriff nicht klar und unter Berücksichtigung der Netzwirkungen geregelt ist.
Die
technisch-physische
Umsetzung
der
polyzentrischen Vernetzung P2 wird negativ
bewertet, da die Systeme jeweils an mehrere
Zentralen angebunden werden müssen und somit
viele neue Kommunikationswege geschaffen
werden müssen. Ggf. erschweren unterschiedliche, nicht kompatible Standards in den Zuständigkeitsbereichen die technische Umsetzung.
dezentral gesteuerte Systeme für eine übergreifende Steuerung an eine bestehende Zentrale
im angrenzenden Zuständigkeitsbereich (z. B.
Land oder größere Nachbarkommune) angebunden werden. Außerdem kann die Form M2 für
einzelne Systeme angewendet werden, die zwar in
der Baulast eines Partners liegen, deren
funktionaler Zusammenhang aber zu einem
anderen Zuständigkeitsbereich besteht (Beispiel:
Lichtsignalanlage an der Stadtgrenze in der
Baulast des Landes wird durch Stadt gesteuert).
Bei Zentralen mit unterschiedlicher Besetzungszeit
kann die länger besetzte Zentrale die Systeme im
anderen Zuständigkeitsbereich in Zeiten steuern,
zu denen nur diese Zentrale besetzt ist. Dieser Fall
ist jedoch weniger als polyzentrische Vernetzung
P2 zu betrachten, sondern eher als temporäre
monozentrische Vernetzung (M2, vgl. Abschnitt
3.1.4).
3.1.4
Monozentrische Vernetzung (M)
Bei der monozentrischen Vernetzung (Bild 7)
übernimmt eine Zentrale die Steuerung von
Systemen in den verschiedenen Zuständigkeitsbereichen.
Bei der Variante M1 wird aus den betroffenen
Zuständigkeitsbereichen heraus eine gemeinsame
Zentrale eingerichtet. Bei der Variante M2 liegt die
Zentrale im Verantwortungsbereich eines Partners.
Die Variante M2 kann auch eine temporäre Lösung
in Regionen mit Zentralen mit unterschiedlicher
Besetzungszeit sein.
Die Zuständigkeiten müssen bei beiden Varianten
an diese Zentrale, die gleichzeitig Steuer- und
Strategiezentrale ist, abgegeben werden. Es
entstehen somit klare Zuständigkeiten. Vorhandene Kompetenzen können gebündelt werden,
Betriebs- und Personalaufwand können unter
Umständen reduziert werden.
Diese Vernetzungsform erfordert i. d. R. eine
grundlegende Neuorganisation. Im Fall M1 ist eine
enge Kooperation der beteiligten Partner erforderlich, da die Zentrale gemeinsam betrieben wird.
Im Fall M2 muss Partner A vollständige
Zugriffsrechte für Zuständigkeitsbereich B erhalten.
Ein Anwendungsfall für M2 besteht, wenn im
Zuständigkeitsbereich B keine Zentrale existiert
(z. B. in kleineren Kommunen) und bisher
19
Bild 7: Monozentrische Vernetzung (M)
Diese Grundform der Vernetzung ist konzeptionellfunktional sehr gut sowohl für eine lokale
Steuerung als auch für die zuständigkeitsübergreifende Netzsteuerung geeignet. Wie bei
der polyzentrischen Vernetzung ist grundsätzlich
auch eine lokale Steuerung für einige Systeme
integrierbar.
Für die Variante M1 ist ein hoher bis sehr hoher
technischer Aufwand erforderlich, da eine Zentrale
neu aufgebaut werden muss bzw. eine bestehende
Zentrale erheblich erweitert werden muss. Neue
Kommunikationswege zwischen der Zentrale und
den Systemen sind einzurichten. Besondere
Probleme
können
bei
unterschiedlichen
bestehenden Standards in den Zuständigkeitsbereichen auftreten. Bei Variante M2 ist der
Aufwand geringer, da nur die Systeme eines
Partners neu an die Zentrale angebunden werden
müssen und auch zentralenseitig grundsätzlich
leichter auf die bestehende Infrastruktur aufgebaut
werden kann.
3.1.5
Mischformen (S)
Aus den oben genannten Grundformen können
verschiedene Mischformen abgeleitet werden (Bild
20
8). Beispielhaft werden zwei der Möglichkeiten
dargestellt und bewertet.
In beiden Mischformen ist den Steuerzentralen in
den einzelnen Zuständigkeitsbereichen eine
gemeinsame Strategiezentrale übergeordnet. Die
Varianten unterscheiden sich durch die Lage der
gemeinsamen Zentrale, die entweder bereichsübergreifend angeordnet sein kann (S1) oder
zusätzlich in einem der beiden Zuständigkeitsbereiche angesiedelt ist (S2). Die Strategiezentrale
ist dabei nur für betreiberübergreifende Strategien
zuständig. Strategien innerhalb eines Zuständigkeitsbereiches werden eigenständig von der
jeweiligen Zentrale abgewickelt.
Vorhandene Kompetenzen werden in beiden
Varianten genutzt und insbesondere in Variante S1
in der Strategiezentrale gebündelt. Durch die
zusätzliche Zentrale werden der Betriebsaufwand
und unter Umständen auch der Personalbedarf in
beiden Varianten größer.
Maßgebend für die weitere Bewertung der
Vernetzungsform ist die Bindungswirkung der
Entscheidungen der Strategiezentrale. Eine
Strategiezentrale im engeren Sinne trifft verbindliche Entscheidungen. In diesem Fall sind die
Zuständigkeiten klar geregelt, es ist jedoch ein
Abtreten von Entscheidungskompetenzen an die
gemeinsame Zentrale (S1) bzw. an den anderen
Partner (S2) und damit ein erheblicher
organisatorischer Aufwand erforderlich. Die
Kooperation wird verbindlich festgelegt.
Der organisatorische Aufwand reduziert sich, wenn
die Entscheidungen der Strategiezentrale nur
empfehlenden Charakter haben. Dann steigen
jedoch die Kooperationsanforderungen.
Aus funktionaler Sicht ist die Vernetzungsform gut
für eine Netzsteuerung geeignet, wobei die
Funktionalität bei einer empfehlenden Strategiezentrale von der Kooperation der Partner abhängt.
Für eine lokale Steuerung ist dieses komplexere
Organisationsmodell nicht ausgelegt.
Der technische Aufwand ist hoch, da eine
gemeinsame Strategiezentrale eingerichtet und
vernetzt, bzw. eine bestehende Zentrale erheblich
erweitert werden muss.
In der konkreten Ausgestaltung ist es möglich,
dass die Strategiezentrale ein reiner Strategierechner ist, der Schaltanweisungen bzw. Empfehlungen ermittelt, die er an die Steuerzentralen
weitergibt.
20
Bild 8: Mischformen der Vernetzung (S)
3.1.6
Bestimmung
Vernetzung
der
Grundform
der
Als erster Schritt zur Konzeption der Vernetzung ist
eine gemeinsame Entscheidung über die
Grundform der Vernetzung herbeizuführen. Es
besteht zwar grundsätzlich eine Rückkopplung
zwischen dieser Wahl und den folgenden
Schritten, die Vernetzungsform ist jedoch eine
grundsätzliche, „politische“ Entscheidung, da durch
sie die Rolle der Partner im Verkehrsmanagement
und
deren
Entscheidungskompetenzen
weitgehend festlegt werden. Insofern können für
diesen Schritt auch keine Entscheidungsregeln
dargestellt werden. Mögliche Entscheidungskriterien sowie Vor- und Nachteile der
Vernetzungsformen sind den vorangegangenen
Erläuterungen zu entnehmen.
Eine frühzeitige Abstimmung mit der politischen
Entscheidungsebene wird empfohlen.
3.2
3.2.1
Wahl der Form der Steuerungsabstimmung
Allgemeines
Die in Abschnitt 3.1 dargestellten Grundformen der
Vernetzung stellen primär Organisationsmodelle
dar. Aus funktionaler Sicht lassen sich die
folgenden Formen der Steuerungsabstimmung
beschreiben, aus denen sich wiederum die Anforderungen an die technische Vernetzung ableiten
lassen:
21
-
die stark integrierte Steuerung (SI),
-
die eigenständige Steuerung mit Abgleich
(EA) und
-
die strategiebasierte
(FGSV, 2006).
Steuerung
(SB)
Die Formen der Steuerungsabstimmung werden im
Folgenden beschrieben.
3.2.2
Stark integrierte Steuerung (SI)
Die stark integrierte Steuerung (SI) geht von einer
Zentrale aus, die auf Grundlage von Daten für den
gesamten
Steuerungsbereich
Steuerungsentscheidungen
in
gemeinsamen,
integrierten
Steuerungsalgorithmen ermittelt und die notwendigen Maßnahmen selbst schaltet bzw. umsetzt.
Charakteristisches Kennzeichen ist damit ein
Austausch von Rohdaten, der i. d. R. auf einer
gemeinsamen Georeferenzierung basiert.
Ggf. kann als eingeschränkte Form der stark
integrierten Steuerung die Weitergabe von Rohdaten von den Systemen zu einer zweiten Zentrale
betrachtet werden, ohne dass eine Schaltung
durch diese Zentrale erfolgt (vgl. Abschnitt 3.2.6).
3.2.3
Eigenständige Steuerung mit Abgleich
(EA)
Bei der eigenständigen Steuerung mit Abgleich
(EA) werden aufbereitete bzw. aggregierte Daten
zwischen eigenständigen Zentralen ausgetauscht.
Die Steuerung erfolgt durch die Betreiber
verschiedener Zentralen auf dieser teilweise
gemeinsamen Datengrundlage. Ein Abgleich
geschieht auf Informationsebene für die Übergangsbereiche im Netz.
Darüber hinaus können die in den jeweiligen
Zuständigkeitsbereichen
aktiven
Strategien
ausgetauscht werden. Eine gemeinsame Georeferenzierung ist für den Informationsaustausch
i. d. R. erforderlich. Beim Austausch von
ortsunabhängigen oder vordefinierten Informationen (z. B. Strategien) bzw. bei Freitextmeldungen ist eine Geofrefenzierung jedoch nicht
notwendig.
3.2.4
Strategiebasierte Steuerung (SB)
Die strategiebasierte Steuerung (SB) stützt sich
nicht auf den Austausch von Verkehrsdaten,
sondern ausschließlich auf Anfragen zu vorher
abgestimmten Strategien. Unter „Strategie“ wird
ein vorab festgelegtes Handlungskonzept für das
21
Ergreifen von Maßnahmen (-bündeln) zur Verbesserung einer definierten (Ausgangs-) Situation
verstanden (FGSV, 2003). Eine gemeinsame Georeferenzierung ist für diese Steuerungsform nicht
erforderlich.
22
Erfassungssystem
Detektor
verkehrstechnische
Daten
(VT)
Z
E
N
T
R
A
L
E
Z
U
S
T
Ä
N
D
I
G
K
E
I
T
S
B
E
R
E
I
C
H
Umfelddaten
(UF)
Legende:
automatisch ermittelte Daten
Strategieanfrage
Strategiebestätigung oder -ablehnung
Strategieauslösung
betriebstecnische
Daten (BT)
Erfassungssystem
Detektor
Datenübernahme
Abbildung auf einheitliche Datensturktur
Plausibilitätsprüfung
u.U. Ersatzwertverfahren
Datenhaltung
Datenaufbereitung
verkehrstechnische
Daten (VT)
Datenhaltung
Archivierung
Konfiguration,
Parametrierung und
Optimierung
Bedienung
Auswertung und
Protokollierung
Umfelddaten
(UF)
Datenaufbereitung
Ermittlung fahrstreifenbezogener Kenngrößen
Ermittlung richtungsbezogener Kenngrößen
Kurzzeitprognose
Unruhe im Verkehrsfluss
abschnittsbezogene Störfallerkennung
Ermittlung der Verkehrsstufe
Darstellung der Verkehrssituation
verkehrstechnische
Daten (VT)
Umfelddaten
(UF)
betriebstecnische
Daten (BT)
Datenübernahme
s. Zuständigkeitsbereich A
verkehrstechnische
Daten (VT)
Umfelddaten
(UF)
Datenaufbereitung
s. Zuständigkeitsbereich A
Steuerung
Erfassen des Ereignisses oder des Problems
Auswahl von Maßnahmen aus dem Strategiekatalog
Steuerung
Erhalt der Strategiebestätitung oder -ablehnung
Strategieanfrage
Steuerung
Überprüfung der Strategieanfrage
Strategiebestätigung oder -ablehnung
Steuerung
ggf. Strategieauslösung
Schaltung der Alternativroute
Steuerung
A
WWW
WWW
WWW
WWW
WWW
Datenhaltung
Z
E
N
T
R
A
L
E
Z
U
S
T
Ä
N
D
I
G
K
E
I
T
S
B
E
R
E
I
C
H
WWW
B
Bild 9:
22
Einordnung der strategiebasierten Steuerung in den Ablauf der Steuerung am Beispiel der Netzsteuerung
(BOLTZE/BRESER 2005)
23
Absender
Aktion
Erfassungssystem A
Zentrale A –
Datenübernahme
Zentrale A –
Datenhaltung
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Zentrale A Datenaufbereitung
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Zentrale A Steuerung
Vernetzung
Zentrale B –
Steuerung
⋅
Abbildung auf einheitliche
Datenstruktur
Plausibilitätsprüfung
u. U. Ersatzwertverfahren
Archivierung
Konfiguration, Parametrierung und
Optimierung
Bedienung
Auswertung u. Protokollierung
Ermittlung fahrstreifenbezogener
Kenngrößen
Ermittlung richtungsbezogener
Kenngrößen
Kurzzeitprognose
Unruhe im Verkehrsfluss
Abschnittsbezogene Störfallerkennung
Ermittlung der Verkehrsstufe
Darstellung der Verkehrssituation
Erfassen des Ereignisses oder des
Problems
Auswahl von Maßnahmen aus dem
Strategienkatalog
zu kommunizierende
Inhalte
Kurzzeitdaten
(1-Minutenintervall;
VT, UF, BT)
VT, UF, BT
Empfänger
Zuständigkeitsbereich
Zentrale A –
Datenübernahme
A-A
Zentrale A –
Datenhaltung
A-A
VT, UF
Zentrale A –
Datenaufbereitung
A-A
KD, PD, MV
Zentrale A –
Steuerung
A-A
KD, PD
Zentrale A –
Datenhaltung
A-A
VT, UF
Zentrale A –
Steuerung
A-A
Strategieanfrage
Zentrale B –
Steuerung
A-B
Strategiebestätigung oder ablehnung
Zentrale A –
Steuerung
B-A
⋅
Überprüfung der Strategieanfrage
⋅
Erhalt der Strategiebestätigung oder ablehnung
Zentrale B –
Steuerung
A-B
Zentrale B –
Steuerung
⋅
Bestätigung der Strategieauslösung
Zentrale A –
Steuerung
B-A
⋅
ggf.
Strategieumsetzung
(Schaltdaten)
Steuerungssystem A
A-A
Zentrale B Steuerung
⋅
ggf.
Strategieumsetzung
(Schaltdaten)
Steuerungssystem B
B-B
Tabelle 1: Konzeptionell-funktionaler Ablauf einer strategiebasierten Steuerung bei der Schaltung einer Alternativroute
(BOLTZE/BRESER 2005)
Beim Auftreten einer Störung wird eine geeignete
Strategie im betroffenen Zuständigkeitsbereich
ausgewählt und eine entsprechende Strategieanfrage abgesetzt. Die beteiligten Partner prüfen
die Umsetzbarkeit der Strategie in ihrem
Zuständigkeitsbereich und stimmen der Strategie
ggf. zu. Die Umsetzung erfolgt jeweils durch die
beteiligten Zentralen in ihrem Zuständigkeitsbereich. Diese Form der Steuerungsabstimmung
setzt in besonderem Maße voraus, dass für alle
relevanten Situationen abgestimmte Strategien
vorliegen, da diese Grundlage der Kommunikation
sind.
23
Die Einordnung der strategiebasierten Steuerung
in den Ablauf der zuständigkeitsübergreifenden
Steuerung ist am Beispiel der Netzsteuerung in
Bild 9 veranschaulicht. Die funktionalen Abläufe
werden in Tabelle 1 verdeutlicht. Die eingerahmten
Bereiche stellen darin jeweils den eigentlichen
Prozess der Vernetzung dar, in dem zuständigkeitsübergreifend agiert wird.
Neben den an der Strategieumsetzung beteiligten
Partnern können bei der strategiebasierten
Steuerung über die entsprechenden Kommunikationswege und Oberflächen Partner eingebunden werden, deren Zustimmung erforderlich
24
wird, ohne dass sie selbst steuernd eingreifen,
oder solche Partner, die lediglich informiert werden
sollen. Auch in diesen Fällen werden nur Strategieinformationen und keine Verkehrsdaten ausgetauscht.
Wenn nur eine Strategiezentrale Strategieempfehlungen oder –anweisungen an verschiedene Steuerungszentralen gibt (Vernetzungsform
S1 und S2), kann die Strategiebildung ggf. auch
online in der Strategiezentrale erfolgen. In diesem
Fall ist bei der Kommunikation nicht nur auf eine
vorab abgestimmte Strategie zu verweisen,
vielmehr
muss
eine
Strategiebeschreibung
kommuniziert werden.
3.2.5
Vergleich der Formen der Steuerungsabstimmung
Aus der Form der Steuerungsabstimmung ergeben
sich wesentliche Anforderungen an die technischphysische Vernetzung. Die wesentlichen Merkmale
der oben beschriebenen Formen sind in Tabelle 2
vergleichend zusammengefasst. Es wird deutlich,
dass der größte technische Aufwand für die stark
integrierte Steuerung (SI) erforderlich ist, während
für die strategiebasierte Steuerung (SB) nur ein
minimaler Datenaustausch erforderlich wird. Dieser
setzt jedoch eine klare, abgestimmte Definition der
kommunizierten Strategien voraus.
Datenaggregation
Bandbreite für
Kommunikation
Georeferenzierung
Stark
integriert
(SI)
Eigenständig
mit Abgleich
(EA)
Strategiebasiert
(SB)
Rohdaten /
Schaltdaten
bewertete
Daten,
ggf. Strategieinformation
Strategieinformation
groß
mittel
klein
gemeinsam
optional
unabhängig
Tabelle 2: Merkmale der Formen der Steuerungsabstimmung
3.2.6
Bestimmung der Form der Steuerungsabstimmung
Die Grundformen der Vernetzung und die Formen
der Steuerungsabstimmung stehen in engem
Zusammenhang. Für die relevanten Vernetzungsformen bieten sich bestimmte Formen der
Steuerungsabstimmung an, einige Kombinationen
sind nicht sinnvoll umsetzbar.
Polyzentrische Vernetzung (P1)
Die polyzentrische Vernetzung (P1) lässt sich gut
mit einer strategiebasierte Steuerung (SB)
umsetzen. Da die Zuständigkeitsbereiche erhalten
bleiben,
ist
grundsätzlich
kein
weiterer
24
Datenaustausch erforderlich. Voraussetzung ist
eine detaillierte Planung und Abstimmung der
zuständigkeitsübergreifenden Strategien.
Bei
einer
polyzentrische
Vernetzung
mit
eigenständiger Steuerung mit Abgleich (EA) sind
diese umfassenden Vorarbeiten grundsätzlich
nicht erforderlich. Durch den Austausch der
aufbereiteten Daten sind beide Partner über die
Verkehrslage im angrenzenden Zuständigkeitsbereich informiert, können diese Information in die
eigene Bewertung der Situation einbeziehen und
entsprechende Maßnahmen aktivieren. Für eine
optimale Wirksamkeit der Maßnahmen sollte
jedoch trotzdem eine enge Abstimmung erfolgen.
Grundsätzlich können bei der polyzentrischen
Vernetzung auch Rohdaten im Sinne einer stark
integrierten Steuerung (SI) ausgetauscht werden.
Dies ist insbesondere vorstellbar, wenn die Partner
Rohdaten zur Verkehrlagedarstellung innerhalb
der eigenen Modelle benötigen. Grundsätzlich ist
der Kommunikationsaufwand bei einer polyzentrischen Vernetzung mit stark integrierter
Steuerung aber sehr hoch.
Monozentrische Vernetzung (M1 / M2),
Polyzentrische Vernetzung (P2)
Die monozentrische Vernetzung (M1 und M2)
erfordert eine stark integrierte Steuerung (SI), da
die Zentrale die Rohdaten als Grundlage für
Steuerungsentscheidungen
benötigt
und
Schaltungen aktiviert.
Das Gleiche gilt auch für die Vernetzungsform P2,
wenn diese in Sonderfällen angewendet wird.
Dabei sind betroffene Systeme jeweils an beide
Zentralen anzubinden.
Mischformen (S1 / S2)
Bei den beschriebenen Mischformen (S1 und S2)
muss zwischen der Datenweitergabe an die
Strategiezentrale („Up-Link“) und der Datenweitergabe durch die Strategiezentrale („Down-Link“)
unterschieden werden.
Grundsätzlich benötigt die Strategiezentrale Daten
zur Bewertung der Verkehrslage und zur
Ermittlung von Strategieentscheidungen. Hier
bietet sich der Austausch aufbereiteter Daten im
Sinne der eigenständigen Steuerung mit Abgleich
(EA) an, da die Strategiezentrale die bereits in der
Steuerungszentrale bewerteten Daten zusammenführen kann. Je nach Kompatibilität der in den
Zentralen eingesetzten Modelle kann aber auch
die aufwändigere Weitergabe von Rohdaten (SI)
erforderlich werden.
Im Down-Link ist dagegen nur die Aktivierung von
Strategien (SB) erforderlich, die erforderlichen
25
Schaltungen werden dann in den Steuerungszentralen durchgeführt.
Ein Sonderfall besteht, wenn die Strategiezentrale
nicht selbst Strategieentscheidungen trifft, sondern
lediglich Strategieanfragen zwischen den Partnern
koordiniert. In dieser Rolle eines „Strategiemaklers“ benötigt die Strategiezentrale keine
Entscheidungsgrundlage, so dass auch im Up-Link
nur eine strategiebasierte Kommunikation erforderlich ist.
Lokale Vernetzung (L)
Das Konzept der lokalen Vernetzung basiert auf
einem direkten Datenaustausch auf Systemebene
(ggf. mit Unterzentrale) und setzt somit i. d. R. eine
stark integrierte Steuerung (SI) voraus. In
Einzelfällen ist aber auch nur ein Austausch von
aufbereiteten Daten (EA) oder nur von Strategien
(SB) vorstellbar, die jeweils bei der Steuerung des
anderen lokalen Systems berücksichtigt werden.
Eigenständig mit
Abgleich (EA)
(X)
X
X
Lokal
(L)
Stark integriert (SI)
X
Mischformen
(S1/S2)
Strategiebasiert
(SB)
Monozentrisch
(M1/M2)
Polyzentrisch
(P1)
In Tabelle 3 ist die Zuordnung der Formen der
Steuerungsabstimmung zu den Grundformen der
Vernetzung zusammenfassend dargestellt.
X↓↑
(X)
X↑
X
X↑
Letztlich ist hier eine Abwägung zwischen den
Grundvorstellungen der Partner sowie den
konkreten Anforderungen und dem Aufwand zur
Anpassung der Randbedingungen notwendig. Ggf.
ist eine Nutzen-Kosten-Betrachtung erforderlich,
die unter Umständen erst zu einem späteren Stand
der Gesamtkonzeption erfolgen kann. Somit kann
eine Rückkopplung zwischen den entsprechen
Arbeitsschritten notwendig werden.
3.3
3.3.1
Tabelle 3: Zuordnung der Formen der Steuerungsabstimmung
zu den Grundformen der Vernetzung
Aus der vorgesehenen Grundform der Vernetzung
ergeben sich somit funktionale Anforderungen, die
die Wahl der Form der Steuerungsabstimmung
bereits einschränken. Für noch mögliche
Entscheidungen sind keine allgemeinen Regeln
zweckmäßig.
Die
Form
der
Steuerungsabstimmung steht zwar in engem Zusammenhang
mit den technischen Rahmenbedingungen, z. B.
ob eine gemeinsame Georeferenzierung oder
leistungsfähige Kommunikationswege bestehen.
Wichtig sind aber auch vorhandene „Philosophien“
Anforderungen
Mit den Entscheidungen über die Grundform der
Vernetzung und die Form der Steuerungsabstimmung werden wesentliche organisatorischinstitutionelle Anforderungen bereits erfüllt bzw.
ihre Nichterfüllung vorgegeben. Spezifische Anforderungen in diesem Bereich, welche die detaillierte
Planung der Vernetzung betreffen, müssen allerdings im Einzelnen noch aufgenommen werden.
Die Anforderungen an den organisatorischen
Rahmen der Vernetzung ergeben sich unter
anderem unmittelbar aus den umzusetzenden
Strategien (Prozess A). Dies betrifft vor allem
-
die Organisationsform (Arbeitsgruppe,
regional verfasste Planungsbehörde,
regionale
Verkehrsmanagementgesellschaft, ...),
-
die zu beteiligenden Institutionen,
-
die Definition
Aufgaben und
-
ggf. die Verbindlichkeit der Vorgaben
einer übergeordneten Strategiezentrale.
(X)
Up-Link ↑: Datenübertragung von der
Steuerungszentrale zur Strategiezentrale
Down-Link ↓: Datenübertragung von der
Strategiezentrale zur Steuerungszentrale
25
und individuelle Präferenzen der beteiligten
Akteure sowie unter Umständen weiterführende
Planungen der Beteiligten (z. B. zukünftige
Vernetzung mit weiteren Partnern). Somit kann es
in der Praxis durchaus zu einer Anpassung der
technischen Infrastruktur kommen statt zu einer
Festlegung der Form der Steuerungsabstimmung
durch die vorhandenen Randbedingungen.
und
Abgrenzung
der
In Abhängigkeit von diesem Rahmen entstehen
Anforderungen hinsichtlich der Kostenteilung für
Planung, Realisierung und Betrieb der Vernetzung.
Bei einer strategiebasierten Steuerung (SB) ist in
der Regel ein dauerhaftes Arbeits- und Abstimmungsgremium zu schaffen, in dem Strategien
entwickelt, gepflegt und ergänzt werden. Bei den
anderen Formen der Steuerungsabstimmung (EA,
SI) richten sich die Anforderungen primär an die
Inhalte und die vertragliche Verankerung für den
26
Datenaustausch sowie die Regelung notwendiger
Zuständigkeitsabtretungen.
Neben den Betreibern der Verkehrssysteme sind
ggf. andere Beteiligte wie Parkhausbetreiber,
Veranstalter oder die Anbieter von privaten
Informationsdiensten einzubinden. Je nach Art der
Dienste werden hier Daten zu verschiedenen
Verkehrsmitteln und räumlichen Betrachtungsebenen in unterschiedlichen Aggregationsstufen
angefragt.
3.3.2
Konzeptionell-funktionale
Anforderungen
Die konzeptionell-funktionalen Anforderungen an
die Vernetzung ergeben sich im Wesentlichen aus
den umzusetzenden Strategien. Aus diesen
Anforderungen können im Einzelnen die zur
Strategieumsetzung
erforderlichen
Kommunikationsvorgänge abgeleitet werden. Es empfiehlt
sich eine tabellarische und/oder grafische Aufbereitung der konzeptionell-funktionalen Abläufe
für die verschiedenen Strategien. Beispiele für die
strategiebasierte Steuerung sind in Bild 9 und
Tabelle 1 in Abschnitt 3.2.4 enthalten.
3.3.3
Technisch-physische Anforderungen
Sowohl aus der Form der Steuerungsabstimmung
als auch aus den im Prozess A entwickelten
Strategien ergeben sich technisch-physische Anforderungen. Diese hängen im Wesentlichen mit
den zu kommunizierenden Informationen und
Daten zusammen. Die Anforderungen können z. B.
nach den folgenden Aspekten aufgenommen
werden:
-
Art der zu kommunizierenden Informationen oder Daten,
-
zu berücksichtigende Standards,
-
Datenumfang,
-
Häufigkeit der Kommunikation,
-
Zugriffsgeschwindigkeit,
-
Zuverlässigkeit der Kommunikation,
-
Anforderungen an die Datensicherheit,
-
Anforderungen an die Datenqualität (Genauigkeit,
Reproduzierbarkeit,
Vollständigkeit und Aktualität).
Es empfiehlt sich, auch diese Anforderungen tabellarisch für alle umzusetzenden Strategien zusammenzustellen. Hieraus wird sich insbesondere ergeben, welche technischen Lösungsmöglichkeiten
für die Vernetzung in Frage kommen.
26
Die Besonderheit beim hier betrachteten
zuständigkeitsübergreifenden
Verkehrsmanagement ist, dass Zuständigkeitsbereiche miteinander
kommunizieren, die durch unterschiedliche,
unabhängige Standards geprägt sind (vgl.
Abschnitt 6.2). Damit ergibt sich ergänzend zu den
oben genannten Aspekten der Aufwand für den
erforderlichen Austausch.
Weitere Anforderungen ergeben sich aus der
Notwendigkeit der Pflege und Erweiterung der
Systeme.
Sowohl
durch
die
dynamische
technische
Entwicklung
als
auch
durch
Veränderungen der Randbedingungen (vgl. Kap.
3.4) ist die ständige Pflege sowie häufig eine
Erweiterung der Systeme erforderlich. Die
technische Konzeption der Vernetzung sollte
deshalb so gestaltet werden, dass sie eine
einfache Pflege durch den Betreiber sowie
herstellerunabhängige Erweiterungen ermöglicht.
Daraus leitet sich wiederum die Notwendigkeit
einer umfassenden, benutzerfreundlichen Dokumentation der Vernetzung ab.
3.4
Die relevanten Randbedingungen für die
Vernetzung umfassen die bei der Strategieentwicklung (Prozess A) zu erarbeitenden Grundlagen.
Darüber hinaus sind für die Vernetzung die
technischen Randbedingungen von grundlegender
Bedeutung. Die Systemidentifikation, also die
Analyse der bestehenden Systeme mit ihren
jeweiligen
Standards,
stellt
somit
einen
wesentlichen
Teil
der
Analyse
der
Randbedingungen dar. Da bisher an vielen Stellen
nicht auf etablierte Standards zurückgegriffen
werden kann, ist die Problematik des Einsatzes
von Systemen verschiedener Hersteller besonders
zu berücksichtigen. Auch können gewollte
Zugangsbeschränkungen zu den Systemen wie
zum Beispiel Firewalls maßgeblichen Einfluss auf
die
Konzeption
der
Vernetzung haben.
Die für die organisatorisch-institutionelle, konzeptionell-funktionale und technisch-physische Vernetzung als Randbedingungen relevanten Grundlagen zeigt Tabelle 4. Es ist zu beachten, dass sich
die verschiedenen Vernetzungsebenen gegenseitig beeinflussen.
27
Randbedingungen
organisatorischinstitutionelle
Vernetzungsebene
konzeptionellfunktionale
Vernetzungsebene
Zielkonzept
X
X
Untersuchungsgebiet
X
X
Sektoren
X
X
X
Strategisches Netz
X
X
X
Zuständigkeitsbereiche
X
X
X
Erfassungssysteme
X
X
Steuerungs-, Leit- u.
Informationssysteme
X
X
technisch-physische
Vernetzungsebene
Standards und
Architekturen
X
Datennetze und
Kommunikationswege
X
Kapazitäten
X
X
Verkehrsbelastung
X
X
Situationen
X
X
Tabelle 4: Darstellung der relevanten Randbedingungen für die
Vernetzung
Nach der Ermittlung der Anforderungen und der
Darstellung der Randbedingungen ist die
Konsistenz mit den Grundsatzentscheidungen zur
Vernetzungsform
zu
überprüfen.
Es
ist
sicherzustellen, dass die Anforderungen mit der
gewählten Grundform der Vernetzung und der
Form der Steuerungsabstimmung erfüllt werden
können und dass die Vernetzungsform unter den
festgestellten Randbedingungen realisiert werden
kann. Bei Widersprüchen ist eine andere
Vernetzungsform zu wählen, Randbedingungen
sind zu verändern oder die Anforderungen sind
anzupassen.
3.5
3.5.1
Entwicklung von Maßnahmen zur
Vernetzung
Vorbemerkungen
Auch die Maßnahmen zur Vernetzung selbst
lassen sich in die drei bisher verwendeten Ebenen
gliedern. Dabei umfasst die organisatorischinstitutionelle Ebene alle Maßnahmen, die zur
Schaffung der organisatorischen und rechtlichen
Rahmenbedingungen erforderlich sind. Die
konzeptionell-funktionale Ebene beinhaltet die
verkehrstechnischen Abläufe der Vernetzung. Die
technisch-physischen Maßnahmen schließlich
beinhalten die detaillierte Planung der technischen
Umsetzung der Vernetzung.
27
Grundsätzlich sind die Maßnahmen in dieser
Reihenfolge zu entwickeln. Vor der detaillierten
Gestaltung des Systems sollten die wesentlichen
Einscheidungen auf organisatorischer Ebene unter
Berücksichtigung der konzeptional-funktionellen
Anforderungen getroffen sein. Anschließend
können die organisatorisch-institutionellen und
konzeptionell-funktionalen Maßnahmen parallel
verfolgt werden (vgl. Abschnitt 2.1, Bild 2).
Die Wahl der jeweils erforderlichen Maßnahmen
zur Vernetzung ist sehr stark von den vorhandenen Strukturen des Untersuchungsraums
abhängig.
Eine
Gegenüberstellung
des
verkehrlichen
Nutzens zum Aufwand der Vernetzung und gegebenenfalls eine Prioritätenreihung einzelner Maßnahmen ist zu empfehlen, um angemessene Investitionsentscheidungen treffen zu können.
Bei der Auswahl der Maßnahmen zur Vernetzung
ist eine Rückkopplung zur Strategieentwicklung
wichtig,
da
bei
der
berücksichtigt werden muss, welche Maßnahmen
zur Vernetzung verfügbar oder machbar sind.
28
3.5.2
Maßnahmen
Entsprechend der in Abschnitt 3.3 genannten
Anforderungen ist der organisatorische und
vertragliche Rahmen für die Abstimmung der
Vernetzung zu schaffen. Die erforderlichen
Maßnahmen hängen von der jeweiligen Grundform
der
Vernetzung
und
der
Form
der
Steuerungsabstimmung ab. Bei der strategiebasierten Steuerung (SB) sind folgende Maßnahmen zu entwickeln:
-
Schaffung
eines
organisatorischen
Rahmens, in dem Strategien geplant,
unter den beteiligten Partnern abgestimmt und verbindlich vereinbart werden
können.
-
Festlegung der Prozesse zur Planung,
Abstimmung und verbindlichen Vereinbarung von Strategien.
-
Festlegung der Prozesse zur OnlineStrategieabstimmung einschließlich des
jeweiligen Kommunikationsablaufs.
Auch für die anderen Formen der Steuerungsabstimmung sind die organisatorischen Prozesse
für den Datenaustausch festzulegen. Datenüberlassungsverträge können erforderlich sein.
Wenn Zuständigkeiten oder Kompetenzen bei
einer monozentrischen Vernetzung (M) oder einer
Mischform der Vernetzung (S) an eine übergeordnete Zentrale abgegeben werden, sind hier
ebenfalls die vertraglichen Grundlagen zu
schaffen.
Neben dem laufenden Datenaustausch selbst
auch die Zuständigkeiten und Prozesse
Systempflege und -erweiterung sowie für
Qualitätsmanagement
(vgl.
Abschnitt
festzulegen.
sind
der
ein
9.1)
Für die Organisation des dynamischen Verkehrsmanagements können in Abhängigkeit der
jeweiligen Aufgabenstellung und der Größe des
jeweiligen Planungsraumes verschiedene Organisationsformen gewählt werden.
In einigen großen Ballungsräumen werden derzeit
Organisationsformen wie regional verfasste
Planungsbehörden oder regionale Verkehrsmanagementgesellschaften
eingeführt.
Diese
erscheinen für kleine und mittlere Ballungsräume
mit weniger Partnern und im Vergleich weniger
umfassenden und weniger komplexen Aufgabenstellungen nicht angemessen. Aus der heutigen
Problemlage ergibt dort sich für viele Beteiligte
noch nicht die Notwendigkeit zu solch weit
reichenden Schritten. Dementsprechend wird der
28
hierfür erforderliche Prozess der Willensbildung bei
Politik
und
Fachbehörden
als
schwierig
eingeschätzt. Bei sorgfältiger und nicht zu
unverbindlicher Gestaltung erscheint für die
strategiebasierte Steuerung gerade in kleinen und
mittleren Ballungsräumen die Einrichtung einer
regionalen Arbeitsgruppe als gut geeignete
Organisationsform. Weitere Ausführungen zur
Organisation einer solchen Arbeitsgruppe, zu den
zugrundeliegenden Kooperationsvereinbarungen
und den zu erarbeitenden Strategievereinbarungen
finden sich in BOLTZE/BRESER (2005).
Im Rahmen der vertraglichen Vereinbarungen sind
auch
die
Kostenaufteilung
für
Planung,
Realisierung und Betrieb der Vernetzung und
damit auch für die Finanzierung einer ggf. neu zu
schaffenden Organisation festzulegen. Dies
umfasst Planungs-, Investitions- und ggf. auch
Personalkosten.
3.5.3
Konzeptionell-funktionale Maßnahmen
In
diesem
Arbeitsschritt
sind
die
zusammengestellten
konzeptionell-funktionalen
Anforderungen an die Vernetzung, die sich aus
den umzusetzenden Strategien ergeben haben, in
eine Planung konkreter Vernetzungsmaßnahmen
umzusetzen.
Die erforderlichen Verbindungen zwischen den
einzelnen Systemkomponenten, Systemen und
Zentralen sind darzustellen. Abgeleitet aus den
einzelnen Strategien ist zu beschreiben, welche
Informationen und Daten über diese Verbindungen
auszutauschen sind.
Neben den Maßnahmen zur unmittelbaren
Vernetzung kann bei einigen Vernetzungsformen
auch die Planung neuer Zentralen erforderlich
sein.
3.5.4
Technisch-physische Maßnahmen
Auf Basis der organisatorisch-institutionellen und
konzeptionell-funktionalen Maßnahmen sowie
unter Berücksichtigung der technisch-physischen
Anforderungen (siehe Abschnitt 3.3) sowie der
jeweiligen Randbedingungen (vgl. Abschnitt 3.4)
ist die technische Ausgestaltung der Vernetzung
zu erarbeiten. Je nach Vernetzungsform und
lokalen Architekturen sind Schnittstellen und
Datenverbindungen zwischen Einzelsystemen,
Steuergeräten, Unterzentralen sowie Steuerungsund Strategiezentralen zu konzipieren.
Die Vernetzung und die damit einhergehende
Abarbeitung der einzelnen Arbeitsschritte des
Vorgehensmodells (siehe Kapitel 2) ist vollständig
zu dokumentieren. Dies sollte nach aktuellen und
vor allem projekteinheitlichen Standards erfolgen,
29
um die spätere Durchführung von Wartungs- und
Pflegeaufgaben möglich zu machen bzw. zu
erleichtern. Von einer Vorgabe eines speziellen
Standards wird in diesem Leitfaden abgesehen, da
diese Entscheidung in engem Zusammenhang mit
dem Umfang des Vernetzungsprojektes steht und
sich außerdem in hohem Maße an organisatorischinstitutionellen Randbedingungen zu orientieren
hat, die hier nicht weiter behandelt werden sollen.
Neben dem automatisierten Informationsaustausch
ist ggf. auch der Austausch über herkömmliche
Kommunikationstechnik wie Telefon, Fax oder
Internet zu konzipieren. Entsprechende Kommunikationsinhalte
und
Formblätter
sind
in
BOLTZE/BRESER 2005 dargestellt. Für solche
Fälle ist eine stufenweise Umsetzung der Automatisierung denkbar.
Die wesentlichen Aspekte der technischphysischen Maßnahmen werden in den folgenden
Kapiteln erläutert.
29
30
4 Topologie des Netzwerks
4.1
Rechnernetze
Im Leitfaden wird die Vernetzung v. a. auf Ebene
der Datenkommunikation behandelt. Für den
Austausch
von
Verkehrsdaten
und
Verkehrsinformationen
sind
Rechnernetze
essenziell.
In einem Rechnernetz werden autonome Rechner
verbunden, wobei den Nutzern Dienste bereit
gestellt werden, die die OSI-Schichten 1-7 (vgl.
Abschnitt 7.3) umfassen. Der Nutzen eines
Rechnernetzes liegt darin, dass Ressourcen, die
sich an verschiedenen Stellen im Netz befinden,
gemeinsam genutzt werden können (STEIN,
2004).
Bei der Vernetzung dynamischer Verkehrsbeeinflussungsysteme sollte es sich um offene
Systeme handeln, die miteinander kommunizieren
können. Sie stehen im Gegensatz zu sog.
geschlossenen Systemen, bei denen proprietäre
und
herstellergebundene
Lösungen
den
Datenaustausch zwischen mehreren Systemen nur
unter großem Aufwand ermöglichen.
Für die Forderungen nach kurzen Verzögerungen
und Wartezeiten, sowie der Wahl kurzer Signallaufzeiten in Rechnernetzen ist die Wahl der physikalischen Netzwerktopologie von entscheidender
Bedeutung.
4.2
Physikalische
Netzwerks
Topologie
Im Folgenden werden Grundformen der Topologien analog PROEBSTER (2002) grafisch dargestellt und die Eignung in der zuständigkeitsübergreifenden Vernetzung dargelegt.
Die Knoten in den Topologien können allgemein
als Endgeräte, Rechner oder Zentralen verstanden
werden.
Ring-Topologie
Die Ring-Topologie zeichnet sich dadurch aus,
dass jedes Endgerät mit genau zwei anderen verbunden ist und so die Form eines Ringes entsteht
(Beispiel: Token Ring).
Ist der Ring nicht geschlossen, handelt es sich um
die sogenannte Linien-Topologie.
30
Der Vorteil dieser Netzwerktopologie liegt darin,
dass alle vernetzten Endgeräte die gleichen
Zugriffsmöglichkeiten auf das Netz haben. U. U.
kann sich die Erweiterung des Netzes um weitere
Endgeräte problematisch gestalten, und der Ausfall eines Endgerätes kann den Ausfall des
gesamten Netzes nach sich ziehen. Als weitere
Topologieform gibt es „gekoppelte Ringe“, bei der
zwei Ringe an einem Endgerät verbunden sind.
4.2.2
Stern-Topologie
Wird jedes Endgerät an einen Verteiler (Hub,
Switch) angeschlossen und besteht keine direkte
Verbindung zwischen den Endgeräten, so wird
dies als Stern-Topologie bezeichnet. Als Beispiele
aus der Praxis sind Ethernet und Datenbanksysteme zu nennen.
des
Der Aufbau der Netzwerkverkabelung, als physikalische Topologie des Netzwerks bezeichnet, hat
Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und Ausfallsicherheit einer Vernetzung und ist somit Teil des
Qualitätsmanagements in der Vernetzung.
4.2.1
Bild 10: Ring-Topologie
Bild 11: Stern-Topologie
Als Vorteil dieser Topologieform ist zu werten,
dass bei Ausfall eines Endgeräts der Rest des
Netzes nicht beeinträchtigt wird (anders als beim
Ausfall des Verteilers) und das Netz leicht um
zusätzliche Endgeräte ergänzt werden kann. Allerdings wird durch den Ausfall des Verteilers die
Funktionsfähigkeit des gesamten Netzes beeinträchtigt.
4.2.3
Baum-Topologie
Eine Verbindung mehrerer Stern-Topologie-Netze
entspricht der Baum-Topologie. Es existieren Verteiler, die miteinander verbunden sind. Jedes Endgerät ist jeweils mit einem Verteiler verbunden, so
dass eine hierarchische Struktur entsteht.
31
Bild 12: Baum-Topologie
Bild 14: Teilvermaschtes Netz
Die Vor- und Nachteile dieser Topologieform entsprechen denen der Stern-Topologie. Bei hierarchisch-orientiertem
Kommunikations-verhalten
kann
die
Baum-Topologie
einen
guten
Kompromiss aus Verkabelungsaufwand und
Bandbreite liefern. Es besteht eine höhere Ausfallsicherheit, da bei Ausfall einzelner Verteiler nur ein
Teil des Netzes beeinträchtigt wird.
Hier ist der Vorteil, dass der Ausfall eines Endgeräts keine Auswirkung auf den Datentransfer
haben muss, da alternative Kommunikationswege
genutzt werden können. Diese Netzwerktopologie
wird deshalb als am Ausfallsichersten bewertet.
Hierfür ist jedoch z. T. eine sehr aufwändige Verkabelung nötig. Für die Kommunikation wird ein
Routing erforderlich, was den Aufwand und bei
entsprechender Routenwahl die Übertragungszeit
erhöht. Das Internet stellt ein Beispiel des vermaschten Netzes dar.
4.2.4
Bus-Topologie
Unter Bus versteht man das Hauptkabel, an das
alle Endgeräte angeschlossen sind. Die BusTopologie ist entsprechend Bild 13 aufgebaut.
Sind alle Endgeräte miteinander vernetzt spricht
man von einem vollvermaschten Netz (selten eingesetzt, da großer Aufwand), ansonsten handelt
es sich um eine teilvermaschte Netzwerktopologie.
4.2.6
Bild 13: Bus-Topologie
Unter bestimmten Bedingungen können alle Endgeräte übertragene Daten mitlesen, so dass sich
Einschränkungen in der Bandbreite ergeben. Des
Weiteren kann jeweils nur ein Endgerät
„sprechen“.
Zell-Topologie
Für drahtlose Netzwerke ist die typische Netzwerktopologie die sog. Zell-Topologie. Als Zelle
wird der Bereich um eine Basisstation (z.B.
Wireless Access Point) bezeichnet. In diesem Bereich ist eine Kommunikation zwischen Endgeräten
und Basisstation möglich, da die Basisstation die
Zelle abdeckt.
Die Bus-Topologie hat die Vorteile, dass der Ausfall eines Endgeräts keinen Einfluss auf den Rest
des Netzes hat und der Verkabelungsaufwand
gering ist. Nachteilig ist, dass ein Defekt des
Busses zum Ausfall des gesamten Systems führt.
4.2.5
Vermaschtes Netz-Topologie
Wird jedes Endgerät mit einem oder mehreren
anderen Endgeräten verbunden spricht man von
der Netzwerktopologie des vermaschten Netzes.
Bild 15: Zell-Topologie
31
32
4.3
Logische
Netzwerks
Topologie
des
Die logische Topologie des Netzwerks beschreibt
die Struktur des Datenflusses. Die Bezeichnung
der verschiedenen Formen entspricht den im vorherigen
Kapitel
beschriebenen
Netzwerktopologien.
Die logische Topologie eines Netzwerkes kann
sich vom physikalischen Aufbau eines Netzes
grundlegend unterscheiden. So gibt die physikalische Ebene lediglich die Konnektivitätsmöglichkeiten
der
einzelnen
Datenendeinrichtungen vor. Wie hingegen eine konkrete
Kommunikation (-shierarchie) aussieht, liegt in der
logischen Ebene verborgen. Prinzipiell können alle
Kombinationen von logischer Netzwerktopologie
und Form der Steuerungsabstimmung realisiert
werden. Im Einzellfall sind die Randbedingungen
unter Berücksichtigung der Vor- und Nachteile
sämtlicher Netzwerktopologien dafür entscheidend.
4.4
Wahl
der
Netzwerks
Topologie
des
Für
jede
Vernetzungsform
bieten
die
charakteristischen Eigenschaften der unterschiedlichen Netzwerktopologien Vor- bzw.
Nachteile, die im Folgenden zur Wahl der physikalischen Topologie des Netzwerks zusammengefasst werden.
Dabei werden als Ausschlusskriterium zunächst
die in der Regel „nicht empfohlenen Kombinationen“ aus Grundform der Vernetzung (vgl. Abschnitt 4.4.1) und Netzwerktopologie erläutert,
bevor den für den Betrieb wesentlichen Kriterien
die Netzwerktopologien zugeordnet werden.
4.4.1
Nicht empfohlene Kombinationen
Die zu verwendende physikalische Topologie
hängt stark von der Grundform der Vernetzung, die
ein Organisationsmodell der Vernetzung darstellt,
ab. Für jede Vernetzungsform werden nun die
jeweils (in der Regel) ungünstigen physikalischen
Topologien des Netzwerks dargestellt.
Lokale Vernetzung
Für die lokale Vernetzung als direkte Verbindung
mehrerer räumlich nah beisammen liegender
Systeme eignet sich nicht die Baum-Topologie. Die
Topologieform des Baumes empfiehlt sich vor
allem bei hierarchisch-orientierter Kommunikation,
was nicht dem Kommunikationsverhalten bei der
lokalen Vernetzung entspricht.
Polyzentrische Vernetzung
32
Für die aufwändige Anbindung der Systeme an
jeweils unterschiedliche Zentralen, die wiederum
miteinander verbunden sind, wird der Einsatz der
Bus-Topologie nicht empfohlen, da das Übertragungsverhalten
(alle
Endgeräte
„lesen“
sämtliche übertragenen Daten; nur ein Endgerät
kann jeweils Daten senden) nicht für die
Kommunikationsanforderungen dieser Grundform
der Vernetzung geeignet ist.
Die Zell-Topologie kann nur bei ausreichender
Reichweite der angewendeten Übertragungstechnik (siehe Abschnitt 7.4) eingesetzt werden.
Monozentrische Vernetzung
Da bei der monozentrischen Vernetzung die
Steuerung von Systemen in unterschiedlichen
Zuständigkeitsbereichen von einer Zentrale durchgeführt wird, ist für diese Vernetzungsform die
Ring-Topologie nicht einzusetzen, da hier
sämtliche Endgeräte mit identischen Rechten auf
das Netzwerk zugreifen können, was nicht dem
Kommunikationsverhalten dieser Grundform der
Vernetzung entspricht.
Auch hier ist vor einer möglichen Wahl der ZellTopologie die ausreichende Reichweite der
einzusetzenden Funkübertragung zu prüfen.
Mischformen der Vernetzung
Bei dieser Vernetzungsform wird der Einsatz der
Bus-Topologie nicht empfohlen, wenn sämtliche
Endgeräte die Gesamtheit der übertragenen Daten
lesen sowie jeweils nur ein Endgerät Daten
senden kann.
Die Verwendung der Zell-Topologie hängt wiederum von der Reichweite der Funkübertragung ab.
4.4.2
Entscheidungshilfe
Wesentliche Kriterien bei der Wahl geeigneter
physikalischer Topologien sind die bei Vernetzungen relevanten Szenarien des Ausfalls von Endgeräten und die Möglichkeit der Integration zusätzlicher Endgeräte. Ausgehend von diesen
Betreiberanforderungen
werden
deshalb
in
folgender Tabelle diese wesentlichen Eigenschaften der physikalischen Topologien zusammengefasst.
33
Ring / Linie
Stern
Baum
Bus
Vermaschtes
Netz
Zelle
Physikalische Topologie
des Netzwerks
Ausfall Endgerät
–
+
+
+
+
+
Ausfall Verteiler /
Basisstation/ Bus
x
–
–
–
x
–
Zusätzliches Endgerät
–
+
+
+
+
+
Installationsaufwand
–
–
o
o
o
–-
Erweiterungsaufwand
o
o
+
+
o
o
Kriterium
Legende
unkritisch
+
kritisch
–
neutral
o
nicht relevant
x
Tabelle 5: Kriterienübersicht zur Wahl der physikalischen
Netzwerktopologie
Durch eine Gewichtung und damit Priorisierung der
einzelnen Kriterien kann die voranstehende
Tabelle für unterschiedlichste Anwendungsfälle
eine Entscheidungshilfe bei der Wahl der
physikalischen Netzwerktopologie darstellen.
33
34
5 Referenzierungsmodelle
Durch Referenzierungsmodelle soll die eindeutige
Identifikation und Definition von verkehrstechnischen Objekten sichergestellt werden. Sie
stellen somit eine wesentliche Kommunikationsgrundlage dar. In der einfachsten Form kann dies
über abgestimmte Listen erfolgen. Für komplexere
Anforderungen sind jedoch angemessene logische
Modelle anzuwenden, die z. B. Verkehrsnetze mit
den Eigenschaften ihrer Elemente definieren
können. Mit koordinatenbasierten Modellen erfolgt
eine
räumliche
Beschreibung.
Dies
ist
insbesondere für die Visualisierung von Daten
erforderlich. Logische Modelle dienen der
systematischen Beschreibung der betrachteten
Objekte und ihrer Zusammenhänge. Logische und
koordinatenbasierte Modelle können kombiniert
werden.
5.1
AGORA-C
Eine mögliche Lösung der betreiberübergreifenden
Referenzierung besteht in der Verwendung einer
„On-the-Fly-Referenzierung“, die nicht auf einer
gemeinsamen Datenbasis, sondern auf Realweltinformationen wie Koordinaten oder Straßennamen aufbaut. Vom jeweiligen Versender wird
dafür aus der eigenen Datenbasis nach
bestimmten Standards eine Beschreibung der
betroffenen Örtlichkeit für den jeweiligen Fall
kodiert (on the fly). Der Empfänger kann diese
Beschreibung dekodieren und mit seiner
Datenbasis abgleichen. Anders als bei der TMCOrtsreferenzierung mit vorkodierten LocationListen, werden mit AGORA-C situationsbedingt
Ereignisort und zusätzliche Stützpunkte aus der
Kartenreferenz gelesen, kodiert und ausgesendet.
Das Empfangsgerät kann hier auch bei
unterschiedlicher Kartengrundlage den Ereignisort
bestimmen.
Ein solches Verfahren wurde 1998 im Projekt
EVIDENCE mit der ILOC (Intersection Location)Methode entwickelt und getestet. Eine ILOC ist ein
Knotenpunkt, an dem zwei oder mehrere Straßen
zusammentreffen, die unterschiedliche Namen
oder Straßennummern besitzen. Dabei wird als
Ortsangabe ein Code versendet, der auf
Realweltdaten wie Koordinaten und Straßennamen
basiert. Das empfangende System sucht eine
Entsprechung zu diesem Punkt in einem
Suchfenster. Mit diesem Verfahren wurde eine
Trefferquote von etwa 80 % erreicht. 2000 bis
2002 wurde dieses Verfahren im Projekt AGORA
erweitert, um eine höhere Genauigkeit zu erhalten.
Die dort erzielte hohe Trefferquote von 95 % war
jedoch mit einem größeren Datenumfang
34
verbunden. Durch eine weitere Verbesserung
konnte die Genauigkeit auf 98 % weiter verbessert
und dabei der Datenumfang mit jetzt etwa 34 Bytes
wieder erheblich reduziert werden. Dieser
Standard wurde als AGORA-C 2005 spezifiziert,
wird jedoch weiter entwickelt. (WEVERS/
HENDRICKS, 2005; ERTICO, 2006 a; CORDIS,
2006).
5.2
ASB / SIB
Die auf der Anweisung Straßeninformationsbank –
ASB (BMVW, 2005) aufgebaute Straßeninformationsbank (SIB) wurde für die Ansprüche der
Straßenbauverwaltungen entwickelt und enthält
Grunddaten für das klassifizierte Straßennetz,
wurde jedoch nicht für verkehrstechnische
Anforderungen erstellt. Für den kommunalen
Bereich wird ein vereinfachtes Modell mit
reduziertem Datenumfang angewendet. Das
Modell besteht aus den Komponenten Netz und
Bestand. Die Komponente Netz enthält Informationen über das Straßennetz als Ordnungssystem für alle straßenbezogenen Informationen
über
Verwaltungsaspekte,
straßenrechtlichen
Sachverhalte sowie verkehrliche Merkmale wie
Fahrstreifen und Straßenelemente. Die Elemente
des Verkehrsnetzes sind in einem Knoten-KantenModell abgebildet.
In der Komponente Bestand wird die Straße selbst
hinsichtlich
ihres
Querschnitts,
ihres
bautechnischen Aufbaus, ihrer Verknüpfungspunkte zu den nicht klassifizierten Straßen und
Teilen ihrer Ausstattung und Einrichtungen
beschrieben.
Die in Nordrhein-Westfalen realisierte NWSIB
wurde als offenes, objektorientiertes System
konzipiert, damit das Informationssystem auch in
anderen
Umgebungen,
z.B.
in
anderen
Fachumgebungen oder anderen Bundesländern,
eingesetzt werden kann. Konsequent wurden
aktuelle, vorhandene fachliche und informationstechnologische Standards - wie der Objektkatalog
für das Straßen- und Verkehrswesen (OKSTRA)
oder das Geographical File Format (GDF)
zugrunde gelegt (STRASSEN.NRW, 2006).
35
5.3
ATKIS
Das Amtliche Topographisch-Kartographische
Informationssystem
ist
ein
Projekt
der
Arbeitsgemeinschaft
der
Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik
Deutschland (ALV). Zentrales Produkt ist das
Digitale Landschaftsmodell (DLM). Es basiert auf
dem Objektartenkatalog (ATKIS-OK), der die
Landschaft nach vornehmlich topographischen
Gesichtspunkten gliedert, die topographischen
Erscheinungsformen und Sachverhalte der Landschaft klassifiziert und damit den Inhalt der DLM
festlegt.
Der ATKIS-OK ist attributorientiert aufgebaut.
Danach wird die Landschaft nach Objektarten grob
und mit Hilfe von Attributen fein gegliedert. Dieser
Aufbau erlaubt die freie Selektion topographischer
und, soweit bereits integriert, auch anderer
fachlicher Sachverhalte. Das topologische Netz der
Straßen und Wege, Schienenbahnen und
Gewässer teilt die Landschaft, sofern die Objekte
bzw. Objektteile auf der Erdoberfläche liegen,
zunächst in Maschen auf. Diese Maschen werden
in der Regel durch flächenförmige Objekte gefüllt,
so dass jeder Teil der Erdoberfläche redundanzfrei
durch Grundflächen verschiedener Objektarten
beschrieben wird (ADV, 2006).
5.4
GDF-Karten
Kommerzielle
Karten,
die
innerhalb
des
Verkehrssektors insbesondere für die Navigation
eingesetzt werden basieren auf dem CENStandard Geographic Data File – GDF.
Entsprechend seines Anwendungsbereiches sind
die Karten routingfähig, die abgebildeten Netze
weisen auch innerorts eine hohe Erfassungsdichte
auf. Verkehrstechnische Objekte oder Attribute
sind entsprechend nicht versorgt, können aber
grundsätzlich dargestellt werden.
Die Daten sind in Schichten strukturiert. Auf dem
Level 0 entstehen die geometrischen Grundinformationen als Knoten, Kanten und Flächen
abgebildet, es handelt sich also um eine reine
Konstruktionsebene. Auf Level 1 sind die so
genannten Features versorgt. Auf dieser Ebene
werden den auf Level 0 angelegten Elementen
Eigenschaften zugeordnet. Sie werden somit zu
Objekten, die mit Attributen versehen sind. Auf
Level 2 werden so genannte Complex Features
aus Featuers gebildet, einfache Objekte können
also zu komplexeren zusammengeführt werden.
Diese komplexeren Objekte können mit weiteren
Attributen versorgt werden (ERTICO, 2006 b).
35
GDF lässt bei der Beschreibung von Objekten
neben den umfangreichen Festlegungen Freiraum
für herstellerspezifische Ergänzungen.
Beispiele für weit verbreitete kommerzielle
Kartenlieferanten auf GDF-Basis sind NavTeq,
TeleAtlas und Varta.
5.5
Georeferenzierte
Gebäudekoordinaten / Hausnummern
Eine systematisch sehr einfache, vom eigentlichen
Verkehrsnetz unabhängige Form der Georeferenzierung erfolgt über die Gebäudekoordinaten bzw. die Hausnummern. Für diese
Referenzierungsform existieren bundesweit einheitliche Datenbanken. Dieser Standard enthält
Informationen zur verwaltungstechnischen räumlichen Zuordnung (Bundesland bis Hausnummer)
und Koordinaten, jedoch keine verkehrstechnischen Attribute.
Naturgemäß kann dieses Modell nur innerorts
angewendet werden. Gegenüber netzkantenorientierten Modellen weist diese Referenzierungsform die Eigenschaft auf, dass sie punktgenau ist.
Sie wird deshalb insbesondere von der Polizei und
Rettungsdiensten, aber auch für die Verwaltung
von Baustellen angewendet.
5.6
INTREST
Bei INTREST handelt es sich um ein
„Geografisches Referenzierungssystem für intermodale Verkehrsdaten“ in Bayern (INTREST,
2006). Hier wird ein intermodaler Ansatz gewählt,
in dem alle erdgebundenen Wege für den
Transport von Personen und Gütern integriert sind.
Ziele des als Förderprojekt im Rahmen eines
Konsortialvertrages von 2001 bis 2005 durchgeführten Projektes sind die geografische
Referenzierung verkehrsrelevanter Daten und der
Aufbau
einer
verkehrsmittelübergreifenden
Datenstruktur. Da die INTREST-Datenbestände
sofort gepflegt werden und nicht von den
Aktualisierungszyklen der Lieferanten abhängig
sind, sind sie stets auf aktuellem Stand. Durch die
Funktionalität einer Austauschplattform wird ein
gemeinsamer Datenbestand mit Verkehrsbezug
erstellt. Die Offenlegung der Schnittstellen zum
INTREST-System ermöglicht es Datenabnehmern
und –lieferanten Dienste auf die digitale Karte und
Zusatzdaten aufzusetzen. Mit dem INTRESTDatenmodell
können
Daten
verschiedener
Datenstandards (OKSTRA, GDF, RDS-TMC,…)
integriert werden.
In der Datenstruktur werden folgende Gruppen
unterschieden:
36
-
Kerntopologie
-
Flächennutzung
-
Verkehrsobjekte
-
Dynamische Daten
-
Adressobjekte
-
Point of Interest (POI)
-
Administrative Gebietsobjekte
-
ÖV-spezifische Objekte.
Das technische Konzept zur Datenverarbeitung
besteht
aus
mehrschichtigen
Applikationsstrukturen, offenen Komponenten, Nutzung der
Internet-Technologie und der Anwendung serverbasierter Dienste.
INTREST
unterstützt
den
Betrieb
von
Verkehrsinfrastruktur (Baustellen, Straßennetz,
Unfallstatistik, Winterdienst, ÖV-Betrieb,…) und die
Verkehrs- und Infrastrukturplanung z.B. in
Bauämtern und Ingenieurbüros. Die GISDatenbank kann bei Kartenherstellung und
Contentaggregation (NavTech, TeleAtlas, Varta)
eingesetzt werden. Bei den in INTREST
verwendeten Karten liegt der Fokus auf der
Darstellung der Verkehrswege. Die INTRESTFunktionalität kann für Informationsdienste mit
Verkehrsbezug
(Tourismusinfo,
Verkehrsinfo,
Flughäfen, …) eingesetzt werden, so dass
Verkehrsauskünfte von Tür zu Tür mit dynamischer
Ermittlung der Haltestellen und wichtiger Punkte
ermöglicht wird. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind Pannendienste mit Lokalisierungsfunktion. Auskünfte zum nichtmotorisierten IV
sowie Park & Ride-Informationen werden u.a. in
Bayern Online eingebunden.
Im Rahmen der Vekehrsinformationsagentur
Bayern (VIB) wird das INTREST-System von
einem Betreiber übernommen, betrieben und
bedarfsorientiert weiterentwickelt.
5.7
LCL
Die Location Code List (LCL) ist die
Referenzierungsgrundlage
für
den
Verkehrswarndienst über RDS/TMC und basiert
auf der Norm EN ISO 14819-3, die die
Ortskodierung für ALERT-C festlegt. Die LCL wird
somit in großen Teilen Europas wie in Deutschland
als
Grundlage
des
Verkehrswarndienstes
eingesetzt (vgl. Kapitel 6.2.11). Für Deutschland
erfolgt die Pflege durch die Bundesländer unter
Federführung der BASt. Die Zuständigkeit
innerhalb der Länder zeigt jedoch die unterschiedlichen Anforderungen an die LCL. Während
die Pflege in einigen Ländern durch die Polizei mit
36
einem klaren Fokus auf den Verkehrswarndienst
erfolgt,
sind
in
anderen
Ländern
die
Verkehrsverwaltungen
zuständig,
die
auch
Aspekte
der
weiterführenden
Verkehrsbeeinflussung und -information berücksichtigen. Somit ist auch die Dichte des
abgebildeten Netzes insbesondere im städtischen
Bereich sehr unterschiedlich.
Grundsätzlich stellt sich die Abbildung der
komplexeren städtischen Verkehrsnetze schwierig
dar. Das Modell basiert auf einer Liste von Punkten
(Locations), denen je ein Vorgänger und ein
Nachfolger, die Art des Punktes (Kreuzung,
Anschlussstelle, Rasthof, etc.) und genau ein
kodiertes Streckensegment zugewiesen werden.
Knotenpunkte sind jeweils als Locations auf allen
am Knotenpunkt zusammenlaufenden Streckensegmenten zu codieren und über entsprechende
Querbezüge zu verlinken.
Verkehrstechnische Attribute sind in der LCL nicht
abgebildet.
Punktobjekte
sind
inzwischen
weitgehend mit Koordinaten versorgt.
5.8
OKSTRA
Der Objektkatalog für das Straßen- und
Verkehrswesen – OKSTRA ist ein umfassender
Standard, der alle Bereiche im Straßen- und
Verkehrswesen von der Planung über die
Bestandsdokumentation
bis
hin
zu
den
verschiedensten Fachinformationen mit Bezug
zum Straßennetz umfasst und einheitlich
beschreibt. Der OKSTRA wurde im Jahr 2000 vom
BMVBW für den Bereich der Bundesfernstraßen
eingeführt.
Der Objektkatalog baut auf GDF (siehe Kapitel 5.4)
auf und bietet eine bereichsübergreifende, umfassende Definition von Objekten des Straßen- und
Verkehrswesens in einer einheitlichen Modelliersprache. Anforderung an die Entwicklung war ein
Austausch von Daten zwischen verschiedenen
Fachbereichen der Straßen- und Verkehrsverwaltungen.
OKSTRA
enthält
neben
umfangreichen Daten zum Verkehrsnetz und zur
Verkehrswegeinfrastruktur auch Informationen zur
verkehrstechnischen
Infrastruktur
(Datenerfassung, statische und dynamische Beschilderung,
Lichtsignalanlagen) und Verkehrsdaten wie z. B.
Verkehrsstärke in unterschiedlichen Aufbereitungen und Geschwindigkeiten. Eine Routingfähigkeit ist mit OKSTRA nicht gewährleistet.
OKSTRA wurde für den Außerortsbereich
entwickelt. Für innerorts wird ein entsprechender,
möglichst kompatibler Standard angestrebt. Diese
Entwicklung ist Ziel des Forschungsprojekts
"Integrierte
kommunale
Verkehrsnetzdoku-
37
mentation" (FE 77.480, Forschungsprogramm
Stadtverkehr). Neben dem kommunalen Straßennetz sollen auch die Anbindungen an das überörtliche Straßennetz und ggf. weitere Verkehrsträger (z.B. der ÖPNV) berücksichtigt werden. Die
prototypischen Ergebnisse unter der Bezeichnung
„OKSTRA kommunal“ werden durch eine Testanwendung validiert (BAST, 2006).
5.9
TPEG-Loc
Aufbauend auf der DAB-Technologie entstand die
Datenübertragungsmöglichkeit TPEG (Transport
Protocol
Experts
Group).
Mittels
dieser
Digitaltechnik lassen sich beispielsweise Informationen zur aktuellen Verkehrslage, Parkraummanagement
oder
Navigation
übermitteln
(EUROPEAN BROADCAST UNION, 2003).
Verkehrs- und Reiseinformationen werden schon
lange über den öffentlich-rechtlichen Rundfunk in
Europa via Radio-, Fernseh- und Videotextkanälen
publiziert. Die TPEG-Technologie basiert auf den
Erfahrungen
mit
der
sprachunabhängigen
Technologie RDS-TMC.
Seit 1997 entwickelte die Transport Protocol
Experts Group innerhalb der Europäischen
Rundfunkunion UER/EBU und später als TPEG
Forum in einem offenen Prozess einen neuen
offenen internationalen Standard zum Aussenden
von multimodalen sprachunabhängigen Verkehrsund Reiseinformationen für eine Vielzahl von
digitalen Verteilmedien (Digitalradio DAB, Internet,
Digital Video Broadcasting DVB, usw.). Die
Meldungen werden als Zahlencodes übermittelt, so
dass sie von verschiedenen Endgeräten z.B. in
Fahrzeugen aber auch auf mobilen PDA (Personal
Digital Assistent) oder Laptops als akustische oder
grafische Meldungen ausgegeben werden können.
Die Informationen lassen sich nach den Wünschen
der Endverbraucher filtern.
1999 wurde eine Pilot−Aussendung durch die BBC
durchgeführt, 1999/2000 folgte die Standardisierung durch CEN. Das TPEG-Projekt wird von
der Europäischen Kommission für Forschung und
Entwicklung unterstützt. Testdienste mit TPEG gibt
es u. a. in Großbritannien, Deutschland, Schweden
und Korea.
Später könnte TPEG auch bei kommerziellen
Dienstanbietern für Verkehrs- und Reiseinformationen angewendet werden, z.B. mittels
Gebühren für jede empfangene Meldung oder
Serviceabonnements.
Weitere
im
Aufbau
befindliche Anwendungsgebiete für TPEG sind
Parkinformationen, Aussagen zur Verkehrsdichte
und Reisezeitvorhersagen, sowie Umweltalarmmeldungen und Wetterinformationen.
37
TPEG bietet neben Informationen zum IV auch
Informationen zum ÖV. Beide Anwendungen
nutzen dasselbe Verfahren zur Georeferenzierung.
In den meisten TPEG-Meldungen sind Informationen zur Ortsreferenzierung enthalten. Sie
werden als TPEG-Loc bezeichnet und sind
maschinenlesbar und von Menschen zu verstehen.
TPEG-Loc setzt sich aus einem vorgegebenen
Sprachcode, Koordinaten und zusätzlichen
Ortsangaben zusammen (EUROPEAN BROADCAST UNION, 2002).
Die
Partner
sind
Rundfunkanstalten
in
Deutschland (SWR, das gemeinsame Forschungsinstitut von ARD/ZDF IRT), in Schweden (SR), in
Großbritannien (BBC) und vor allem die UER/EBU,
sowie die Hersteller Alpine, Bosch/Blaupunkt,
Clarion, Grundig, Panasonic, Pioneer, SiemensVDO Automotive und Sony, außerdem die
Forschungsabteilungen CETE (Frankreich), MVA
(Großbritannien) und Renault (Frankreich).
Aufgrund einer Datenübertragungsrate von 64
kBits/s ist die TPEG-Technologie der herkömmlichen TMC-Technik überlegen.
5.10 Einsatzbereiche
Die Notwendigkeit einer gemeinsamen Georeferenzierung hängt von der gewählten Form der
und
ggf.
von
weiterführenden Anforderungen ab (vgl. Tabelle 2,
Abschnitt 3.2.5). Beim Austausch georeferenzierter
Daten stellt sich häufig das Problem, dass die
beteiligten
Partner
unterschiedliche
Referenzierungsgrundlagen verwenden. Auch
zwischen den Karten verschiedener Hersteller
treten immer Abweichungen in Geometrie und
Topologie auf. Der Aufbau und die Pflege einer
gemeinsamen Basis sind oft schwierig und
aufwändig.
Im Folgenden werden die Referenzierungsmodelle
hinsichtlich ihrer Funktionsweise (vgl. Tabelle 6)
und der Einsatzbereiche (vgl. Tabelle 7) gegliedert.
Die Einteilung der Referenzierungsmodelle in
-
koordinatenbasierte
Systeme
(Darstellung
in
geographischen
Koordinatensystemen, z.B. Gauß-Krüger,
WGS 84, UTM),
-
logische
Systeme
(Referenzierungsmodelle;
die
auf
Straßennetz-Definitionen zurückzuführen
sind und zum Routing herangezogen
werden können) und
-
gemischte
Systeme
(Verbindung
zwischen
koordinatenbasierten
und
38
logischen Referenzierungsmodellen, z. B.
digitale Karten für Navigationsdienste)
unterstützt beim Abschätzen des Aufwandes zur
Harmonisierung
unterschiedlicher
Referenzierungsmodelle bei der Vernetzung.
logisch
ASB / SIB
ATKIS
außerorts
ASB / SIB
X
ASB
teilw.
ATKIS
X
X
GDF-Karten
X
X
Georeferenzierte
Gebäudekoordinaten /
Hausnummern
X
INTREST
X
X
LCL
teilw.
X
OKSTRA
Testphase
X
TPEG-Loc
X
X
innerorts
außerorts
X
X
X
Georef.erenzierte
Gebäudekoordinaten / Hausnummern
X
INTREST
X
LCL
X
X
X
Tabelle 6: Kategorisierung der Referenzierungsmodelle
Bei AGORA-C handelt es sich um ein
Referenzierungsmodell, mit dem unterschiedliche
kommerzielle GDF-Karten aufeinander abgestimmt
werden können.
In Tabelle 7 sind für die Modelle zur Georeferenzierung
deren
Anwendungsbereiche
(MIV/ÖV, innerorts/außerorts) zugeordnet. Aus
dieser Darstellung ist ersichtlich, welche Standards
prinzipiell eingesetzt werden können und für
welche Anwendungsfälle identische Modelle
verwendet werden können.
38
innerorts
X
X
TPEG-Loc
Referenzierungsmodelle
ÖV
gemischt
GDF-Karten
OKSTRA
MIV
X
X
X
X
X
Tabelle 7: Anwendungsbereiche der Referenzierungsmodelle
Wichtig für den zuständigkeitsübergreifenden
Datenaustausch
unter
Einsatz
der
stark
integrierten Steuerung (SI) oder der eigenständigen Steuerung mit Abgleich ist die Kenntnis
der verwendeten Georeferenzierungsmodelle.
Werden identische Standards eingesetzt, sind hier
keine Probleme zu erwarten. Voraussetzung ist,
dass alle beteiligten Partner ihre Grundlagendaten
auf aktuellem Stand halten und relevante
Änderungen den beteiligten Partnern mitgeteilt
werden. Hier sind geeignete Pflege- und
Austauschmechanismen abzustimmen.
Im Falle abweichender Georeferenzierungsgrundlagen
sind
grundsätzlich
verschiedene
Lösungswege vorstellbar, die im Einzelfall zu
prüfen und zu bewerten sind:
-
Ein
Partner
übernimmt
die
Georefenzierung vom anderen Partner.
Wenn bei beiden Partnern Lösungen
vorhanden sind, die in das jeweilige
Gesamtsystem integriert sind, werden
dadurch umfangreiche Anpassungen
erforderlich. Ggf. ist außerdem zu prüfen,
ob Lizenzgebühren anfallen.
-
Beide
Georefenzierungsgrundlagen
können Überschneidungen enthalten, die
für eine gemeinsame Referenzierung
geeignet sein können. So können zum
Beispiel LCL-Locations in GDF-Karten
versorgt sein.
39
-
Beide Partner können eine gemeinsame
Referenzierung
aufbauen,
die
die
Anforderungen aller beteiligten Partner
erfüllt, so dass die jeweilige Kompatibilität
zum Gesamtsystem gesichert werden
kann. Aufbau und Pflege einer solchen
Georeferenzierungsgrundlage
sind
jedoch
sehr
aufwändig,
die
Wirtschaftlichkeit ist kritisch zu prüfen.
-
Wenn keine Schnittmenge der Lösungen
besteht
und
eine
umfassende
gemeinsame Lösung als zu aufwändig
beurteilt wird, kann eine Schnittmenge
generiert werden, d. h. es wird ein
einfaches Referenzierungsmodell abgestimmt, das in die bestehenden Lösungen
der beiden Partner integriert wird.
-
Ggf. ist die Notwendigkeit einer
gemeinsamen Georeferenzierung zu
hinterfragen und z. B. zu prüfen, ob sie
durch den Einsatz einer strategiebasierten Steuerung umgangen werden
kann.
Die hier für zwei Partner dargestellten
Erläuterungen gelten bei mehreren Partnern
entsprechend.
39
40
6 Systemarchitekturen
und
6.1
Allgemeines
Die Systemarchitektur beschreibt die Struktur
eines Systems und das Zusammenspiel aller
vorhandenen Komponenten. Derzeit existieren
national und international unterschiedliche und
unterschiedlich weit präzisierte Beschreibungen.
Sie betreffen entweder Teilaspekte eines
vernetzten Verkehrssystems oder umfassende
Gesamtbetrachtungen. Die Beschreibungen sind
teils proprietär durch Systemhersteller entwickelt
und/oder betrieben, teils von Anwenderseite
vorangetrieben. Einige Lösungen besitzen den
Status
eines
Standards,
andere
Empfehlungscharakter und dritte befinden sich
(noch)
im
eher
konzeptionellen
Status
grundlegender, allgemeiner Ansätze. Die im
Folgenden
dargestellten
Systemund
Kommunikationslösungen geben einen Überblick
über den aktuellen Stand, soweit für die
Zielsetzung des Leitfadens relevant.
6.2
6.2.1
Bestehende Lösungsansätze
Bundeseinheitliches
Basissystem
VRZ-Software-
Durch die Auftragsverwaltung nach Artikel 90,
Absatz 2, des Grundgesetzes werden die
Verkehrsrechnerzentralen des Bundes durch die
Bundesländer realisiert. Dies hat in der Praxis zu
herstellerabhängigen,
geschlossenen
Einzellösungen geführt, die jeweils neu entwickelt
wurden. Um die Herstellerabhängigkeit zu
vermeiden und eine transparente, vergleichbare
und kostengünstigere Entwicklung von Verkehrsrechnerzentralen zu ermöglichen, ist die Forderung
nach der Erarbeitung einer Musterausschreibung
für
Verkehrsrechnerzentralen
des
Bundes
entstanden (STINNER, 2003).
Vor diesem Hintergrund hat der Bund-/ LänderArbeitskreis "Verkehrsrechnerzentralen" (AK VRZ)
unter Federführung der BASt die Spezifikationen
für ein Basissystem einer bundeseinheitlichen
Verkehrsrechnerzentrale erarbeitet. Auf der Basis
dieses Konzeptes und auf Grundlage des MARZ
werden Anwenderforderungen, Systemarchitektur,
Technische Anforderungen, Softwarearchitektur
und Prüfspezifikationen sowie Beschreibungen der
Schnittstellen und des Datenkataloges in Form von
V-Modell-Dokumenten für zur Ausschreibung und
Implementierung von Verkehrsrechnerzentralen
erstellt.
40
Danach ist für die zukünftige Struktur der
Verkehrsrechnerzentralen ein modularer Aufbau
mit einheitlichen Schnittstellen zwischen den
Softwareeinheiten und einem Datenverteiler als
Kernkomponente vorgesehen. Die gewählte
modulare Struktur ermöglicht, dass sich mehrere
Hersteller an der Realisierung beteiligen und sich
dabei auf ihren jeweiligen Kernbereich konzentrieren können (BASt, 2006).
Alle Applikationen auf unterschiedlichen Hardwareeinheiten eines Systems kommunizieren nur über
den Datenverteiler miteinander. Alle Applikationen
des Systems besitzen somit eine definierte
Schnittstelle zum Datenverteiler. Der Austausch
mit externen Systemen erfolgt über gesonderte
Schnittstellen in einem Modul „Kommunikation mit
externen Stellen (KEx)“ (KNISS ET AL., 2005).
Durch die Realisierung des bundeseinheitlichen
VRZ-Software-Basissystems in JAVA und die
Veröffentlichung unter der General-Public-Licence
(GPL) wird eine möglichst weite Verbreitung des
Systems angestrebt.
6.2.2
CALM
Im ISO TC 204 (vgl. Anhang) CALM wird ein
Kommunikationsstandard entwickelt, der bei
Kommunikationsschnittstellen
zwischen
Fahrzeugen sowie zwischen Fahrzeug und
straßenseitiger Infrastruktur gilt. CALM ist ein
Akronym, das sich aus „Communication Airinterface
Long
and
Medium
range“
zusammensetzt.
Die Kommunikation kann mittels aktivem Infrarot,
Mikrowelle und Mobilfunk ausgeführt werden
(ISO/TC 204, 2007).
6.2.3
DATEX / DATEX 2
Für den Datenaustausch zwischen Verkehrszentralen in Europa (TIC2TIC) wurde auf europäischer
Ebene DATEX entwickelt. DATEX ist im so
genannten DATEX Data Dictionary (ENV
13106:2000) sowie der DATEX-Net Specifcation
(ENV 13777) beschrieben. Formal besitzt DATEX
nur den Status des Pre-Standards und wurde in
Deutschland
nicht
als
Norm
eingeführt.
Problematisch erwiesen sich unter anderem
Defizite in der Interoperationalität durch Uneindeutigkeiten im Datenmodell und die Nutzung von
ISDN zur Datenübertragung, was zu hohen
Betriebskosten führte (ISDN ist durch DATEX nicht
vorgegeben, hat sich aber in der Umsetzung
etabliert). Dementsprechend wurden DATEXSchnittstellen nicht im ursprünglich angestrebten
Umfang realisiert und betrieben (CENTRICO SWG
4, 2004).
41
Insbesondere
um
den
Forderungen
der
Europäischen Kommission nach einer Förderung
des Datenaustausches mit den privaten Anbietern
von Verkehrsdiensten auf europäischer Ebene
nachzukommen, wurde im euroregionalen Projekt
Centrico der sogenannte OTAP (Open Travel Data
Access Protocol) entwickelt und als Demonstrator
realisiert. Für das Encoding wird XML vorgegeben,
der Datenaustausch erfolgt über Internet (HTTP,
TCP/IP) (CENTRICO, 2004).
Ebenfalls vor dem Hintergrund der zögerlichen
Umsetzung von DATEX wurde von der Europäischen Kommission, vertreten durch das
Directorate-General for Energy and Transport (DG
TREN), die Entwicklung von DATEX 2 beauftragt.
Ziel von DATEX 2 ist die Entwicklung eines praxistauglichen, anerkannten europäischen Standards
zum Austausch von Verkehrsinformationen
zwischen Zentralen. Mit DATEX 2 soll das DATEXDatenmodell
erweitert
werden
und
eine
Anpassung an moderne Techniken und Standards
wie z. B. XML und die Modellierung in UML
erfolgen. Ausgehend von der Datenbibliothek
ENV13777:
2000
wurde
festgelegt,
wie
Verkehrsinformationen ausgetauscht werden. Die
Übertragung
wurde
plattformunabhängig
modelliert. DATEX 2 modelliert zunächst konkrete
Implementierungen für die Plattformen HTTP und
Webservices.
Die Arbeitspakete konnten vom beauftragten
sogenannten D2-Konsurtium nicht abschließend
bearbeitet werden. Die offenen Arbeitspakete
wurden deshalb im Rahmen der euroregionalen
Projekte weitergeführt, die erste stabile Version 1.0
wurde Ende 2006 auf der DATEX-Website
www.datex2.eu veröffentlicht.
Hier ist insbesondere das sogenannte „low cost
profile“ zu nennen, das ergänzend zu dem
umfassenden, regulären DATEX-Profil (regular
profile) als vereinfachtes, praxisorientiertes Profil
entwickelt wurde. Dieses Profil entspricht für den
Datenaustausch
dem
OTAP
und
wurde
dementsprechend von Centrico erarbeitet. Es
basiert auf einer Client-Server-Kommunikation und
verwendet das HTTP/1.1-Protokoll (CENTRICO
SWG 4, 2005).
Die Anerkennung von DATEX 2 als europäischer
Standard durch CEN wird angestrebt. Die weitere
Bearbeitung erfolgt im Rahmen des EasywayProgrammes der EU.
41
6.2.4
FRAME
Ohne ein einheitliches europäisches ITS
Rahmenwerk besteht das Risiko, dass Produkte
entwickelt werden, die nicht mit anderen
kompatibel sind. Um die Entwicklung von ITSTechnologien in Europa koordiniert voranzutreiben
wurde die einheitliche europäische ITS-Rahmenarchitektur FRAME (FRamework Architecture
Made for Europe) definiert (FRAME, 2006).
Es werden technische und organisatorische Details
festgelegt ohne zu strikte Vorgaben hinsichtlich
Design oder Vorhaben einzelner Länder, Regionen
oder Hersteller zu machen.
Die erste europäische ITS-Rahmenarchitektur
wurde im November 2002 im Rahmen des von der
Europäischen Union geförderten Projekts KAREN
erstellt. Das Nachfolgeprojekt FRAME (Laufzeit
2001 bis 2004) baut auf den Ergebnissen des
KAREN-Projekts auf. Die FRAME-Projekte werden
als Teil des 5th Framework ITS Programme durch
die
Europäische
Kommission
DG
Informationsgesellschaft finanziert.
Die Vorgaben der europäischen Rahmenarchitektur können von den EU-Mitgliedsstaaten
als Grundlage für lokale, regionale und nationale
ITS-Architekturen verwendet werden. Folgende
Gruppen können dabei von einheitlichen ITSArchitekturen profitieren:
Nationale, regionale und städtische Behörden,
öffentliche Verkehrsbetriebe, Fracht- und FlottenManager, Service-Anbieter, Reiseinformationsanbieter, ITS-Hersteller und Privatreisende.
Es ist beabsichtigt, dass alle EU-Mitgliedsstaaten
und Länder, die die im Rahmen von FRAME
entwickelte
ITS-Rahmenstruktur
anwenden
möchten, bei der Umsetzung unterstützt werden
(FRAME, 2004a).
Folgender Nutzen kann durch die Anwendung
eines standardisierten ITS-Rahmenwerks erwartet
werden:
-
Kompatibilität und Konsistenz
der
Informationen für den Endnutzer, so dass
unabhängig vom verwendeten Medium
und Endgerät dieselben Informationen
ausgegeben werden.
-
Reisende und Flottenplaner können
Fahrten, auch bei Verwendung unterschiedlicher Verkehrsmittel, wirtschaftlich
planen und durchführen.
-
Es soll ein Forum zum fachlichen
Erfahrungsaustausch aller Beteiligten in
42
Meetings, Workshops und sonstigen
Veranstaltungen gegeben werden.
-
Es soll eine Kompatibilität von Geräten
mit unterschiedlicher Infrastruktur erreicht
werden, so dass z.B. Fahrer ihre im
Fahrzeug
installierten
Geräte
für
elektronische Bezahlsysteme in ganz
Europa nutzen können.
-
Behörden unterschiedlicher Ebenen und
Länder wird es ermöglicht, länderübergreifende Planungen vorzunehmen.
-
Aufbau eines einheitlichen Marktes für
kompatible Services und Geräte.
Die Planung der Systemarchitektur wird von
FRAME durch eine 6-teilige Dokumentation
unterstützt. Hier werden Hinweise zur Organisation, Umsetzung, Infrastruktur, Komponenten,
Risikoanalyse
und
Kosten-Nutzen-Bewertung
gegeben.
Als Grundtypen für nationale oder regionale
Systemarchitekturen wurden die „Rahmenarchitektur“ und die „definierte“ Architektur festgelegt.
Die Rahmenarchitektur wird durch die Bedürfnisse
des Interessenten und funktionelle Rahmenbedingungen festgelegt. Die Nutzer legen die
physikalischen Details mit Hilfe der FRAMEDokumentation fest. Die definierte Architektur
enthält zusätzlich zu den Nutzeranforderungen und
den funktionellen Details u. a. Angaben zu der
physikalischen Ebene und der Kommunikation.
Somit ist die Rahmenarchitektur die flexiblere
Version, die sich in der Anwendung aber aufwändiger gestaltet als die definierte Architektur.
Zusätzlich wurde ein Entwurfstool erstellt, mit
dessen Hilfe die Planung einer Systemarchitektur
unterstützt wird (FRAME, 2004b).
FRAME entspricht nicht dem Status eines
Standards, sondern vielmehr einer Empfehlung.
6.2.5
GATS
Der De-facto-Standard GATS (Global Automotive
Telematics Standard) stimmt Telematik-Endgeräte
und Dienstezentralen aufeinander ab.
Diese Kommunikation ist meldungsorientiert, so
dass sich die paketorientierten GSM-Mobilfunknetze für den Datenaustausch anbieten. GATS
ist unabhängig von Technologien und Netzen, er
entspricht im Aufbau einer Client-Server-Architektur, die bidirektionale Kommunikation über
Mobilfunknetze ermöglicht.
42
GATS beinhaltet die erforderlichen Protokolle,
schematisierte Ablaufspezifikationen einzelner
Telematikdienste,
technische
Schnittstellenbeschreibungen und Decodiertabellen. Folgende
Schichten werden im GATS Protocol Stack
definiert:
-
Transport Protocol: übermittelt Adressierungen, bringt Nutzdaten in Paketform,
-
Conditional
Access
IT-Sicherheit,
-
Application
Data
Protocols:
dienstespezifische Kodierung der Anwendungsmeldungen.
6.2.6
and
Security:
Herstellerspezifische Standards
Des Weiteren existieren auf dem Gebiet der
Architekturen
und
diverse herstellerspezifische Standards, die im
Rahmen dieses Projekts jedoch nicht explizit
berücksichtigt werden.
6.2.7
MARZ und TLS
Die Architektur für die Verkehrsdatenerfassungsund Verkehrsbeeinflussungsanlagen auf Bundesfernstraßen baut auf den Funktionsebenen
-
Verkehrsrechnerzentrale (VRZ),
-
Unterzentrale (UZ) und
-
Streckenstation (SS) mit Steuermodulen
(SM) und Eingabe-/ Ausgabekonzentratoren (EAK) einschließlich Datenerfassungsgerät (DEG) und Datenausgabegerät (DAG)
auf. Umfangreiche verbindliche Anforderungen an
die
Funktionen
und
Schnittstellen
dieser
Funktionsebenen sind entsprechend im Merkblatt
für die Ausstattung von Verkehrsrechnerzentralen
und Unterzentralen – MARZ 99 (BASt, 1999) und
in den Technischen Lieferbedingungen für
Streckenstationen – TLS (BASt, 2002) enthalten.
Die Kommunikation zwischen den Ebenen erfolgt
über den Fernbus zwischen der Verkehrsrechnerzentrale und der Unterzentrale, dem Inselbus
zwischen der Unterzentrale und der Streckenstation sowie dem Lokalbus innerhalb der
Streckenstation zwischen den Steuermodulen und
den
Ein-/Ausgabe-konzentratoren.
Mit
den
Vorgaben dieser Regelwerke soll sichergestellt
werden, dass auch Geräte unterschiedlicher
Hersteller einen weitgehend identischen Leistungsumfang aufweisen und damit auch im Wettbewerb
miteinander vergleichbar sind.
In den TLS wird festgelegt, welche Datenarten
erhoben werden. Neben den Kurzzeitdaten, die
43
unmittelbar der Verkehrsbeeinflussung dienen,
werden für statistische Zwecke Langzeitdaten
erfasst. Als Kurzzeitdaten werden fahrstreifenbezogen Verkehrsstärken und Geschwindigkeiten
ermittelt. Für diese Kenngrößen werden Aggregationsvorschriften dargestellt. Der Dateninhalt ist
jeweils definiert, z. T. sind Formeln zur
Berechnung der jeweiligen Dateninhalte angegeben.
für Kommunikationsmedien wie ISDN oder
Lichtwellenleiter so definiert, dass die Schichten 2,
3 und 7 davon unabhängig bleiben. Mit diesen
Festlegungen
können
leistungsfähigere
Übertragungsmedien in die TLS-Welt integriert
werden („TLS über neue Medien“). Weiterhin wird
die Integration von TCP/IP-Netzwerken ermöglicht,
so dass heterogene Netze betrieben werden
können („TLS over IP“).
Die Kommunikation zwischen den Funktionsebenen von VBA erfolgt über eine Bus-Topologie.
Diese Ansätze werden auch bei der derzeitigen
Fortschreibung der TLS in Deutschland berücksichtigt. Darüber hinaus spielen weitere Aspekte
bei der Fortschreibung eine Rolle. So müssen die
gemäß TLS erfassten Informationen an Dritte, wie
z. B. Tunnelleitzentralen, Landesmeldestellen,
Verkehrsinfozentralen
oder
ausländische
Verkehrszentralen weitergegeben werden können.
Daraus erwächst die Notwendigkeit einer übergreifenden Kommunikationsarchitektur, die den
Datenaustausch zwischen den beteiligten Stellen
unterstützt. Derzeit werden die TLS-Nutzdaten
durch die Kodierung beschrieben und sind damit
implementierungsabhängig. Die Daten stützen sich
außerdem nicht auf ein fest definiertes
Datenmodell. Zurzeit wird im Auftrag der BASt das
Projekt „Zukünftiger Aufbau der Verkehrsleittechnik
gemäß den technischen Lieferbedingungen für
Streckenstationen“
FE
03.367/
2003/IRB
bearbeitet. Ziel dieses Projektes ist die
Entwicklung eines Konzeptes für den Einsatz einer
implementierungsunabhängigen, standardisierten
Datenbeschreibungssprache zur Beschreibung der
in den TLS behandelten Daten und die Umsetzung
dieses Konzeptes. Die Ergebnisse liegen noch
nicht vor, werden aber ggf. in diesem Forschungsvorhaben berücksichtigt.
Auf Ebene der Streckenstationen werden drei
Schnittstellen festgelegt:
-
EAK − SM (Lokalbus): RS 485, Übertragungsgeschwindigkeit 9600 bit/s,
-
SM − Modem (Inselbus): V 24 / V 28,
1200 bit/s,
-
Modem − Übertragungsleitung (Inselbus):
busfähig mit 1200 bit/s.
Außerdem ist eine Service-Schnittstelle für ein
Handterminal sowie optional eine Rechnerschnittstelle vorzusehen.
Die Vorgaben zu den Übertragungsprozeduren
basieren auf dem OSI-Referenz-Modell (siehe
Abschnitt 7.2), wobei sich die Ausführungen der
TLS auf die OSI-Schichten 2, 3 und 7
konzentrieren. Ausführliche Vorgaben zu den
Übertragungsprotokollen dieser Schichten sowie
zur Adressierung auf OSI 7 sind in den Anhängen
4 bis 6 der TLS dargestellt.
In der TLS wird das IEC TCP 103 Standard
Protokoll verwendet, welches die in IEC 60870 5 1
(Übertragungsformate) definierte Formatklasse FT
1.2 (mit den Eigenschaften Hammingdistanz 4,
asynchron,
byte-orientiert,
unsymmetrische
Übertragungsprozedur) nutzt. Alle Daten sind binär
kodiert. Die Abfrage geschieht durch reines Polling
(SS Æ Detektor), die Werte werden i.d.R. im 1Minutenintervall vom Detektor zur SS übertragen.
Semantik und Syntax werden in der TLS vorgeschrieben
(DE-Block-Struktur),
die
BytePositionierung hängt vom Messwertformat (8-/16Bit) und dem Meldungstyp ab. Neben dem
Wertebereich sind in der TLS auch Default-Werte
definiert.
Die TLS kommt inzwischen auch auch in anderen
Ländern zum Einsatz, z. B. in Österreich, Russland
und China. In Österreich wurden entsprechende
technische Entwicklungen und einiger Landesspezifika wie z. B. einer bundesweiten Zentrale
erweitert. Im Planungshandbuch der ASFINAG
(ASFINAG, 2005a und b) wird die OSI 1-Schicht
43
Die Vorgaben im MARZ bauen auf den TLS auf.
Das MARZ liefert die Vorschriften für die Aufbereitung der Daten sowie für die Ermittlung der
Schaltvorschriften der Verkehrsbeeinflussungsanlagen in den Unterzentralen und der Verkehrsrechnerzentrale. Die Dateninhalte werden im
MARZ mitsamt Berechnungsformeln und DefaultParameterwerten definiert, es werden keine
Angaben zum Wertebereich geliefert. Da i. d. R.
gemäß TLS übertragene Daten in Berechnungen
veredelter Werte einfließen, sind z. T. die
Wertebereiche
der
Rohwerte
gem.
TLS
maßgebend.
Für die internen Systemschnittstellen fordert das
MARZ die Anwendung von bestehenden
Standards. Benannt werden:
-
TCP/IP als Netzwerk- und Transportprotokoll,
44
-
SQL für Datenbankzugriffe,
-
Ethernet als LAN-Technologie.
TLS und MARZ sind per Rundschreiben des
Bundesministeriums eingeführt und stellen somit
einen verbindlichen Standard für den Bereich der
Bundesfernstraßen dar.
6.2.8
NTCIP basiert auf einem Schichtenmodell, das von
OSI abgeleitet ist, aber auf fünf Schichten (Information, Application, Transport, Subnetwork und
Plant) reduziert ist. Vorhandene Internetstandards
werden nach Möglichkeit aufgegriffen (z. B. SNMP,
CORBA, FTP), es werden aber auch spezifische
Standards entwickelt.
OCIT
Für
innerstädtische
Verkehrstelematikanwendungen wurde die offene Schnittstelle OCIT (Open
Communication Interface for Road Traffic Control
Systems) entwickelt (OTEC, 2002).
Als aktueller Stand der Technik werden OCITfähige
Systeme
mit
OCIT-Schnittstellen
angeboten, so dass mittlerweile bei Lichtsignalsteuergeräten, Lichtsignalsteuerungszentralen und
Verkehrsingenieurs-Arbeitsplätzen die Möglichkeit
der Herstellermischung gegeben ist.
Die OCIT-Gruppen gliedern sich in die Anwenderund die Anbieter-Ebene. Der Anwender-Ebene
gehören der VIV (Verband der Ingenieurbüros für
Verkehrstechnik) und die OCA an. Sie erstellen die
Empfehlungen, bzw. Anforderungen für städtische
Betreiber. Zur Ebene der Anbieter gehören die
ODG (Zusammenschluss von Signalbaufirmen)
und
OTEC
(Arbeitsgemeinschaft
von
Komponenten-Herstellern
mit
den
Arbeitsbereichen Applikationen, Datenhaltung und
Feldgeräte), die gemeinsam OCIT-Definitionen
44
existieren
folgende
-
OCIT-Instations, sind standardisierte
Schnittstellen
zwischen
zentralen
Komponenten und Systemen.
-
OCIT-Outstations,
die
Schnittstellen
zwischen Zentrale und Feldgeräten (z.B.
Lichtsignalsteuergeräte,
Verkehrsmessstellen, Anzeigen) definieren. Von der Feldebene zur Zentrale
werden Meldungen und Rohdaten (Messdaten, ÖPNV-Telegramme, Prozessdaten
des Steuerverfahrens) übertragen. Von
der Zentrale in Richtung Feldebene wird
gesteuert und die Fernversorgung
durchgeführt (ODG, 2004).
-
OCIT-LED
legt
die
Schnittstellen
zwischen Feldgerät und LED-Signalgebern fest.
NTCIP
Das „National Transportation Communication for
ITS Protocol – NTCIP“ (AASHTO et al., 2002) ist
ein US-amerikanischer nationaler Kommunikationsstandard für Verkehrsmanagementsysteme.
Es wird im europäischen Raum nicht angewendet,
soll hier aber kurz beschrieben werden, da es im
Gegensatz zu den in Deutschland verwendeten
Standards alle Verkehrsbeeinflussungssysteme
innerorts und außerorts umfasst und sowohl den
MIV als auch den ÖV einschließt. Nicht
berücksichtigt sind individuelle Informationssysteme. Es wird unterschieden zwischen der
Zentralen-Geräte-Kommunikation (center-to-field,
C2F) und der Kommunikation zwischen Zentralen
(center-to-center, C2C).
6.2.9
festlegen.
Es
Komponentenklassen:
Des
Weiteren
ist
eine
direkte
Nachrichtenübermittlung zwischen Lichtsignalsteuergeräten möglich. Dabei können OCIT-fähige
Datenerfassungsgeräte, Schildersteuerung und
Lichtsignalsteuergeräte zu einem OCIT-Outstations-Netzwerk verbunden werden. Dieses
Netzwerk wird wiederum mit dem OCIT-Instations
Netzwerk verbunden.
Über die OCIT-Instations Schnittstellen werden
Daten (Archivdaten, archivierte Messwerte,
Versorgungsdaten etc.) in das angeschlossene
System übertragen und verarbeitet. Es lassen sich
die OCIT-Instations VD-LSA, eine Schnittstelle zu
Verkehrsingenieurs-Arbeitsplätzen
und
der
Versorgung von Lichtsignalsteuergeräten, sowie
die OCIT-Instations PD-LSA (Schnittstelle zu
Funktionsund
Qualitätsanalysesystemen)
unterscheiden
Innerhalb eines OCIT-Outstations-Netzwerks und
zu einer Zentrale mit OCIT kann die
Datenübertragung
mittels
Kabel
(Modem),
Mobilfunk
(GSM),
Telefon
(ISDN)
und
Lichtwellenleiter LWL (ATM) realisiert werden. Die
Modellfunktionen
der
OCIT-Instations
(VIArbeitsplatz,
Verkehrssystemmanagement,
Qualitätsanalyse, Adaptive Netzsteuerung und
Vernetzung von Zentralen) und die Übertragung zu
der mit OCIT ausgerüsteten Zentrale kann mittels
LAN, WAN und weiterer Kommunikationsdienste
geschehen. Außerdem besteht die Möglichkeit der
Fernversorgung,
indem
herstellerspezifische
Planungsdaten über den Systemzugang (LAN) und
die OCIT-Instations an die jeweiligen Geräte der
Hersteller im Feld versendet werden können.
45
In OCIT-Outstations wird TCP/IP eingesetzt,
dieses Protokoll ist unabhängig von der
physikalischen Datenübertragung und gewährleistet eine sichere Datenverbindung.
In OCIT wurde ein eigenes Übertragungsprotokoll
der Anwenderebene entwickelt: das „Basis
Transport Paket Protokoll Layer“ (BTPPL) kann mit
den Internet-Standards koexistieren. Da BTPPL
nur einen kleinen Datenoverhead besitzt, sind
Kabelverbindungen mit eingeschränkter Übertragungsleistung typische Einsatzbereiche.
In OCIT wird das OSI-Referenzmodell (siehe
Abschnitt 7.2) eingesetzt. Das OCIT-Protokoll
BTPPL ist in den Schichten 7 bis 5 angesiedelt. In
den Schichten 4 und 3 sind zusätzlich die
Standard-Protokolle UDP, TCP und IP. Die
Schichten
2
und
1
entsprechen
dem
Übertragungsprofil
für
Punkt-zu-PunktVerbindungen auf festgeschalteten Übertragungswegen.
BTPPL kann mittels TCP/IP über verschiedene
Übertragungswege kommunizieren.
Zur OCIT-Datenübertragung zwischen Feldgeräten
und Zentralen geeignete Übertragungsmedien sind
die so genannten OCIT-Übertragungsprofile
(Festlegungen zu Systemfunktionen, Art der
Übertragungsmedien
und
-geräte,
Mindestanforderungen an Übertragungsleistung,
Leitungseigenschaften
u.
a.).
Um
zur
Kommunikation nicht in OCIT standardisierte
Übertragungsprofile einzusetzen, müssen Anpassungen an Hard- und Software der Steuergeräte
und Zentralen vorgenommen werden.
Bei Erweiterung um OCIT-Daten und der
Harmonisierung
von
Gebieten
kann
der
Feldbestand über herstellerspezifische OCITGerätevorsätze trotzdem in die OCIT-Kette
eingebunden werden. Zusätzlich bestehen bei den
OCIT-Instations Schnittstellen zum Feldbestand
ohne OCIT.
Die Übertragungssicherung erfolgt über folgende
Maßnahmen:
-
SHA-1 Algorithmus: 24-bit- Passwortschutz gegen unberechtigten Zugriff
-
Prüfsummenbildung
-
Sicherungen der TCP/IP Transportebene
-
bessere Bitfehlerrate (BER) als 10-8.
Störungen in der Übertragung werden durch das
Fehlen von Telegrammen erkannt. Zur weiteren
Störungserkennung sind in OCIT-Outstations keine
Funktionen des Übertragungsgerätes (z.B. Träger45
überwachung) geplant. Beim Erkennen einer
Übertragungsstörung wird auch ein „Netzausfall“
als Ursache erkannt, genauere Unterscheidungen
der Störungen können nicht sofort durchgeführt
werden. Erst nach Störungsbeseitigung kann die
Störungsursache aus den im Gerätearchiv
gespeicherten Meldungen abgeleitet werden.
Die OCA entwickelt über den heutigen OCITUmfang hinausgehende Instations-Schnittstellen,
die so genannten OTS-Instations (Open Traffic
Systems-Schnittstellen). Mit Industrieunternehmen
im Rahmen des BMBF-VM 2010-Projekts
„Düsseldorf in Motion“ werden die Schnittstellen
entwickelt und publiziert.
OCIT ist eine Entwicklung der System- und
Anlagenanbieter und kein verbindlicher Standard.
6.2.10 VDV-Schnittstellen
Der Verband deutscher Verkehrsunternehmen
(VDV) hat in Kooperation mit dem BMVBW
Schnittstellen zum Datenaustausch erarbeitet.
In der VDV-Schrift 453 "Integrationsschnittstelle
Rechnergestützter Betriebsleitsysteme" (VDV,
2005a) wird die Gestaltung der Schnittstellen zum
Datenaustausch zwischen Rechnergestützten
Betriebsleitsystemen (RBL) festgelegt. Dabei soll
der Datenaustausch zwischen unterschiedlichen
Verkehrsunternehmen
und
ggf.
Herstellern
standardisiert werden. Die VDV-Schrift wurde im
Rahmen des BMVBW-Forschungsprojektes Stadtverkehr (FOPS) unter Mitarbeit der Firmen BLIC
und IAV, sowie der RBL-Industrie und Verkehrsunternehmen erarbeitet.
Im sog. Abonnementverfahren, bei dem nach dem
Client-Server-Modell ein Server dem Client
ereignisorientiert Daten zur Verfügung stellt, sollen
folgende Anwendungen realisiert werden:
-
Anschlusssicherung 'ANS' (minimale
Wartezeiten bei Umsteigevorgängen im
gesamten Netz)
-
Dynamische Fahrgastinformation 'DFI'
(Anzeige von Fremdfahrten an eigenen,
gemeinsam bedienten Haltestellen)
-
Visualisierung von Fremdfahrzeugen
'VIS'
(unterstützt
Mitarbeiter
der
Leitstellen bei der Beobachtung und
Disposition fremder Fahrzeuge im
eigenen RBL)
-
Allgemeiner Nachrichtendienst 'AND'
(Austausch betrieblicher Informationen
zwischen Mitarbeitern der beteiligten
Leitstellen) (VDV, 2006)
46
Zur Kommunikation werden die StandardTechnologien XML und HTTP genutzt. Jene RBL,
die eine Anschlusssicherung durchführen sollen,
werden direkt verbunden. Dabei werden nur die
Informationen zur Fahrplanlage zwischen den RBL
übertragen, die den aktuellen Anschluss betreffen.
Die VDV-Schrift 454 „Integrationsschnittstelle
Rechnergestützter Betriebsleitsysteme: Fahrplanauskunft“ (VDV, 2005b) legt eine Schnittstelle für
die Übertragung von Daten zwischen RBL und
Fahrplanauskunftsprogrammen fest. Ziel ist dabei
die Bereitstellung der in den RBL vorhandenen
Informationen zur tatsächlichen Betriebslage in
Fahrplanauskunftsystemen.
Als
zusätzliche
Dienste für eine dynamisierte Fahrplanauskunft
werden basierend auf der in der VDV-Schrift 453
definierten
Kommunikationsinfrastruktur
der
Austausch von Soll-Fahrplänen zur Fahrplanauskunft (Referenzdatendienst Fahrplanauskunft:
REF-AUS) und der Austausch von Ist-Daten zur
Dynamisierung der Fahrplanauskunft mit Ist-Daten
(Prozessdatendienst
Fahrplanauskunft:
AUS)
beschrieben. Hierbei werden die Übertragungstechnologien HTTP und XML verwendet.
Unter der Bezeichnung „SIRI“ (Service Interface for
Real Time Information) werden die VDV-Schriften
453 und 454 für den internationalen Einsatz im
CEN
überarbeitet.
Die
VDV-Integrationsschnittstelle wurde bereits in mehreren Projekten
im In- und Ausland erfolgreich eingesetzt. In der
CEN WG 8 wird geprüft, ob die Übertragungsschicht von SIRI bei der Standardisierung
von DATEX 2 (vgl. Kapitel 6.2.2) zu
berücksichtigen ist.
Von Bedeutung ist auch der bundesweit
eingesetzte VDV-Schrift 420 (R09-XX Protokolle),
in dem ÖPNV-Fahrzeugdaten festgelegt sind.
Bei den VDV-Schnittstellen handelt es sich nicht
um verbindliche Standards.
6.2.11 Verkehrswarndienst/ALERT-C
Der Verkehrswarndienst hat das primäre Ziel die
Verkehrssicherheit zu erhöhen. Hierfür werden
über Rundfunk an die Verkehrsteilnehmer
Meldungen zu Verkehrsstörungen verbreitet. Um
eine reibungslose Kommunikation zwischen der
Polizei,
den
Verkehrsbehörden
und
den
Rundfunkanstalten sowie weiteren Anbietern von
Verkehrsinformationen sicher zu stellen, sind die
Erfassung und Übertragung von Verkehrswarnmeldungen in der Rahmenrichtlinie für den
Verkehrswarndienst (RVWD, 2000) verbindlich
geregelt.
46
Der Verkehrswarndienst wird über Radio Data
System/Traffic Message Channel (RDS/TMC)
ausgestrahlt und baut auf den Standard ALERT-C
nach EN ISO 14819 auf. Für die Ortsreferenzierung wird entsprechend als Ortskatalog
die Location Code List (LCL, vgl. Abschnitt 5.7)
verwendet. Die Beschreibung der Störung erfolgt
anhand eines Ereigniskatalogs, in dem konkrete
Ereignisse (z. B. Baustelle, Stau einer bestimmten
Länge) aufgelistet sind. Ergänzend zu den nach
ALERT-C codierten Meldungen können über den
Verkehrswarndienst
auch
Freitextmeldungen
verbreitet werden.
Bezugsquelle für den Ereigniskatalog, den
Ortskatalog und die Schnittstellendefinition ist die
Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt).
6.3
Verwendung
und
Zusammenführung der Standards
Bei einer Vernetzung können Daten beim
Austausch
in
unterschiedlichen
Kommunikationsstandards oder in proprietären
Formaten vorliegen. Beim Zusammenführen,
Interpretieren und Weiterverarbeiten empfangener
Daten müssen Datenformat und -struktur,
Kommunikationsprotokoll,
Dateninhalt
und
Wertebereich
(vgl.
Glossar)
im
Vorfeld
betreiberübergreifend definiert und abgestimmt
werden.
Die
Festlegungen
bezüglich
Datenformat,
Datenstruktur und Kommunikationsprotokoll lassen
sich hierbei direkt aus den Dokumentationen zu
den verwendeten Standards ableiten, sie sind
weitgehend festgelegt. Diese Informationen sind
für die technische Spezifikation der Schnittstellen
im Datenaustausch von Bedeutung und sind in der
Regel standardspezifisch. Zum Teil wurden
Umsetzungen zwischen verschiedenen Standards
bereits realisiert.
Für die Ebene der Dateninhalte ist es wichtig, dass
von den vernetzten Parteien jeweils dieselbe
Semantik zugeordnet wird. Es ist von beteiligten
Partnern ggf. festzulegen, welche Verfahren zur
Ermittlung
verkehrstechnischer
Kenngrößen
verwendet werden.
In Tabelle 8 sind die Einsatzbereiche der
Architekturen
und
differenziert nach den Einsatzgebieten MIV / ÖV
und innerorts / außerorts dargestellt.
Des Weiteren sind in der Tabelle der Status und
die entsprechende Verbindlichkeit der jeweiligen
„Standards“ angegeben.
47
MIV
Status /
Verbindlichkeit
innerorts
außerorts
Bundeseinheitlic
hes VRZSoftware*
Basissystem
T/ F
(X)
X
CALM
T/F
X
X
DATEX /
DATEX 2
T/F
X
X
FRAME
K/E
X
X
X
GATS
T/d
X
X
X
MARZ
T/F
OCIT
T/d
X
OTS
K/D
X
(X)
TLS
T/F
(X)
X
VDV 453 / 454
T/F
VWD / ALERT C
T/E
Architekturen
und
Kommunikatio
nsstandards
ÖV
X
X
(X)
X
(X)
X
Legende Status / Verbindlichkeit
Konzept
K
Empfehlung
E
Technische
Lösung
T
Formaler
Standard
F
Diskussion
D
De-factoStandard
d
Tabelle 8: Anwendungsbereiche der Systemarchitekturen und
47
48
7 Datenübertragung
7.1
Allgemeines
Hauptkomponenten bei der Datenübertragung in
Datennetzen sind Systemkomponenten, die
Datensenken
und/oder
–quellen
darstellen
(sogenannte Datenendeinrichtungen DEE sowie
Datenübertragungseinrichtungen DÜE).
Die Vernetzung der DEE durch DÜE ist in organisatorischer Hinsicht aus der gewählten Grundform
der Vernetzung (vgl. Abschnitt 3.1), aus der Form
der Steuerungsabstimmung (vgl. Abschnitt 3.2)
und den zu übertragenden Datenarten (siehe
8.2)
abzuleiten.
Mögliche
Abschnitt
Übertragungswege
sind
als
physikalische
Topologie des Netzwerks in Kapitel 4 dargestellt.
Technische Details der Datenübertragung werden
nachfolgend anhand der Schichten des OSIReferenz-Modells erläutert, bei den technischen
Grundlagen ist der Stand der Wissenschaft und
Technik des Jahres 2006 dargestellt.
7.2
Übertragungssicherheit
Die
ISO
(International
Organization
for
Standardization) hat im Rahmen des ManagementFrameworks die folgenden Funktionsbereiche
identifiziert:
-
Konfigurationsmanagement
(Beschreibung des Netzes mit allen
Objekten),
-
Leistungsmanagement (Schnelligkeit der
Datenübertragung),
-
Abrechnungsmanagement
von Kosten)
-
Sicherheitsmanagement für
des Netzmanagements und
-
Fehlermanagement.
(Erfassung
Aufgaben
Die Funktionsbereiche Sicherheits - und Fehler
management werden im Folgenden beschrieben.
Sicherheitsmanagement
Sicherheitsmanagement ist erforderlich, um
Angriffe durch Spionage, Sabotage, Bereicherung
und Herostratismus (z.B. Verbrechen durch
Internet-Wurm) zu verhindern.
Um die Datenübertragung gegen den Missbrauch
durch Dritte abzusichern, müssen einerseits die zu
übertragenden Daten und andererseits der
physische Zugang zum Netz besonders geschützt
werden. Dies kann in gewissem Maße schon durch
die Wahl des Übertragungsmediums erreicht und
zusätzlich durch die Verschlüsselung der Daten
verbessert werden. So können verschlüsselte
Daten bei physischem Zugang zum Netz (ein
klassisches
Problem
beispielsweise
bei
Funknetzen) zwar abgehört bzw. mitgelesen, aber
aufgrund von vermeintlich semantisch sinnlosem
Inhalt nicht interpretiert werden.
Der Einsatz von Verschlüsselungsmechanismen ist
vor
allem
dann
erforderlich,
wenn
die
Kommunikation nicht über eine dedizierte Leitung,
sondern ein (öffentliches) Netz oder ein unsicheres
Medium erfolgen soll. Für die Wahl eines
sinnvollen
und
(finanziell
und
technisch)
vertretbaren Verfahrens ist vor allem die
physikalische und logische Netzwerktopologie
ausschlaggebend.
Kommunizieren nur zwei Rechner / Zentralen
miteinander, so ist eine einfache Verschlüsselung
mithilfe einfacher symmetrischer oder asymmetrischer Verfahren anzustreben. Kommunizieren
allerdings ganze Teilnetze miteinander, so ist evtl.
der Einsatz eines sog. VPN (Virtual Private
Network) sinnvoll. Hierbei wird, wie der Begriff
bereits impliziert, ein virtuelles privates Netz
zwischen zwei Netzknoten aufgebaut, die jeweils
als Gateway (Zugang) zum dahinter liegenden
Netz dienen. Die Kommunikation zwischen den
beiden Gateways erfolgt hierbei verschlüsselt über
eine unsichere Leitung und wird trotzdem als
sicher angesehen.
Fehlermanagement
Für den Umgang mit Übertragungsausfällen sind
bereits in der Phase der Konzeption von
Vernetzungen Maßnahmen(-bündel) zu berücksichtigen und zu entwickeln.
Im Fehlermanagement sind Überwachungs-,
Analyse- und Steuerungsfunktionen zu erbringen.
Die Übertragungssicherheit im Sinne der
Vollständigkeit der übertragenen Daten wird
jeweils in den verwendeten Kommunikationsstandards festgelegt. Hier bestehen in der Regel
jeweils
eigenständige
Verfahren
nach
standardisierten Methoden zur Kontrolle der
48
49
Vollständigkeit der Datenübermittlung. Letztlich ist
in Abhängigkeit der einzelnen Maßnahmen, der
jeweiligen Netzstruktur und der jeweils übertragenen Daten zu prüfen, welche Sicherheitsanforderungen zu erfüllen sind.
Sicherheitsvorkehrungen bei der Ausführung
zusammenhängender Aktionen sind beispielsweise im ACID-Prinzip (SCHNEIDER, 2004)
festgelegt. Der Begriff setzt sich als Akronym aus
den Bezeichnungen der folgenden Anforderungen
zusammen:
Als Atomarität (atomicity) wird festgelegt, dass
Aktionsbündel entweder erfolgreich abgeschlossen
werden müssen oder abgebrochen werden.
Dateninkonsistenzen werden verhindert, indem
unter dem Stichwort Konsistenz (consistency)
Daten von einem konsistenten Zustand in einen
anderen konsistenten Zustand überführt werden andernfalls werden Aktionen gemäß der Atomarität
zurückgesetzt.
Mittels Isolation (isolation) wird sichergestellt, dass
Teilresultate die während der Ausführung von
Aktionen entstehen, nicht außerhalb der Prozesse
sichtbar sind. Dies bedeutet, dass sich gleichzeitig
ablaufende Aktionen nicht gegenseitig beeinflussen.
Durch das Prinzip der Dauerhaftigkeit (durability)
wird gewährleistet, dass die Ergebnisse der
Aktionen gegen Fehler aller Art (z.B. Kommunikationsfehler, Systemabsturz oder Datenverlust
durch Hardwaredefekt) geschützt sind und jeweils
gespeichert bleiben.
7.3
Darstellung anhand
Referenz-Modells
des
OSI-
Das
OSI-Referenz-Modell
(Open
Systems
Interconnection Reference Model) gemäß DIN ISO
7498 ist ein offenes, erweiterbares Schichtenmodell für die Kommunikation informationsverarbeitender Systeme. Zielvorstellung des
Modells ist die Erleichterung des Entwurfs, der
Implementierung und der Wartung offener
Systeme.
Grundlagen der Datenübertragung werden im
Folgenden anhand des OSI-Referenz-Modells
erläutert.
OSI definiert sieben horizontale Schichten, wobei
genau definiert ist, welche Aufgaben die jeweilige
Schicht erfüllen muss und welche daraus
resultierenden Dienste der darüber liegenden
Schicht bereitgestellt werden.
49
1. Bitübertragungsschicht (Physical layer):
Diese unterste Schicht definiert physikalische und
technische Eigenschaften der Übertragungsmedien.
Die Bitübertragungsschicht überträgt einzelne Bits
zwischen einzelnen Stationen. Für Rechnernetze
können unterschiedliche Übertragungsmedien eingesetzt werden, die jeweils spezifische Vor- und
Nachteile aufweisen. Die Übertragungsmedien
lassen sich in leitungsgebundene Übertragung und
leitungsungebundene Übertragung gliedern.
Leitungsgebundene Übertragung
Die leitungsgebundene Übertragung lässt sich
wiederum hinsichtlich des Einsatzes metallischer
Leiter und optischer Faser unterteilen. Die
Einsatzbereiche der Kabel mit verdrillten KupferDoppeladern liegen bei kurzen Strecken, längere
Strecken werden in der Praxis mit Glasfaserkabeln
überbrückt.
In Tabelle 9 sind typische Kennzeichen leitungsgebundener Medien aufgeführt, so dass je
Einsatzzweck die individuellen Vor- und Nachteile
der
unterschiedlichen
Übertragungsmedien
ersichtlich sind und geeignete leitungsgebundene
Übertragungsmedien gewählt werden können. Bei
der Anwendung der Tabelle zu berücksichtigen,
dass die beschriebenen Merkmale den aktuellen
Stand der Technik darstellen und einem zeitlichen
Wandel unterliegt.
50
Medium
Merkmal
Verdrillte Kabel
16 MBit/s
Übertragungsrate
gering
Abhörsicherheit
groß
Störempfindlichkeit
Koaxialkabel
Koaxialkabel
Basisband
Breitband
bis 60 MBit/s
bis 600 MBit/s
gute Abschirmung möglich, Kabel jedoch leicht
anzapfbar
durch elektromagnetische Felder möglich
sehr gut
gut
Kosten
gering
hoch
Reichweite
~ 100m
~ 1 km
Verlegbarkeit
Tabelle 9: Vergleich leitungsgebundener Übertragungsmedien
[Stand der Technik Ende 2006]
Leitungsungebundene Übertragung
Unter der leitungsungebundenen Übertragung
versteht man die Übertragung von Daten mittels
Funkoder
Mobilfunktechnologien.
Laut
Expertenmeinung wird diese kostengünstigere Art
der Vernetzung – es müssen keine Kabel mehr
verlegt werden – künftig weiter zunehmen.
Probleme bestehen lediglich in der öffentlichen
Zugänglichkeit
der
Netze
(Sicherheitsmechanismen müssen auf höheren
Schichten des Modells geschaffen werden) und
der u. U. eingeschränkten Reichweite der
Datenübertragung.
In Bild 16 sind für verschiedene Möglichkeiten der
Datenübertragung verfügbare Bandbreitenbereiche
und räumliche Einsatzbereiche dargestellt.
Bandbreite
gut, erfordert aber
Sorgfalt
hoch, CATVKomponenten
~ 10 km
Lichtwellenleiter
bis 10 GBit/s
hoch
sehr gering
schwierig
relativ hoch
> 10 km
2. Sicherungsschicht (Data link layer):
Sie gewährleistet, dass auf Punkt-zu-Punkt-Übertragungsstrecken trotz gelegentlicher Störungen
fehlerfreie Bitströme übertragen werden. Es sind
also Prozeduren zur Fehlererkennung- und
behandlung nötig. Anders als in der Bitübertragungsschicht werden in der Sicherungsschicht
Bits
zusammengefasst
und
gemeinsam
übertragen.
Zusammengefasste
Bits
können
mittels
unterschiedlicher Prinzipien übertragen werden, es
lassen sich synchrone und asynchrone Verfahren
unterscheiden:
Bei der synchronen Kommunikation wartet der
Sender nach dem Senden seiner Nachricht bis der
Empfänger eine Bestätigung zurückgesendet hat.
Bis dahin wartet der Sender und führt in dieser Zeit
keine weiteren Aktionen aus. Die Kommunikation
zwischen Sender und Empfänger findet bei der
asynchronen Kommunikation zeitlich versetzt statt.
Im Gegensatz zur synchronen Kommunikation wird
nicht explizit auf eine Antwort des Empfängers
gewartet. Es findet kein Blockieren des Sendeprozesses statt (SCHNEIDER/WERNER, 2004).
3. Vermittlungsschicht (Network layer):
Datenfunk
Leitungsgebundene
Übertragung
Mobilfunk
wenige
Meter
bis
einige km
bis ca.
100 km
Bild 16: Zuordnung Netze – Ausdehnung
50
> 100
km
Distanz
Mit dieser Schicht werden Teilstrecken eines
Netzes vom Sender zum Empfänger verbunden,
sie ist für die Wegewahl zuständig. In der OSIVermittlungsschicht finden Aufbau, Betrieb und
Abbau von Netzwerkverbindungen statt, die
technische Umsetzung dieser Funktionen wird als
Vermittlungstechnik bezeichnet.
Hierunter fällt die sog. leitungsvermittelte
Vermittlungstechnik, die z. B. im Telefonnetz von
großer Bedeutung ist: es werden beispielsweise
Wählleitung und Standleitung unterschieden.
51
4. Transportschicht (Transport layer):
Hier wird sichergestellt, dass Folgen von
Datenpaketen fehlerfrei, vollständig und in
korrekter Reihenfolge vom Sender zum Empfänger
gelangen. Die Transportschicht ist für den
zuverlässigen Transport von Nachrichten zwischen
zwei Endsystemen zuständig. Beispiele für
Transportprotokolle
sind
TCP
(verbindungsorientiert) und UDP (verbindungslos).
Die
folgenden
Schichten
sind
benutzerorientierte Dienste zuständig.
für
5. Sitzungsschicht (Session layer):
Diese Schicht regelt AufKommunikationsbeziehungen
Wiederherstellung
nach
Transportsystem.
und Abbau von
und
deren
Störungen
im
6. Darstellungsschicht (Presentation layer):
Vereinbarungen zu eingesetzten Datenformaten
und Codierungen sowie Übersetzungen zwischen
verschiedenen
Darstellungen
werden
hier
festgelegt. Beispiele sind XML und HTML.
Dies ist die erste Schicht, in der Syntax und
Semantik der übertragenen Informationen von
Belang sind.
7. Anwendungsschicht (Application layer):
Hier befindet sich die Schnittstelle zwischen
Kommunikations- und Anwendungssystem. Der
Anwendungssoftware
werden
Dienste
bereitgestellt.
Jede
Schicht
nutzt
nur
Schnittstellenspezifikationen zur unmittelbar darunter liegenden
Schicht, so dass die Dienste, die auf der jeweiligen
Schicht zur Verfügung gestellt werden beliebig
ausgetauscht werden können (STEIN, 2004).
Das Internet ist ohne Zugrundelegung des OSISchichtmodells entstanden, so dass hier die
Sitzungsschicht entfällt und die Darstellungsschicht
mit der Anwendungsschicht zusammengefasst
wurde.
7.4
Methoden der Datenübertragung
Zur Datenübertragung in Rechnernetzen stehen
diverse technische Möglichkeiten zur Verfügung.
Um eine sinnvolle und domänenspezifische
Aussage zur Wahl eines geeigneten Verfahrens
treffen zu können, kann man die verschiedenen
Technologien anhand prägnanter Kriterien einordnen und bewerten.
Der Aspekt der Datenübertragungsrate beschreibt
die Geschwindigkeit, mit der Daten innerhalb eines
51
Rechnernetzes übertragen werden können.
Einflussgrößen hierfür sind die Art des
Leitungsmediums und verwendeten Protokolle
(Nettodatenrate).
Als Kriterium „Kosten“ sind sämtliche für den
Betrieb bzw. die Nutzung der benötigten
technischen Infrastruktur anfallenden Kosten
zusammengefasst. Dies sind beispielsweise
regelmäßige Lizenzkosten oder Grundgebühren
sowie nutzungsabhängige Zeit- oder Volumentarife
bzw. nutzungsunabhängige Pauschaltarife, so
genannte
Flatrates.
Investitionskosten
sind
aufgrund der Bereitstellung der Infrastruktur durch
andere Anbieter zu vernachlässigen und werden
daher nicht erläutert.
Tabelle 10 enthält für verschiedene Methoden zur
Datenübertragung die Datenrate als Idealwert für
die
physikalisch
maximal
erreichbare
Geschwindigkeit zur Übertragung von Daten über
ein Netzwerk und die Betriebskosten sowie eine
Bewertung. Diese Werte unterliegen einem
zeitlichen Wandel. Unter „Sicherheit“ wird in
folgender Tabelle die Sicherheit gegenüber
Zugriffen durch Dritte verstanden.
52
Methode
Datenrate
Kosten
Betrieb
Bewertung
Grundgebühr +
1)
nutzungsabhängige Kosten
Sicherste Datenübertragungsart, mit
potenziell unbegrenzter Reichweite.
Hohe Kosten evtl. für die Benutzung
einer Standleitung mit zugesicherter
Bandbreite. Nutzungsabhängige Kosten
entfallen bei der Standleitung.
Leitungsgebundene
Übertragung
DSL / DSL2+
1 - 20 Mbit/s
ISDN
64 - 128 Kbit/s
Standleitung
max. 10 Gbit/s
Datenfunk
Bündelfunk (BOS),
Betriebsfunknetz (nömL),
TETRA
Anwender
Unsichere Übertragungsart, da
physischer Zugang zum
Übertragungsmedium stets vorhanden;
höhere Sicherheit lässt sich durch
Verschlüsselung der gesendeten Daten
erreichen. Die Reichweite ist begrenzt,
technische Infrastruktur relativ
kostengünstig. Nutzer ist i. d. R.
gleichzeitig Betreiber der Infrastruktur.
Grundgebühr +
1)
nutzungsabhängige Kosten
Reichweite abhängig von der
Netzabdeckung durch den
Mobilfunkanbieter, prinzipiell aber
weltweit. Tarife und Kosten variieren
häufig, Trend geht zur Senkung der
Kosten für den Endnutzer. Sicherheit
etwas höher als beim reinen Funk durch
Zugangssicherung zum Netz durch SIMKarte o.ä.
1,2 Kbit/s - 28,8
Kbit/s
keine Lizenzgebühren für
Kurzstreckenfunk (WLAN,
Bluetooth, etc.)
max. 600 Mbit/s
WiMax (IEEE 802.16)
max. 70 Mbit/s
Mobilfunk
GPRS
171,2 Kbit/s
GSM
24,7 Kbit/s
UMTS
max. 2 Mbit/s
HSCSD
57,6 Kbit/s
1) Zeit-/ Volumentarif oder Flatrate
Tabelle 10: Übersicht der Methoden zur Datenübertragung [Stand der Technik Ende 2006]
7.5
Anwendung auf die Form der
Die bei einer Vernetzung zu verwendende
Technologie zur Datenübertragung ist von der
Datenmenge, der Übertragungshäufigkeit und der
Übertragungsentfernung abhängig.
Diese können wiederum z. T. in engem
Zusammenhang zur Form der Steuerungsabstimmung stehen. Die Wahl der Übertragungsmethode ist als Mindestanforderung zu verstehen:
bestimmte Datenraten müssen vom Übertragungsmedium mindestens übertragen werden können.
Übersteigt die Technologie zur Datenübertragung
52
diese Anforderungen, kann sie dennoch eingesetzt
werden. Analoges gilt für die benötigte Reichweite
der Datenübertragung.
Für die technischen Kooperationsformen sind in
Bild 17 die Anforderungen an benötigte Bandbreitenbereiche abgebildet.
53
kriterium darstellt. Finanzielle Aspekte und
bestehende Netze werden nicht berücksichtigt. So
kann
ein
Mobilfunknetz
bei
bestehender
Infrastruktur eine sehr gute technische Lösung
sein - wohingegen der vorherige Aufbau einer
Infrastruktur den Aufwand erheblich erhöht und
dann u. U. eine andere Übertragungstechnik eine
wirtschaftlichere Lösung darstellt.
Anforderungen
an die Bandbreite
Derzeit
wird
die
Datenkommunikation
hauptsächlich leitungsgebunden durchgeführt, es
ist jedoch zu erwarten, dass die Funkübertragung
zukünftig an Bedeutung gewinnen wird.
SB
EA
SI
Technische Kooperationsform
Bild 17: Zuordnung Bandbreite – techn. Kooperationsform
Aus der obigen Darstellung können mögliche
Kombinationen aus Übertragungsmöglichkeiten
und technischen Kooperationsformen abgeleitet
werden.
Bei der strategiebasierten Steuerung werden
Strategieinformationen ausgetauscht. Diese Übertragung betrifft relativ geringe Datenmengen und
Austauschhäufigkeiten, so dass in diesem
Vernetzungsfall keine „hohen“ Anforderungen an
die Übertragungstechnik bestehen. Da der
Datenumfang bei der strategiebasierten Steuerung
keine wesentliche Rolle spielt, sind auch die
Kosten für den Betrieb als relativ unkritisch zu
erachten, deshalb können nutzungsabhängige
Zeit- oder Volumentarife gute Lösungen darstellen.
Die
aufbereiteten
Daten,
die
bei
der
eigenständigen
Steuerung
mit
Abgleich
ausgetauscht werden, stellen „mittlere“ Anforderungen an die Bandbreite für die Kommunikation. Hier kann es sich zum Teil um erhebliche
Datenmengen handeln, entsprechende Bandbreiten sind in diesen Fällen vorzusehen. Die Wahl
eines Kostenmodells ist einzelfallabhängig.
Durch die regelmäßige Übertragung von Roh- und
Schaltdaten entstehen bei der stark integrierten
Steuerung hohe Anforderungen an die Übertragungstechnik, ein Pauschaltarif bietet sich in
diesem Zusammenhang an, wenn der Aufbau und
Betrieb eines eigenen Datennetzes nicht
vorgesehen ist.
Bei Aufbau und Betrieb der Übertragungstechnik
spielen finanzielle Aspekte eine wesentliche Rolle,
in technischer Hinsicht wird in Tabelle 11 bezüglich
ausreichender Bandbreite als Mindestanforderung
differenziert. Es werden die Datenübertragungsmöglichkeiten den Formen der Steuerungsabstimmung zugeordnet, wobei in der Zuordnung
die Datenrate das wesentliche Entscheidungs53
Übertragungsmethode
Leitungsgebundene
Übertragung
Form der Steuerungsabstimmung
SI
EA
SB
DSL / DSL2+
X
X
X
ISDN
X
X
X
Standleitung
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Datenfunk
Bündelfunk (BOS),
Betriebsfunknetz
(nömL),
TETRA
Kurzstreckenfunk
(WLAN, Bluetooth,
etc.)
WiMax
Mobilfunk
GPRS
GSM
X
UMTS
X
HSCSD
Legende
Bandbreite
ausreichend:
Tabelle
X
X
X
X
X
11:
Datenübertragung
–
Form
der
Steuerungsabstimmung in Abhängigkeit von der
Datenrate
54
8 Daten
Data) und Luftbilder zur Ermittlung verkehrlicher
Kenngrößen.
8.1
8.1.1
Datenkatalog
Im folgenden Datenkatalog werden die für
Vernetzungsmaßnahmen
erforderlichen
Datenarten charakterisiert. Daten werden erst zu
einer Information, wenn Sie einer Bedeutung
(Semantik) zugeordnet werden, d. h. wenn sie
einen Sachverhalt ausdrücken, einem Zweck
dienen oder eine Aktion auslösen.
Die Beschreibungen der Datenarten sind jeweils
unter dem Punkt „Definition“ aufgeführt, sie
entsprechen im Wesentlichen den Definitionen der
FGSV (2000).
Die in den vorherigen Kapiteln dargestellten
Kommunikationsstandards werden im folgenden
Datenkatalog den entsprechenden Datenarten
zugewiesen. Hierzu ist anzumerken, dass die
Informationen jeweils auch in Metasprachen
(beispielsweise in XML) dargestellt werden
können. Diese generellen Möglichkeiten werden im
Datenkatalog nicht explizit aufgeführt, weil sie
individuelle Einzellösungen darstellen.
Unter dem Punkt „Art der Datenübertragung“ wird
hinsichtlich kontinuierlicher und ereignisorientierter
Datenübertragung differenziert. Im Datenkatalog
wird bei der Beschreibung der Datenarten unter
„kontinuierlicher Datenübertragung in kurzen Zeitintervallen“ die Größenordnung um 1 Minute
(entsprechend dem TLS-Regelintervall) verstanden. Mittlere Zeitintervalle entsprechen einem
Bereich von ca. 15 Minuten. Diese Aussagen
zeigen, in welchem Intervall die Daten aktualisiert
werden und demzufolge ein Austausch sinnvoll ist,
was wiederum Auswirkungen auf die technisch
erforderliche Datenübertragungsrate der eingesetzten Datenübertragungsmethode hat (vgl.
Tabelle 10), generell sind die Aktualisierungsintervalle je Vernetzungsprojekt anzupassen.
Der Datenkatalog beschränkt sich auf dynamische
Daten, die im Rahmen eines dynamischen Verkehrsmanagements auszutauschen sind. Statische
oder quasi-statische Grunddaten werden nicht berücksichtigt. Ggf. ist z. B. im Rahmen der gemeinsamen Georeferenzierung ein Abgleichmechanismus einzuführen.
Im Datenkatalog werden primär die augenblicklich
in Deutschland weit verbreiteten Datenarten berücksichtigt, es sei jedoch darauf hingewiesen,
dass sich zukünftig weitere Datenquellen und –
senken etablieren werden, zu erwarten sind
beispielsweise XFCD (Extended Floating Car
54
Lokale Verkehrsdaten
Lokale Verkehrsdaten sind lokale Größen an bestimmten (Mess-)Punkten an der betrachteten
Strecke, sie werden zum Teil unterschiedlich
definiert. Laut MARZ (BAST, 1999) versteht man
unter lokalen Verkehrsdaten Verkehrsdaten für
Steuerungszwecke. Gemäß TLS (BAST, 2002)
werden die lokalen Verkehrsdaten i. d. R. im 1Minutenintervall (Kurzzeit) erfasst und übertragen.
Diese lokalen Kenngrößen entsprechen der TLS
Funktionsgruppe (FG) 1.
Beschreibungen der einzelnen lokalen Verkehrsdaten sind im Folgenden aufgeführt:
Zeitlücke
Definition: Die Zeitlücke entspricht dem Zeitunterschied zwischen den Durchgängen der
Bezugspunkte aufeinander folgender Fahrzeuge
eines Fahrzeugstromes an einem Querschnitt. Für
das betrachtete Zeitintervall (i. d. R. 1 Minute) wird
der arithmetische Mittelwert der gemessenen
(Netto-) Zeitlücken übertragen.
Kommunikationsstandard: TLS und OCIT.
Art der Datenübertragung: Die Zeitlücke kann
kontinuierlich in kurzen Zeitintervallen übertragen
werden.
Belegungsgrad
Definition: Als Belegungsgrad wird das Verhältnis
der Summe der Verweildauern der Fahrzeuge im
Wahrnehmungsbereich eines Detektors während
eines Zeitintervalles zur Länge dieses Zeitintervalles verstanden.
Kommunikationsstandard: TLS.
Art der Datenübertragung: Der Belegungsgrad [%]
kann kontinuierlich in kurzen Zeitintervallen
übertragen werden.
Anwesenheit
Definition: Es wird das lokale Vorhandensein von
Personen oder Fahrzeugen, z. B. auf Basis von
An- und Abmeldung, angezeigt.
Kommunikationsstandard: OCIT.
Art der Datenübertragung: Die Anwesenheit von
Fahrzeugen kann kontinuierlich in kurzen Zeitintervallen sowie ereignisorientiert übertragen
werden.
55
Verkehrsstärke
Definition: Anzahl der Verkehrselemente eines
Verkehrsstromes je Zeiteinheit an einem
Querschnitt. Zum Teil sind Differenzierungen
hinsichtlich Fahrzeugklassen, Fahrstreifen oder
Querschnitt möglich.
Art der Datenübertragung: Die Datenübertragung
kann kontinuierlich in kurzen (z. B. 1 Minuten-)
Intervallen stattfinden.
Geschwindigkeit
Definition: Bei der lokalen Geschwindigkeit handelt
es sich um die Augenblicksgeschwindigkeit eines
Fahrzeugs in Bezug auf einen Querschnitt. Die
mittlere lokale Geschwindigkeit entspricht dem
arithmetischen Mittel der Augenblicksgeschwindigkeiten von Fahrzeugen an einem Querschnitt in
einem
bestimmten
Zeitraum.
Es
können
arithmetische (ungeglättete) und geglättete
Geschwindigkeitswerte übertragen werden. Zum
Teil sind geglättete / gemittelte Werte unterschieden nach Fahrzeugklassen, Fahrstreifen oder
Querschnitt möglich.
Art der Datenübertragung: Die Geschwindigkeit
kann kontinuierlich in kurzen Zeitintervallen
übertragen werden.
Aufbereitete Lokale Verkehrsdaten
Definition: Hier handelt es sich z. B. um
Prognosewerte
für
Verkehrsstärken
oder
Geschwindigkeiten, die aus aktuellen Werten (z.B.
in geglätteter Form) und gemäß MARZ z. B. aus
den prognostizierten Differenzen zweier Messwerte errechnet werden.
Art der Datenübertragung: Die Prognosewerte
können kontinuierlich ermittelt und übertragen
werden.
8.1.2
Streckenbezogene Daten
Diese Datenart ermöglicht Aussagen
Verkehrszustand entlang einer Strecke.
zum
Art der Datenübertragung: Die Übertragung der
Reisezeit kann ereignisorientiert und in kurzen
Zeitintervallen umgesetzt werden.
Verkehrsdichteverteilung
Definition: Die Dichte eines Verkehrsstromes ist als
Anzahl
der
Verkehrselemente
eines
Verkehrsstromes je Wegeinheit zu einem Zeitpunkt
definiert. Der Wert gilt i. d. R. je Richtungsfahrbahn
und kann z. T. nach Fahrstreifen und unterschiedlichen Fahrzeugklassen getrennt werden.
Die Georeferenzierung ist bei dieser Datenart zu
beachten.
Art der Datenübertragung: Die Verteilung der
Verkehrsdichte kann kontinuierlich in kurzen
Zeitintervallen übermittelt werden
Verkehrsstufen / Verkehrslage
Definition: Die Verkehrsstufe wird für bestimmte
Streckenabschnitte i. d. R. je Richtungsfahrbahn
angegeben und entspricht einer zusammenfassenden Gütebeurteilung des Verkehrsflusses.
Der Wert kann z.B. aus Geschwindigkeiten
und/oder Verkehrsstärken berechnet werden. Das
MARZ empfiehlt beispielsweise folgende Aufteilung:
1: freier Verkehr
2: dichter Verkehr
3: zähfließender Verkehr
4: Stau
Kommunikationsstandard:
VRZ-Software-Basissystem
Bundeseinheitliches
Art der Datenübertragung: Die Verkehrsstufen /
Verkehrslagen werden kontinuierlich und in kurzen
Zeitintervallen ermittelt und können dementsprechend übertragen werden.
Verkehrsstörungen
Definition: Verkehrsstörungen werden automatisch
ermittelt, wenn bestimmte Schwellenwerte für z. B.
Geschwindigkeiten / Reisezeiten nicht eingehalten
werden oder können anderweitig festgestellt
werden. Zu berücksichtigen ist der Abgleich des
Referenzierungsmodells.
Reisezeit
Kommunikationsstandard: TLS
Definition:
Die
Reisezeit
entspricht
der
Gesamtdauer eines Weges zwischen Start und
Ziel einer Reise. Die Dauer zur Befahrung eines
jeweils betrachten Streckenabschnitts kann
beispielsweise auch als Soll-, Ist- und
Verlustreisezeit angegeben werden.
Art der Datenübertragung: Meldungen bezüglich
Verkehrsstörungen erfolgen entweder ereignisorientiert oder die Datenübertragung wird
kontinuierlich ausgeführt, dann entsprechend mit
dem Inhalt, dass augenblicklich keine Verkehrsstörungen vorliegen.
Kommunikationsstandard: TLS und DATEX.
55
56
Staulänge
Definition: Die Staulänge entspricht der Entfernung
zwischen den an Stauanfang und Stauende
stehenden Fahrzeugen.
Kommunikationsstandard: ALERT C
Art der Datenübertragung: Ein Wert der Staulänge
kann
ereignisgesteuert
bei
Staus,
oder
kontinuierlich (Staulänge bei freiem Verkehr
entsprechend = 0) übertragen werden.
Anwesenheit
Definition: Es wird das Vorhandensein von z.˚B.
Personen, Fahrzeugen oder Gegenständen
bezogen auf einen definierten Streckenabschnitt
angezeigt.
Kommunikationsstandard: OCIT.
Art der Datenübertragung: Hier ist sowohl eine
ereignisgesteuerte, als auch eine kontinuierliche
Datenübertragung möglich.
8.1.3
Fahrzeuggenerierte Daten – MIV FCD
Fahrzeuge werden als mobile Erfassungseinheiten
für die Ermittlung von Verkehrsdaten benutzt. Die
Telematik-Systeme in den Fahrzeugen arbeiten als
mobile Sensoren und melden die Daten über den
Verkehrszustand, also im Wesentlichen über die
Fahrgeschwindigkeit an die Leitzentrale. Die
Übermittlung der Verkehrsdaten erfolgt über
Mobilfunknetze.
Position
Definition: Angegeben wird die auf ein bestimmtes
Referenzierungsmodell bezogene aktuelle Position
eines Fahrzeugs.
Bei
den
fahrzeuggenerierten Daten existiert derzeit kein
einheitlicher Standard, GATS wird häufig
eingesetzt.
Art der Datenübertragung: Die Datenübertragung
kann kontinuierlich für kurze Zeitintervalle realisiert
werden.
Geschwindigkeit
Definition: Die Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht
einem
momentanen
Wert
(Augenblicksgeschwindigkeit eines Fahrzeugs in
Bezug
auf
einen
Zeitpunkt)
bzw.
dem
(arithmetischen) Mittelwert der Augenblicksgeschwindigkeiten des Einzelfahrzeugs.
Bei
den
eingesetzt.
56
Art der Datenübertragung: Eine Übertragung der
Geschwindigkeit kann kontinuierlich in kurzen
Intervallen erfolgen.
Reisezeit
Definition: Die Reisezeit entspricht der Dauer zur
Befahrung
eines
jeweils
betrachten
Streckenabschnitts. Hier kann es sich um
momentane Werte oder gemittelte Werte aus
mehreren unabhängigen Messungen entlang einer
bestimmten Strecke handeln.
Bei
den
eingesetzt.
Art der Datenübertragung: Die Reisezeit kann
kontinuierlich in kurzen Zeitintervallen übermittelt
werden.
Staueinfahrt und Stauausfahrt
Definition: Zeit und Position bei Einfahrt und
Verlassen einer Stausituation.
Bei
den
eingesetzt.
Art der Datenübertragung: Diese Meldung kann
ereignisgesteuert bei Ein-/Ausfahrt in gestaute
Bereiche oder kontinuierlich in kurzen Intervallen
übertragen werden.
8.1.4
Videobilder
Bilder von Webcams oder CCTV (Closed Circuit
Television) dienen z. B. zur anschaulichen
Verkehrslagedarstellung. Videobilder werden kontinuierlich übertragen. Sie können als Einzelbilder in
verschiedenen Grafik-Formaten (z. B. gif, jpeg)
oder als Videofile (z.B. mpeg) gespeichert werden.
8.1.5
Gemeldete Daten
Baustellendaten
Definition: Hier handelt es sich um (z. T.
voraussichtliche) Anfangs- und Endtermine, auf
bestimmte Referenzierungsmodelle bezogene Orte
für Baustellen, bzw. Festlegungen zur Änderung
der Verkehrsführung im Baustellenbereich, u. U.
mit zeitlichem Kontext.
Bundeseinheitliches
VRZ-Software-Basissystem und DATEX.
Art der Datenübertragung: Eine Übertragung von
Baustellendaten wird ereignisgesteuert durchgeführt, eine Vereinheitlichung der Referenzierungsdaten ist zu berücksichtigen.
57
Nicht automatisch generierte Zustandsdaten
Parkscheindaten
Definition: Zu „nicht automatisch gemeldete
Zustandsdaten“
werden
ereignisgesteuerte
Meldungen zu Ereignissen und Störungen gezählt.
Definition: Es handelt sich um Daten der
Parkscheinautomaten,
z.B.
Standort
des
Automaten, Zeitstempel, Dauer des Parkvorgangs.
Bundeseinheitliches
VRZ-Software-Basissystem, DATEX und ALERTC.
Kommunikationsstandard: /
Art der Datenübertragung: Die Übertragung dieser
Zustandsdaten findet nicht regelmäßig statt.
8.1.6
Daten aus dem ruhenden Verkehr
Ein-/Ausfahrten
Definition: Anzahl der aus Anlagen des ruhenden
Verkehrs ein- und ausfahrenden Fahrzeuge, u. U.
differenziert nach Kurz- und Dauerparkern.
Art der Datenübertragung: Die Übertragung der
Ein- und Ausfahrten kann kontinuierlich und in
kurzen bis mittleren Zeitintervallen in erfolgen.
Belegung
Definition: Evtl. unterschieden nach Kurz- oder
Dauerparkern: der Belegungsgrad wird aus dem
Verhältnis der Anzahl der zu einem Zeitpunkt
abgestellten Fahrzeuge zur Anzahl der vorhandenen Abstellstände ermittelt.
Art der Datenübertragung: Die Werte der Belegung
können kontinuierlich und in kurzen bis mittleren
Zeitintervallen übertragen werden.
Belegungstrend
der
Belegung
aus
Art der Datenübertragung: Der Belegungstrend
kann betreiberübergreifend kontinuierlich in kurzen
Intervallen übermittelt werden
Belegungsprognose
Definition: Die Belegungsprognose kann aus
Erfahrungswerten der Belegung ermittelt werden.
Art der Datenübertragung:
Intervalle.
57
zu
8.1.7
Sekundärdaten
Quelle-Ziel-Daten
Diese Daten werden im Wesentlichen im
Innerortsbereich erfasst, so dass für bestimmte
verkehrliche Maßnahmen ein Austausch zwischen
Stadt – Land oder Stadt – Stadt realisiert werden
kann.
Definition: Trendprognose
jetzigen Belegungsdaten.
Art der Datenübertragung: Diese Daten können für
kurze / mittlere Zeitintervalle kontinuierlich
übermittelt werden.
definierende
Definition: Die Summe aller Fahrten, die in Zelle i
beginnen und in Zelle j enden.
Art der Datenübertragung: Abh. von
Aktualisierungshäufigkeit:
kontinuierlich
größeren Intervallen, bzw. ereignisgesteuert.
der
in
Stationär erfasste Umfelddaten
Definition: Für die Umfelddatenerfassung in SBA
ist
gemäß
MARZ
die
Ermittlung
der
Niederschlagsintensität
und
Niederschlagsart
obligatorisch. Durch Plausibilitätskontrollen der
Messwerte lassen sich verbesserte Zustandsinformationen erreichen, hierfür empfiehlt der
FGSV AK 3.2.1 „Umfelddatenerfassung in VBA“
(FGSV, 2006) die zusätzliche Erfassung von
Wasserfilmdicke, Zustand der Fahrbahnoberfläche,
Lufttemperatur und Relativer Luftfeuchte.
Art
der
Datenübertragung:
Aufgrund
der
Unbeständigkeit
der
Wetterlage
ist
eine
Datenübertragung für alle Messgrößen nur
kontinuierlich in kurzen Intervallen sinnvoll.
Niederschlagsintensität
Es handelt sich um fallenden Niederschlag aller Art
in mm/h. Die Intensität wird in Bezug auf
Niederschlag in flüssiger Form durch Volumen (1
l/m²) pro Zeiteinheit angegeben. Es wird der
gleitende Mittelwert übertragen.
Niederschlagsart
Es handelt sich um den in der Atmosphäre
fallenden Niederschlag.
Wasserfilmdicke
Bezogen auf eine glatte ebene Fläche wird unter
Wasserfilmdicke die Benetzung der Fahrbahn in
mm mit Wasser oder wässriger Lösung
verstanden.
Zustand der Fahrbahnoberfläche
Der Zustand der Fahrbahnoberfläche wird in
unterschiedlichen
Detaillierungsstufen
(nass,
feucht, trocken, Raureif,…) angegeben.
58
Lufttemperatur
Temperatur der in Nähe der Messstelle befindlichen Umgebungsluft.
Relative Luftfeuchte
Der Messwert für Relative
Umgebungsluft.
Luftfeuchte
der
8.1.8
Steuerungsdaten
Lichtsignalsteuerung
Definition: Unter Lichtsignalsteuerung ist die
planmäßige Beeinflussung (Steuerung) des
Verkehrsablaufes durch Lichtsignale zu verstehen,
hierbei ist der Austausch folgender Informationen
denkbar:
Störungsmeldungen bei Störungen aufgrund von
technischen Defekten, die durch zusätzliche
Informationen zu Verursachern und möglichst
genauer Lokalisierung des Störungsorts und der
Störungsart charakterisiert werden können.
Meldungen für Störungen und Fehler, die
Grundeinstellung, die Helligkeit am WZG, den
Stellzustand der Zeichen, den WVZ-Code (mit
Abgleich Soll/Ist), den Schaltanlass, Ein- und
Ausschaltzeiten, den Veranlasser der Schaltung
und die Stellbefehle und Freitextmeldungen. Die
aufgeführten Meldungen sind kontinuierlich in
kurzen Zeitintervallen zu übertragen, mögliche
Standards sind in TLS und OCIT festgelegt.
8.1.10 Strategien
Vorabgestimmte Strategien
Definition: Bei den vorabgestimmten Strategien
handelt es sich um koordinierte Maßnahmenbündel. Sie werden im Vorfeld zu bestimmten
Situationen (Problemen) festgelegt und zuständigkeitsübergreifend abgestimmt. Es werden keine
Daten im engeren Sinne übertragen, vielmehr
erfolgt ein Abstimmungsprozess zur Aktivierung,
Anpassung und Aufhebung der Strategien.
Fehlermeldungen betreffen hingegen Fehler in der
Versorgung oder Bedienung.
Art der Datenübertragung:
Übertragung.
Die Schaltbefehle beinhalten Anweisungen für die
Betriebszustände „Ein/Aus“, „Blinken“, „Signalprogramme“, „Sondereingriffe“.
"Online"-Strategien
Signalprogrammmodifikationen
können
zum
Beispiel verkehrsabhängige Logiken, ÖPNVBevorzugung und weitere projektspezifische
Modifkationen sein.
Kommunikationsstandard: OCIT
Art der Datenübertragung: Die Daten der
Lichtsignalsteuerung sollten kontinuierlich in
kurzen Zeitintervallen bzw. ereignisorientiert
übertragen werden.
Wechselverkehrszeichen-Steuerung
Definition: Für Wechselverkehrszeichen (WVZ)
existieren Meldungen für Störungen und Fehler,
die Betriebsart, die Grundeinstellung, die Helligkeit
am Wechselzeichengeber, den Stellzustand der
Zeichen, den WVZ-Code (mit Abgleich Soll/Ist),
den Schaltanlass, Ein- und Ausschaltzeiten, den
Veranlasser der Schaltung und die Stellbefehle.
Art der Datenübertragung: Diese Meldungen sind
kontinuierlich
in
kurzen
Zeitintervallen
auszutauschen.
8.1.9
Weitere Systeme
Analog zur WVZ-Steuerung entstehen bei den
weiteren Systemen, wie z.B. PLS und Infotafeln,
58
Ereignisgesteuerte
Definition: "Online"-Strategien sind vorab nicht
abgestimmte Strategien, die situationsabhängig in
der Strategiezentrale gebildet werden. Ein Partner
schlägt zuständigkeitsübergreifend Maßnahmenbündel für spezielle Situationen vor. Diese müssen
ggf. vom Partner überprüft und bestätigt werden.
Anders als bei vorabgestimmten Strategien ist kein
automatisiertes Vorgehen möglich. Durch die
interne Festlegung gewisser Regeln beim Aufbau
der Strategieanfragen und die Verwaltung
historischer Anfragen kann sich hieraus z. T. eine
Wissensdatenbank
mit
vorabgestimmten
Strategien entwickeln. Hierfür liegen keine
Standards vor, die Dateigröße wird durch die
"ausführlichere" Beschreibung größer als bei
vorabgestimmten Strategien, was aber keine
Auswirkungen
auf
die
Wahl
der
Übertragungstechnik hat. Hier ist ggf. das
Referenzierungsmodell zu beachten.
Art der Datenübertragung: ereignisgesteuert.
8.1.11 Öffentlicher Verkehr (ÖV)
Position (Koordinate oder Haltestellenabstand)
Definition: Die aktuelle Position einzelner
Fahrzeuge kann in Form von Koordinaten oder als
Relation (z.B. Haltestellenabstand) angegeben
werden.
59
VDV-Schriften
Standards
sind
die
Art der Datenübertragung: Datenaustausch
kontinuierlich in kurzen Zeitintervallen.
LSA-Meldepunkt
Definition: Der LSA-Meldepunkt bezeichnet den
Ort, an dem Funktelegramme von der BusSteuerung zur LSA-Steuerung gesendet werden.
Kommunikationsstandard: VDV- Schriften
Fahrplanlage
Definition: Konkrete zeitliche Lage der einzelnen
Fahrten im Fahrplan an jeder Haltestelle als
aktuelle Abweichung vom SOLL-Fahrplan.
Kommunikationsstandard: VDV-Definitionen.
Fahrzeugauslastung
Definition:
Quotient
Personen/Platzangebot
(i.d.R.
Stehplätze) [Angabe in %].
beförderter
Sitzplätze
+
Fahrzeug-ID
Definition: Mittels einer eindeutig zugeordneten
Fahrzeugsnummer können z. B der Fahrzeugtyp
oder die zu bedienende Route hinterlegt werden.
8.2
8.2.1
Ermittlung
Datenarten
der
relevanten
Allgemeines
Grundsätzlich hängt es von den umzusetzenden
Verkehrsmanagementmaßnahmen ab, welche
Datenarten auszutauschen sind. Ausführliche
Beschreibungen der verkehrlichen Maßnahmen im
dynamischen Verkehrsmanagement sind dem
Anhang zu entnehmen.
Weiterhin ist die Form der Steuerungsabstimmung
für die Identifikation der erforderlichen Datenarten
zu berücksichtigen, da sich hier jeweils
Aggregationsstufen, Datenumfang und ggf. auch
Dateninhalte unterscheiden.
59
Differenziert nach stark integrierter Steuerung (SI),
eigenständiger Steuerung mit Abgleich (EA) und
strategiebasierter Steuerung (SB) sind deshalb in
den folgenden Tabellen für die verschiedenen
Verkehrsmanagementmaßnahmen die potenziell
relevanten Datenarten mit „X“ markiert, deren
Austausch bei einer Vernetzung notwendig sein
kann. In Abhängigkeit von den jeweiligen
Anforderungen der eingesetzten Steuerungsverfahren bzw. der Systembediener obliegt es dem
Anwender des Leitfadens, die jeweils im Einzelfall
relevanten Datenarten auszuwählen.
Letztlich ergibt sich die Gesamtheit der
auszutauschenden Daten aus der Summe der
Maßnahmen in den vorgesehenen Strategien.
Durch die Anwendung der folgenden Tabellen
kann dazu beigetragen werden, dass sämtliche
erforderlichen Datenarten bei der Konzeption der
technischen Vernetzung berücksichtigt werden.
8.2.2
Datenarten
Steuerung
für
stark
integrierte
Mittels Tabelle 12 und Tabelle 13 können die bei
einer stark integrierten Steuerung (SI) erforderlichen Datenarten identifiziert werden.
60
Tabelle 12: Potenziell zu kommunizierende Datenarten bei stark integrierter Steuerung (Teil 1)
60
61
Tabelle 13: Potenziell zu kommunizierende Datenarten bei stark integrierter Steuerung (Teil 2)
61
62
8.2.3
Datenarten für eigenständige Steuerung
mit Abgleich
In Tabelle 14 und Tabelle 15 sind die für eine
eigenständige Steuerung mit Abgleich (EA)
benötigten Datenarten dargestellt.
Tabelle 14: Potenziell zu kommunizierende Datenarten bei
eigenständiger Steuerung mit Abgleich (Teil 1)
62
Es werden nur Maßnahmen aufgeführt, die mit
dieser Form der Steuerungsabstimmung sinnvoll
umsetzbar sind (vgl. Anhang 1).
63
Tabelle 15: Potenziell zu kommunizierende Datenarten bei
eigenständiger Steuerung mit Abgleich (Teil 2)
63
64
8.2.4
Datenarten
Steuerung
für
strategiebasierte
Anders als bei den zuvor dargestellten Formen der
Steuerungsentscheidung
existieren
bei
der
strategiebasierten Steuerung (SB) keine festgelegten Datenarten.
Vielmehr handelt es sich um einen Abstimnungsprozess, bei dem Strategieanfragen übertragen
werden, die entsprechend bestätigt, ausgelöst und
zurückgenommen oder abgelehnt werden müssen
(vgl. Tabelle 1). In Anhang 1 ist dargestellt, welche
Maßnahmen mit dieser Form der Steuerungsabstimmung sinnvoll umgesetzt werden können.
8.3
Ausblick Metamodell
Zur Durchführung großer, betreiberübergreifender
Vernetzungsprojekte
ist
ein
hoher
organisatorischer
sowie
technischer
Abstimmungsaufwand nötig. Um diesen Aufwand
möglichst gering zu halten, ist es von Vorteil, die
Abstimmungsprozesse der beteiligten Parteien
sowohl aus organisatorischer als auch aus
funktionaler und technischer Sicht so zu
strukturieren, dass man diese auf gemeinsamen
syntaktischen und semantischen Grundlagen
durchführen kann. Für den Bereich der
betreiberübergreifenden
Vernetzung
von
Verkehrsbeeinflussungssystemen könnten diese
Grundlagen beispielsweise durch sogenannte
Metamodelle geschaffen werden.
Ein Modell beschreibt eine auf die relevanten
Eigenschaften reduzierte abstrakte Abbildung der
Realität. Soll diese Abstraktion bestimmten
formalen Regeln folgen, so wird eine zusätzliche
übergeordnete Abstraktionsebene geschaffen, die
den Aufbau der darunter liegenden Modelle formal
beschreibt, die sogenannte Metaebene. Ein
Modell, das auf dieser Metaebene definiert ist,
heißt Metamodell.
Dieses Metamodell stellt ein geeignetes Mittel zur
Beschreibung des formalen Aufbaus anderer
Modelle (oder einer ganzen Familie von Modellen)
dar, mit dessen Hilfe (semantisch) gleichartige
Modelle syntaktisch einheitlich beschrieben
werden können. Im vorliegenden Leitfaden stellt
das in Kapitel 2 beschriebene Vorgehensmodell
bereits ein Metamodell für das organisatorische
Vorgehen dar, mit dessen Hilfe spezifische auf die
Projektbeteiligten zugeschnittene Modelle zum
Projektablauf und zur Aufwandsschätzung erstellt
werden können.
Für die funktionale und technische Abstimmung,
also für den Austausch und die Interpretation von
Daten, und die technische Systemintegration, hier
64
als technische Verknüpfung der einzelnen
Systeme zu einem großen Ganzen zu verstehen,
könnte ein Metamodell auf der Basis von
Repräsentationsontologien geschaffen werden.
GRUBER (1993) definiert eine (Repräsentations-)
Ontologie als eine „formale, explizite Spezifikation
einer (gemeinsam genutzten) Konzeptualisierung“,
wobei unter letzterer die Verwendung ähnlicher –
evtl.
sogar
deckungsgleicher
–
Modellierungsansätze des gleichen Sachverhalts
der verschiedenen Projektpartner zu verstehen ist.
Solch eine – aufbauend auf diesem Leitfaden zu
realisierende – Ontologie würde durch die
Etablierung
von
Fachterminologien
und
standardisiertem
Vokabular,
sowie
der
strukturierten
Darstellung
von
Konzepten,
Konzepthierarchien und Beziehungen (STEIMANN
et al., 1999) der Formulierung von Grundlagen und
dem
Grundverständnis
für
diesen
Anwendungsbereich dienen, was wiederum die
Kommunikation
zwischen
den
beteiligten
Projektpartnern vereinfachen würde.
Erste Ansätze zur Erstellung einer entsprechenden
Ontologie für den Bereich „Verkehr“ wurden bereits
von LORENZ (2005) mit der Erstellung der OTN,
der „Ontology for Transportation Systems“,
verfolgt. Die grundsätzlichen Ideen dieses (Meta-)
Modells könnten für eine weitere Verwendung an
den vorliegenden Sachverhalt angepasst und
entsprechend erweitert werden.
Es ist festzuhalten, dass Metamodelle für
sämtliche Ebenen der Systemarchitektur genutzt
werden
können.
Durch
ihre
Fähigkeit
Zusammenhänge und fachliche Inhalte formal
korrekt in allgemeiner und übertragbarer Form
darzustellen,
können
sie
die
zuständigkeitsübergreifende
Vernetzung
in
sinnvoller Weise unterstützen und absichern.
Nachdem jedoch diese primär aus der Informatik
und
den
Kommunikationswissenschaften
stammende Methodik in der Verkehrstechnik
bisher wenig bekannt und kaum praktiziert ist, ist
im konkreten Projekt eine methodische Begleitung
durch entsprechend ausgebildete Personen zu
empfehlen.
Darüber hinaus wäre die Fortführung der an
einzelnen Stellen begonnenen Arbeiten zur
Formulierung einer Verkehrs-Ontologie (s.o.)
dringend zu wünschen. Der zu erwartende hohe
Nutzen des Einsatzes von Metamodellen vor allem
bei komplexen Systemvernetzungen dürfte diesen
Aufwand rechtfertigen.
65
9 Weiterführende Informationen
9.1
Hauptziel des Qualitätsmanagements ist es, ein
fest zu legendes Anforderungsniveau effizient zu
erreichen bzw. zu sichern oder sogar zu übertreffen.
stellt
keinen
einzelnen Arbeitsschritt in einer chronologischen
Abfolge dar, sondern einen begleitenden Prozess,
der sich über alle Arbeitsschritte und Prozesse der
Planung, des Aufbaus und des Betriebs des
Verkehrsmanagements erstreckt.
Der fehlerfreie, anforderungsgerechte Betrieb der
Erfassungs-, Steuerungs- und Informationssysteme ist Basis für eine zuverlässige Umsetzung
der Strategien und damit für ein wirkungsvolles
Verkehrsmanagement. Hier sei beispielsweise auf
die Ergebnisse des FE 03.0363/2003/IGB
„Benchmarking für Verkehrsdatenerfassungs- und
Verkehrssteuerungssysteme“ (BUSCH et al., 2006)
oder des FE 03.353/2004 „Qualitätsmanagement
für Lichtsignalanlagen“ (BOLTZE/REUSSWIG,
2005) verwiesen.
Im Folgenden wird auf die auf das Qualitätsmanagement bei der Vernetzung selbst eingegangen.
Qualitätsmanagement in der Konzeption
In der Konzeptionsphase betrifft das Qualitätsmanagement
einerseits
die
Qualität
des
Konzeptionsprozesses selbst und andererseits die
konzeptionelle
Vorbereitung
des
Qualitätsmanagements in der Betriebsphase.
Bezogen auf die Qualität des Konzeptionsprozesses lässt sich bereits die Anwendung des
Vorgehensmodells zur Konzeption der technischphysischen Vernetzung (vgl. Abschnitt 2.3) als
Maßnahme des Qualitätsmanagements verstehen.
Durch
das
strukturierte
Vorgehen
wird
gewährleistet,
dass
keine
Arbeitsschritte
vergessen und kausale Abhängigkeiten berücksichtigt werden. Hierzu zählt auch die Option, je
Phase
die
Arbeitsschritte
mehrmals
zu
durchlaufen.
Des Weiteren ist Qualitätsmanagement als
selbständiger Arbeitsschritt im Vorgehensmodell
integriert. Das Qualitätsmanagement stellt bei der
Konzeption und auch bei der Umsetzung der
Vernetzung eine Ergänzung bzw. einen integrierten Teil des Projektmanagements dar. Ein
Ansatz ist dabei beispielsweise die Überprüfung,
ob die Empfehlungen des Leitfadens eingehalten
sind. Für die in Abschnitt 3.3 genannten Kriterien
sind Anforderungsniveaus zu definieren und in der
65
Konzeption der Vernetzung zu berücksichtigen.
Darauf
aufbauend
stellt
auch
die
Konsistenzprüfung zwischen Ergebnissen der
einzelnen Arbeitsschritte (vgl. Abschnitt 3.4 und
Bild 2) einen wichtigen Aspekt des Qualitätsmanagements dar.
Weiterhin ist bereits im Rahmen der Konzeption zu
planen, wie das Qualitätsmanagement im Betrieb
durchgeführt werden soll. Geeignete Systemkomponenten und Mechanismen wie z. B.
Systemredundanzen (vgl. Abschnitt 4.2) sind
vorzusehen. Das System soll
-
wartungsfreundlich sein, damit Fehlfunktionen leicht erkannt und behoben
werden können,
-
flexibel sein, damit es bei geänderten
Anforderungen leicht angepasst werden
kann und
-
robust sein, damit es in nicht vorgesehenen Situationen funktionsfähig
bleibt.
Ein wichtiger Baustein des Qualitätsmanagements
ist die eindeutige und nachvollziehbare Dokumentation der Konzeption als Grundlage späterer
Maßnahmen des Qualitätsmanagements. Diese
Dokumentation sollte für alle Beteiligten ständig
verfügbar sein.
Qualitätsmanagement bei der Umsetzung
Die Umsetzung umfasst sowohl den Aufbau als
auch die spätere Pflege und Erweiterung des
Systems. Es ist zu prüfen, dass alle in der
Konzeption formulierten Anforderungen erfüllt
werden. Durch entsprechende Prüf- und Testverfahren ist die Funktionalität des Systems (z. B.
Datenvollständigkeit, Übertragungszeit) sicher zu
stellen.
Weiterhin ist ggf. darauf zu achten, dass die Dokumentation mit dem tatsächlich implementierten
System übereinstimmt.
Qualitätsmanagement im Betrieb
Aufbauend auf der Konzeption ist das Qualitätsmanagement im Betrieb durchzuführen. Die
Funktionsfähigkeit der Systeme einschließlich der
Vernetzung ist durch die zuständigen Institutionen
kontinuierlich zu prüfen, um Fehler im Betrieb zeitnah zu identifizieren. Dafür sind geeignete
Kenngrößen (z. B. die Häufigkeit von Systemausfällen, Übertragungszeiten) zu definieren. Auf
geeignete automatisierte Mechanismen im Bereich
der Datenübertragung wird in Abschnitt 7.2 jeweils
eingegangen.
66
Sofern Funktionen nicht automatisch überprüft
werden können, müssen angemessene Turnusse
festgelegt werden, in denen sie manuell überprüft
werden.
Auf dieser Grundlage sind Verbesserungsmaßnahmen wie die Wartung, Parameteranpassungen, hardware- oder softwaretechnische
Anpassungen oder sogar Erweiterungen zu
planen, die wiederum durch Tests zu überprüfen
sind. Diese Verbesserungsmaßnahmen können
auch aus veränderten Anforderungen resultieren.
9.2
Projektbeispiele aus der Praxis
Im Folgenden ist eine tabellarische Übersicht
umgesetzter
Vernetzungsprojekte
dargestellt,
wobei sich einige Projekte noch nicht im Endausbauzustand befinden. Ergänzende Angaben zu
den vorhandenen Grundformen der Vernetzung,
den jeweils eingesetzten Formen der Steuerungsabstimmung sowie den beteiligten Institutionen
ergänzen die Auflistung.
Projekt
Mithilfe der Tabelle können Projektverantwortliche
für die Konzeption einer Vernetzung Kontakte zu
Ansprechpartnern
von
ähnlichen,
bereits
realisierten Projekten aufbauen, um von den dort
gemachten Erfahrungen zu profitieren.
Bei den aufgeführten Praxisbeispielen handelt es
sich um eine reine Auflistung und enthält keine
Bewertung der Projekte.
Weiterführende Beschreibungen von Beispielprojekten im Sinne einer Best-Practice-Übersicht
werden in den „Hinweisen zur Betreiber übergreifende Netzsteuerung in der Verkehrsbeeinflussung“ dargestellt, die derzeit im FGSVArbeitskreis
3.2.5
„Betreiber
übergreifende
Netzsteuerung“ erarbeitet werden.
Grund-
Form
Zustän-
Federführung /
form
der
digkeits-
Ansprechpartner;
der
Steue-
ebenen
URL
Vernetz
rungs-
ung
abstim-
internatio-
Regionale Verkehrsleitzentrale
Manueller Regelbetrieb,
nal
der Bezirksregierung Köln
weitere Optimierung der ver-
Status
mung
Cross Border Manage-
P1
SB
ment (CBM) NRW /
Niederlande
kehrstelematischen Infrastruktur in Bau
Cross Border Manage-
P1
SB
ment (CBM) Nieder-
internatio-
Niedersächsisches Ministerium
Informationsaustausch und
nal
für Wirtschaft, Arbeit und
Informationen/ Empfeh-
Verkehr, Referat 42,
lungen über Rundfunk/TMC:
Verkehrsmanagementzentrale
Regelbetrieb, Verkehrs-
Niedersachsen
lenkungseinrichtungen: In
sachsen / Niederlande
Vorbereitung
dmotion
P1
SB
Stadt/Land
Landeshauptstadt Düsseldorf,
laufendes Forschungsprojekt
Amt für Verkehrsmanagement,
Landesbetrieb Straßenbau
NRW;
http://www.dmotion.info/
Long Distance
P1
SB
Land/Land
Verkehrszentrale Hessen
Corridors (LDC)
West-Korridor
Ministeriums für Wirtschaft,
Testbetrieb
Verkehr, Landwirtschaft und
Weinbau Rheinland-Pfalz,
Referat 87 04
Süd-Korridor
Straßenverkehrszentrale Baden-
Testbetrieb
Württemberg
Nord-Korridor
Niedersächsische
Landesbehörde für Straßenbau
66
Planung, ab Ende März 2007
67
Projekt
Grund-
Form
Zustän-
Federführung /
form
der
digkeits-
Ansprechpartner;
der
Steue-
ebenen
URL
Vernetz
rungs-
ung
abstim-
Status
mung
und Verkehr, Dezernat 23
im Testbetrieb
(Betrieb und Verkehr)
MOBINET
P1/P2
SI/EA
Stadt/Land
Stadt München,
abgeschlossenes
Kreisverwaltungsreferat;
Forschungsprojekt
http://www.mobinet.de/
NBA A1/A7/A21/B205
P1
SB
Land/Land
Verkehrsleitzentrale der Polizei
Dauerbetrieb
Hamburg
NBA Köln-Koblenz
P1
SI
Land/Land
Landesbetrieb Straßenbau
händischer Betrieb von
Nordrhein-Westfalen,
dWiSta in Richtung NRW Æ
Landesbetrieb Straßen und
RP
Verkehr Rheinland-Pfalz
NBA Stuttgart
S1
SI/SB
Stadt/Land
LH Stuttgart / Integrierte
Dauerbetrieb
Verkehrsleitzentrale (IVLZ)
VLS Nürnberg
S1
SI/SB
Stadt/Land
Stadt Nürnberg,
Dauerbetrieb, weiterer
Verkehrsplanungsamt;
Ausbau
www.verkehrsleitsystem.
nuernberg.de
Integriertes Verkehrs-
P1/S2
EA/SB
Stadt/Land
Stadt Potsdam, Bereich
systemmanagement
Verkehrsmanagement;
(VSM) Potsdam /
www.mobil-potsdam.de
Dauerbetrieb
Verkehrsabhängige
Wegeführung (VWF)
Wayflow / ISM
S1
SB
Stadt/Land
Verkehrszentrale Hessen
abgeschlossenes
Forschungsprojekt
Tabelle 16: Praxisbeispiele
67
68
10 Literatur
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69
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-
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Ergänzung 1, Ergänzung 2. Köln, 1990
VDV-Schriften
453:
Integrationsschnittstelle
Rechnergestützter Betriebsleitsysteme, Ausgabe
5/05. Köln, 2005a
VDV-Schriften
454:
Integrationsschnittstelle
Rechnergestützter
Betriebsleitsysteme:
Fahrplanauskunft. Ausgabe 10/05, Köln, 2005b
70
ZUSER, W.; GRECHENIG, T.; KÖHLE, M.:
Software Engineering mit UML und dem Unified
Process, München, 2004
71
Ontologie
Zeichen
oder
kontinuierliche
Funktionen,
die
Informationen darstellen
Formale,
explizite
Spezifikation
einer
(gemeinsam genutzten)
Konzeptualisierung
(Geo-)
Referenzierung
Systemkomponente, die
Datensenken, und/oder
–quellen enthält
Zuweisung
raumbezogener
Referenzinformationen zu
einem Datensatz
Semantik
Lehre der inhaltlichen
Bedeutung
von
sprachlichen Zeichen und
Wörtern
Standard
Anerkanntes,
angewandtes Regelwerk,
z. T.
ohne
(inter)
nationales
Normungsverfahren
Steuerung
Planmäßige
Beeinflussung eines Objektes
ohne
Berücksichtigung
des
Objekt-Zustandes
(Abgrenzung
zur
Regelung, bei der in
einem
rückgekoppelten
Prozess Objekte unter
Berücksichtigung
des
erreichten
Zustandes
beeinflusst werden)
Steuerzentrale
Für die Umsetzung der
Strategien
zuständige
Einheit, d. h. für die
Schaltung von Verkehrsbeeinflussungs-systemen
und ggf. für die darüber
hinaus
gehende
Verbreitung
von
Informationen
Strategie
Vorab
festgelegtes
Handlungskonzept für das
Ergreifen
von
Maßnahmen (-bündeln) zur
Verbesserung einer definierten
(Ausgangs-)
Situation
Strategiezentrale
Einheit, in der Strategieentscheidungen auf Basis
der Gesamtverkehrslage
getroffen werden. Die
Strategieentscheidung
muss nicht bindend für
die Beteiligten sein. Die
Strategiezentrale
kann
auch
ein
Rechner
11 Glossar
Daten
Datenendeinrichtung
Datenformat
Dateninhalt
Datenübertragungsrate
Dynamisches
Verkehrsmanagement
(Kommunikations-)
Protokoll
Meldung
71
Spezifikation, wie Daten
und Strukturinformationen
eines
Dokumentes
logisch
auf
einem
Speichermedium abgelegt
oder (über ein Netzwerk)
übertragen werden
In
Daten
enthaltene
Information.
Diese
Information ergibt sich
erst, wenn den Daten
eine
Bedeutung
(Semantik)
zugeordnet
wird, d.h. wenn sie einen
Sachverhalt ausdrücken,
einem Zweck dienen oder
Aktionen auslösen.
Hier: Maximale Anzahl
Zeichen,
die
pro
Zeiteinheit auf einem
jeweiligen Medium übertragen werden kann.
Situationsabhängige
Beeinflussung
der
aktuellen
Verkehrsnachfrage
und
des
vorhandenen Verkehrsangebots mit dem Ziel,
die für diesen Zeitbereich
bestmögliche Situation zu
sichern
Die
Gesamtheit
aller
semantischen
und
syntaktischen
Festlegungen
(Regeln,
Datenformate
und
Funktionen)
für
den
Informationsaustausch
zwischen
Kommunikationspartnern
auf
derselben Stufe eines
Kommunikationssystems
Information,
tragen wird
die
über-
72
(-system)
sein.
Als
Sonderfall
kann
die
Strategiezentrale
als
Strategiemakler zwischen
den
Verkehrsmanagementpartnern fungieren,
ohne selbst über eine
Entscheidungsgrundlage
zu verfügen.
Syntax
Schreib- oder Befehlsvorschrift in Programmiersprachen und Programmen
System
Gesamtheit
der
zur
selbständigen Erfüllung
eines
Aufgabenkomplexes erforderlichen
technischen
und/oder
organisatorischen
und/oder anderen Mittel
der
obersten
Betrachtungsebene (DIN
40150).
Je
nach
Betrachtungsebene kann
ein verkehrstechnisches
System also beispielsweise
ein
einzelner
Anzeigenquerschnitt einer
Verkehrsbeeinflussungsa
nlagen, eine Lichtsignalanlage
oder
ein
Parkleitsystem mit den
Erfassungseinrichtungen
und Anzeigen sein.
Systemarchitektur
Struktur und Zusammenspiel aller vorhandenen
Elemente
Übertragungszeit
Dauer, die für das
Übertragen
einer
bestimmten Datenmenge
über ein Medium benötigt
wird. Wird durch die
Verzögerung
des
Mediums und Wartezeiten
an
Zwischenknoten
bestimmt
Vernetzung
Kopplung
verkehrstechnischer Systeme und
Zentralen
Wertebereich
Gibt die per Definition
festgelegten Minima und
Maxima der übertragenen
Datenart an
72
73
12 Abkürzungsverzeichnis
FGSV
Forschungsgesellschaft für
Straßen- und Verkehrswesen
AA
Arbeitsausschuss der FGSV
FOPS
AK
Arbeitskreis der FGSV
Forschungsprojekt Stadtverkehr
des BMVBW
ALV
Arbeitsgemeinschaft der
Vermessungsverwaltungen der
Länder der Bundesrepublik
Deutschland
GDF
Geographical File Format
GPRS
General Packet Radio Service
GSM
Global System for Mobile
Communication
HTTP
Hypertext Transfer Protocol
ILOC
Intersection Location
ISDN
Integrated Services Digital Network
ISO
International Organization for
Standardization
ITS
Intelligente Transport Systeme
IV
Individualverkehr
LAN
Local Area Network
LCL
Location Code List
LOS
Level Of Service
LSA
Lichtsignalanlage
MARZ
Merkblatt für die Ausstattung von
Verkehrsrechnerzentralen und
Unterzentralen
MIV
Motorisierter Individualverkehr
MVG
Münchner Verkehrsgesellschaft
mbH
NBA
Netzbeeinflussungsanlage
NTCIP
National Transportation
Communication for ITS Protocol
OCA
Open Traffic Systems City
Associations e.V.
AND
Allgemeiner Nachrichtendienst
ANS
Anschlusssicherung
AP
Arbeitspaket
AQ
Anzeigequerschnitt
ASB
Anweisung
Straßeninformationsbank
ATKIS
Amtliches TopographischKartographisches
Informationssystem
AUS
Prozessdatendienst
Fahrplanauskunft
BAB
Bundesautobahn
BASt
Bundesanstalt für Straßenwesen
BMVBS
Bundesministerium für Verkehr,
Bau und Stadtentwicklung
BMVBW
Bundesministerium für Verkehr,
Bau- und Wohnungswesen
CALM.
Communication Air-interface Long
and Medium range
CATV
engl.: Community Antenna
Television; Kabelfernsehen
CCTV
Closed Circuit Television
CEN
Comité Européen de Normalisation
CORBA
Common Object Request Broker
Architecture
OCIT
Open Communication Interface for
Road Traffic Control Systems
DAB
Digital Audio Broadcast
ODG
OCIT Developer Group
DAG
Datenausgabegerät
OKSTRA
DATEX
DATA EXchange
Objektkatalog für das Straßen- und
Verkehrswesen
DEG
Datenerfassungsgerät
ÖPNV
Öffentlicher Personennahverkehr
DFI
Dynamische Fahrgastinformation
OSI
DLM
Digitales Landschaftsmodell
Open Systems Interconnection
Reference Model
DVB
Digital Video Broadcast
OTN
Ontology for Transportation
Systems
EA
Eigenständige Steuerung mit
Abgleich
ÖV
Öffentlicher Verkehr
EAK
Ein-/Ausgabe-Konzentrator
PDA
Personal Digital Assistent
73
74
POI
Point of Interest
PPP
Public-Private-Partnership-Modell
RBL
Rechnergestütztes
Betriebsleitsystem
VKRZ
Verkehrsregelungszentrale der
Berliner Polizei
VRZ
Verkehrsrechnerzentrale
WAN
Wide Area Network
RDS
Radio Data System
WVZ
Wechselverkehrszeichen
REF-AUS
Referenzdatendienst
Fahrplanauskunft
XML
EXtensible Markup Language
RIS
Reisenden-Informations-System
SB
Strategiebasierte Steuerung
SBA
Streckenbeeinflussungsanlage
SI
Stark integrierte Steuerung
SIB
Straßeninformationsbank
SIRI
Service Interface for Real Time
Information
SM
Steuermodul
SNMP
Simple Network Management
Protocol
SS
Streckenstation
TIC
Traffic Information Centre
TLS
Technische Lieferbedingungen für
Streckenstationen
TMC
Traffic Message Channel
TPEG
Transport Protocol Experts Group
TTI
Traffic and Travel Information
UITP
International Association of Public
Transport
UML
Unified Modeling Language
UP
Unified Process
UZ
Unterzentrale
VBA
Verkehrsbeeinflussungsanlage
VDE
Verband der Elektrotechnik,
Elektronik und Informationstechnik
e.V.
VDV
Verband deutscher
Verkehrsunternehmen
VI
Verkehrs-Ingenieur
VIS
Visualisierung
VIV
Verband der Ingenieurbüros für
Verkehrstechnik
VIZ
Verkehrsinformationszentrale
74
T
75
Wirkungsbereich Netz
13 Anhang:
Anhang 1:
Verkehrliche
Maßnahmen
im
dynamischen Verkehrsmanagement
Grundlage der Konzeption der Vernetzung sind die
geplanten
Strategien,
also
abgestimmte
Maßnahmenbündel. Die Strategieentwicklung wird
hier nicht erläutert. Da die verschiedenen
Maßnahmen jedoch die Eingangsgröße für die
Konzeption der Vernetzung sind, werden im
Folgenden die betrachteten Maßnahmentypen
beschrieben, um ein einheitliches Verständnis
sicherzustellen.
Grundlage
sind
die
Maßnahmenkategorien und Definitionen nach
FGSV (2003), die für diesen Zweck angepasst und
erweitert wurden.
Die Maßnahmen sind entsprechend
Wirkungsbereiche unterteilt nach
-
Netz,
-
Strecke,
-
Knotenpunkt und
-
übergeordneten Maßnahmen.
ihrer
Nach jeder Beschreibung wird dargestellt, ob die
Maßnahmen
bei
einer
zuständigkeitsübergreifenden Umsetzung zwischen
-
Nationen (international),
-
Bundesländern (Land/Land),
-
Stadt und Land (Stadt/Land) oder
-
Stadt und Stadt (Stadt/Stadt)
angewendet werden. Der Fall Land/Land kann
auch verschiedene Zuständigkeitsbereiche innerhalb eines Landes betreffen (i. d. R. BAB und
nachgeordnetes Netz). Der Fall Stadt/Stadt wird in
der Regel nur in Ballungsräumen bei direkten
Verknüpfungen der städtischen Netze vorkommen.
Beim ÖPNV entspricht „Land“ den (über-)
regionalen Verkehren, „Stadt“ den städtischen.
Weiterhin ist gekennzeichnet, mit welcher Form
der Steuerungsabstimmung die Maßnahmen in der
Regel umgesetzt werden können.
Im Leitfaden nicht weiter berücksichtigte
Maßnahmen sind kursiv geschrieben.
Netzbeeinflussung / Umleitung von Verkehrsströmen
Durch Verweis auf eine Alternativroute (z. B. mit
Wechelwegweisungsanlagen) soll eine Entlastung
eines von einem Problem betroffenen Streckenabschnitts erreicht werden. Dafür ist eine
ausreichende Kapazität auf der Alternativroute
sicherzustellen.
(international,
Land/Land,
Land/Stadt, Stadt/Stadt ⏐ SB, EA, SI)
Dynamische Zielführung Parken / P+R,
Anpassung Parkraum
Diese Maßnahme stellt einen Sonderfall der
Umleitung von Teilverkehrströmen dar. Gegenüber
üblichen dynamischen Parkleitsystemen wird die
Zielführung zu den Parkierungsanlagen in
Abhängigkeit von der Verkehrslage angepasst.
Einen Sonderfall stellt die Einrichtung temporärer
Anlagen,
z. B.
für
Veranstaltungen,
dar.
(Land/Stadt, Stadt/Stadt ⏐ SB, EA, SI)
Netzsteuerung (LSA)
Anhand von Zielfunktionen werden zusammenhängende LSA im Verkehrsnetz koordiniert.
(Land/Stadt, Stadt/Stadt ⏐ SI)
Pförtneranlagen
Ein spezieller Einsatzbereich von Lichtsignalanlagen ist die Zuflussdosierung durch so
genannte „Pförtneranlagen“ (nicht zu verwechseln
mit der Zuflussregelung, s. u.). Damit kann der
Zufluss zu kritischen Streckenabschnitten oder
Netzbereichen begrenzt werden, um die negativen
Auswirkungen einer Überlastung des Verkehrsnetzes zu vermindern oder in weniger sensible
Gebiete zu verlagern. Solche Pförtneranlagen
können im Zusammenhang mit Busspuren und
anderen Beschleunigungsmaßnahmen für den
ÖPNV eingesetzt werden (z. B. dynamische
Straßenraum-Freischaltung). (Land/Stadt, Stadt/
Stadt ⏐ SB, EA, SI)
Zufahrtbeschränkung
Bei der Zufahrtbeschränkung wird die Zufahrt zu
begrenzten Gebieten (z. B. Innenstadt) nur für
bestimmte Nutzergruppen oder Fahrzeugarten
zugelassen. Die Zufahrtbeschränkung ist nach
derzeitigem Sachstand i. d. R. keine dynamische
Maßnahme und nicht zuständigkeitsübergreifend.
Sie wird deshalb im Weiteren nicht berücksichtigt.
(Pförtneranlagen und Zuflussregelung werden an
anderen Stellen behandelt.)
Verlagerung von Fahrgästen (innerhalb des
ÖV)
Die Verlagerung von Fahrgästen innerhalb des
Systems ÖV bedeutet, dass die Fahrgäste auf
75
76
alternative Linien gelenkt werden, um ihr Fahrtziel
zu erreichen, z.B. als Reaktion auf Störungen,
Fahrtenausfälle oder bei starken Überlastungen.
(international, Land/Land, Land/Stadt, Stadt/Stadt
⏐ SB, EA, SI)
Koordinierungen
und
auch
weitergehende
Abstimmungen der Signalsteuerungen innerhalb
von Straßennetzen aufeinander kann auch die
Routenwahl im Netz beeinflusst werden.
(Land/Stadt, Stadt/Stadt ⏐ SI)
Umleitung von Fahrzeugen des ÖV
Die Umleitung von Fahrzeugen ist eine betriebliche
Maßnahme, wenn Streckenabschnitte wegen
Störungen nicht genutzt werden können oder
sollen. Wenn Haltestellen im umfahrenen Bereich
liegen, sind weitere Maßnahmen zu ergreifen, um
die betroffenen Fahrgäste zu informieren und
baldmöglichst wieder zu bedienen. (international,
Land/Land, Land/Stadt, Stadt/Stadt ⏐ SB, EA, SI)
Einen Sonderfall der Koordinierung stellt dabei die
Freischaltung von Einsatzrouten für Krankenwagen
und Einsatzfahrzeuge der Feuerwehr, der Polizei
und anderer Notfalldienste für das zügige
Erreichen des Einsatzortes dar. Hierbei ist zu
beachten, dass die Freigabe nicht erst bei
Fahrzeugankunft erfolgt, sondern bereits vorher
aufgestauten Fahrzeugen das Räumen ermöglicht
wird. Im Interesse einer möglichst guten
Verträglichkeit mit dem sonstigen Verkehr sollte
eine Freischaltung nicht unnötig lange aufrechterhalten bleiben. (Land/Stadt, Stadt/Stadt ⏐ SI)
Anschlusssicherung im ÖV
In dem hier dargestellten Kontext wird die
dynamische Anschlusssicherung (aufbauend auf
der fahrplanmäßigen, statischen) betrachtet. Tritt
z. B. bei der S-Bahn eine Verspätung auf, so kann
die Anschlusssicherung zu einem wartenden Bus
dynamisch an der Haltestelle über unterschiedliche
technische
Systeme
(Lichtsignale,
Funkmeldungen, RBL etc.) gewährleistet werden.
⏐ SB, SI)
Wirkungsbereich Strecke
Beeinflussung
des
Fahrverhaltens
(Streckenbeeinflussung)
Durch
die
dynamische
Regelung
der
Geschwindigkeit, Überholverbot oder Warnung vor
Risiken wie Nebel oder Baustellen soll das
Unfallrisiko und/oder die Wahrscheinlichkeit für
einen Verkehrsflusszusammenbruch verringert
werden. (Land/Land, Land/Stadt ⏐ SI)
Nutzungsänderung
der
Infrastruktur
(Fahrstreifenzuteilung,
Richtungswechselbetrieb,
Standstreifenfreigabe)
Durch Freigabe bzw. Nutzungsänderung kann die
für bestimmte Verkehrsmittel oder Verkehrsströme
nutzbare
Verkehrsfläche
in
besonderen
Situationen erweitert oder eingeschränkt werden
(z.B.
Freigabe
des
Standstreifens
auf
Autobahnen). Diese Maßnahmen können in einer
Streckenbeeinflussung integriert sein (Land/Land,
Land/Stadt, Stadt/Stadt ⏐ SI)
Lichtsignalkoordinierung
(Grüne
Welle,
Freischalten von Einsatzrouten)
Durch Koordinierung der Lichtsignalsteuerung an
benachbarten Knotenpunkten können so genannte
Grüne
Wellen
geschaffen
werden,
die
Fahrzeugpulks das Durchfahren von Streckenzügen ohne Halt ermöglichen. Durch derartige
76
Wirkungsbereich Knotenpunkt
Knotenpunktbeeinflussung (KBA)
Beeinflussungsanlagen zur Fahrstreifenzuteilung
am Knotenpunkt können bei der Verflechtung
starker Verkehrsströme mit unterschiedlichen
Spitzen der einzelnen Relationen zu unterschiedlichen Zeiten eingesetzt werden. Dabei
werden die Fahrstreifen in der Zufahrt und der
durchgehenden Fahrbahn über Dauerlichtzeichen
oder durch Wechselwegweiser verkehrsabhängig
den einzelnen Verkehrsströmen zugewiesen.
(Land/Land, Land/Stadt ⏐ SI)
Zuflussregelung
Zuflussregelungen dienen der Aufrechterhaltung
des Verkehrsflusses auf der durchgehenden
Fahrbahn
sowie
der
Verbesserung
der
Verflechtung einfahrender Ströme. Hierbei wird
verkehrsabhängig über Signalgeber der Zufluss
auf die übergeordnete Straße in bestimmten
Grenzen dosiert und somit verhindert, dass sich
größere Pulks einfädeln müssen. (Land/Land,
Land/Stadt ⏐ SI)
Beeinflussung
des
Verkehrsflusses
an
plangleichen Knotenpunkten (LSA)
Lichtsignalanlagen werden vor allem eingesetzt,
um die Verkehrssicherheit zu erhöhen und die
Qualität des Verkehrsablaufs zu verbessern. Dies
umfasst auch die ÖV-Beschleunigung. Für das
zuständigkeitsübergreifende Verkehrsmanagement
sind
hauptsächlich
lichtsignalgeregelte
Knotenpunkte im Übergang zwischen den
Zuständigkeitsbereichen
relevant,
z. B.
an
Anschlussstellen von Autobahnen. Ggf. ist hier
auch eine dynamische Fahrstreifenzuteilung am
Knotenpunkt zu berücksichtigen. (Land/Land,
77
Strategische
Bevorrechtigung
(ÖV,
Einsatzfahrzeuge)
Die strategische ÖV-Bevorrechtigung beinhaltet
eine gezielte Bevorrechtigung in Sondersituationen, zum Beispiel bei Störungen im
Verkehrsnetz oder bei Sonderverkehren, die nicht
auf Linienwegen fahren. Für Einsatzfahrzeuge
entspricht diese Maßnahme dem Freischalten von
Einsatzrouten auf Strecken (s. o.). (Stadt/Stadt
(stadtintern zwischen ÖV und IV-Betreiber) ⏐ SI,
SB)
Übergeordnete Maßnahmen
Störungs-/Zustandsinformation (z.B. Verkehrswarndienst / Stauwarnung, Verkehrslagedarstellung, Verspätungen)
Hauptziel
von
Verkehrswarndienst
und
Stauwarnungen
ist
die
Erhöhung
der
Verkehrssicherheit. Die Fahrzeugführer sollen sich
auf Störungen rechtzeitig einstellen können.
Darüber hinaus werden Verkehrsteilnehmer, wie
auch
durch
Verkehrslagedarstellung
und
Verspätungsmeldungen, in die Lage versetzt, ihre
Reiseplanung (Routenwahl, Zeitpunkt, Verkehrsmittelwahl) an die aktuelle Verkehrssituation
anzupassen. Dies kann entweder selbständig
durch den Verkehrsteilnehmer erfolgen oder durch
entsprechende Empfehlungen initiiert werden.
Damit kann die Information als Ergänzung oder
Alternative zur Netzbeeinflussung (s. o.) dienen
und sollte entsprechend abgestimmt werden. Bei
Empfehlungen zum Wechsel auf den ÖPNV sind
ausreichende Kapazitäten im ÖV und ausreichende Stellplatzkapazitäten der P+R-Anlagen
sicherzustellen.
Ergänzend kann die Information über Ursache und
Dauer von Störungen eine psychologische
Wirkung erfüllen, indem sie Verständnis hervorruft,
die Planbarkeit des weiteren Ablaufs verbessert
sowie das negative Empfinden der Störung
reduziert. (international, Land/Land, Land/Stadt,
Stadt/Stadt ⏐ SB, EA, SI)
Beeinflussung der Verkehrsmittelwahl
Die Beeinflussung der Verkehrsmittelwahl kann
bereits vor Fahrtantritt oder während der Fahrt
erfolgen.
Die
Verfügbarkeit
ausreichender
Kapazitäten (ÖV, P+R) ist sicherzustellen, eine
entsprechende Zielführung ist erforderlich. Die
Beeinflussung erfolgt in Verbindung mit Störungs-/
Zustandsinformationen. Die Maßnahme wird nicht
gesondert berücksichtigt, da sie sich aus den
genannten anderen Maßnahmen zusammensetzt.
77
Verlagerung des Fahrtantrittszeitpunkts
Die Verlagerung des Fahrtantrittszeitpunkts basiert
ebenfalls auf Störungs-/Zustandsinformation und
wird nicht gesondert berücksichtigt.
Unfall- und Störfallmanagement
Das Unfall- und Störfallmanagement ist eine
übergeordnete Maßnahme bei Eintreten größerer
Störungen, die mehrere der oben genannten
Maßnahmen (z. B. Netzbeeinflussung, Freischalten von Einsatzrouten, Störungsinformation)
einbeziehen kann. Die Zusammenarbeit mit der
Polizei und den Rettungsdiensten spielt eine
zentrale
Rolle.
(international,
Land/Land,
Verkehrsmanagement für Großveranstaltungen
Grundsätzlich gelten die gleichen Aussagen wie
beim
Unfallund
Störfallmanagement,
entscheidende Unterschiede sind die grundsätzliche Planbarkeit sowie die verkehrserzeugende Wirkung von Großveranstaltungen.
⏐ SB, EA, SI)
Baustellenmanagement
Durch Baustellenmanagement sollen (neben den
Ansätzen einer vollständigen Vermeidung und
einer
optimalen
planerischen
und
organisatorischen Vorbereitung der Baustelle
selbst) Zeitpunkt und Dauer von Baustellen in
Abhängigkeit von den verkehrlichen Auswirkungen
netzweit optimiert werden. Dabei ist auch das
Instandhaltungsmanagement
einzubeziehen.
⏐ EA, SI, SB)
Mobility Pricing / Straßenbenutzungsgebühren
Finanzielle bzw. fiskalische Maßnahmen können
und sollen oft die Routenwahl beeinflussen oder
intermodale Wirkungen hervorrufen und sind ein
wichtiger Aspekt für die Verkehrsbeeinflussung.
Neben den nicht verkehrsabhängigen Maßnahmen
im Bereich Straßenbenutzungsgebühren, Parkraumbewirtschaftung oder z. B. Kombitickets sind
auch Maßnahmen mit dynamischen Ansätzen wie
verkehrsabhängige Straßenbenutzungsgebühren
oder
nachfragegesteuerte
Parkgebühren
anwendbar.
Dynamische Maßnahmen wurden bisher auch in
der Forschung bei weitem noch nicht abschließend
behandelt. Inwiefern ein Datenaustausch für eine
zuständigkeitsübergreifende Durchführung erfolgen muss, ist somit noch nicht geklärt. Die
Maßnahme wird in diesem Rahmen nicht weiter
betrachtet.
78
Anhang 2: Gremien
Als Gremien sind hier jene Organisationen zu
verstehen, die in relevanten Bereichen der
„Vernetzung“ und des „Verkehrsmanagements“
arbeiten. Im Folgenden werden internationale und
nationale Gremien vorgestellt.
Internationale Gremien
CEN
Wesentliches Gremium für die Standardisierung
auf europäischer Ebene ist das Comité Européen
de Normalisation (CEN), das Europäische Komitee
für Normung. Mit 29 nationalen Mitgliedern, die die
gesamte Europäische Union einschließen, und
weiteren
acht
assoziierten
institutionellen
Mitgliedern finden die CEN-Standards eine weite
Verbreitung in Europa. CEN arbeitet in
Abstimmung mit dem Europäischen Komitee für
elektrotechnische Normung (CENELEC), dem
europäischen Institut für Telekommunikationsstandards (ETSI) und der internationalen
Normungsorganisation ISO. Die Normenentwürfe
werden mit den Mitgliedern abgestimmt und nach
einer formalen Zustimmung als nationale Normen
eingeführt.
Wie auch bei ISO werden die Normen in der Regel
in den Technischen Komitees (TC) erarbeitet,
wobei hier das TC 226 „Road equipment“ und vor
allem das TC 278 „Road traffic and transport
telematics“ zu nennen ist, das sich mit der
gesamten Bandbreite der Verkehrstelematik
beschäftigt. In diesem TC sind auch die unten
beschriebenen Standards ALERT C, TPEG und
DATEX angesiedelt (CEN, 2006).
EBU
Die European Broadcasting Union (EBU) ist die
Vereinigung von 74 nationalen Sendeanstalten aus
54 Ländern in Europa, Nordafrika und dem
Mittleren Osten sowie 44 assoziierten Mitgliedern
aus 25 weiteren Ländern
Neben
den
Kernaufgaben
wie
der
Interessenvertretung
der
Mitglieder
für
Senderechte und dem Sendenetzbetrieb ist die
EBU auch in der technischen Forschung und
Entwicklung der Rundfunktechnik tätig und war
somit an der Entwicklung von RDS, DAB und DVB
beteiligt. Federführend ist die EBU bei der
Entwicklung des TPEG-Standards (vgl. Kapitel
5.9), (EBU, 2006).
Euroregionale Projekte
Um die Einführung und den koordinierten Ausbau
der
Verkehrstelematik
auf
dem
TransEuropäischen Straßennetz (Trans European
Network – Transport, TEN-T) zu unterstützen,
78
werden von der EU sechs Projekte im Rahmen des
„Multi Annual Indicative Programme“ (MIP)
gefördert. Sie werden von den Straßenbauverwaltungen der Mitgliedstaaten umgesetzt. Fast
alle Bundesländer sind an einem der Projekte
CENTRICO, VIKING, CORVETTE, SERTI und
CONNECT beteiligt.
Für die Harmonisierung und Koordinierung der
Verkehrstelematik werden hier Standardisierungsprozesse angestoßen und entsprechende Entwicklungen in den Projekten umgesetzt. Im Falle von
DATEX 2 (s. Kapitel 6.2.2) erfolgt die Erarbeitung
der technischen Grundlagen zur Standardisierung
direkt in den Projekten.
IEEE
Das „Institute of Electrical and Electronics
Engineers“ (IEEE) ist ein in mehr als 170 Ländern
vertretener gemeinnütziger Berufsverband von
Ingenieuren u. a. aus den Bereichen Informatik,
Telekommunikation
und
Elektrotechnik
zur
Förderung
und
Standardisierung
aktueller
Technologien. Die „IEEE Standards Association“
ist ein Normungsgremium das derzeit bereits ca.
1300 Standards im Technologiebereich entwickelt
hat
bzw.
noch
weiterhin
entwickelt.
Herauszuheben ist beispielsweise der FireWire(IEEE 1394) und der Ethernet-Standard (IEEE
802.3) (IEEE, 2006).
ISO
Die internationale Normungsorganisation ISO ist
ein Netzwerk von nationalen Normierungsorganisationen aus 156 Ländern. Die Normenentwürfe werden von Technischen Komitees (TC)
erarbeitet. Die TCs werden durch Experten aus
den Wirtschaftsbereichen besetzt, für die die
Normen Relevanz haben, sowie durch weitere
Experten
von
nationalen
Instituten
und
Forschungseinrichtungen. Die Experten werden zu
nationalen Delegationen zusammengefasst, deren
Beiträge
jeweils
durch
die
nationalen
Normungsinstitute
koordiniert
werden.
Die
Normenentwürfe werden mit den Mitgliedern
abgestimmt und erhalten nach der formalen
Zustimmung den Status des internationalen
Standards.
Für die in diesem Forschungsvorhaben behandelte
Thematik sind besonders das TC 204 „Intelligent
transport systems“ und das TC 211 “Geographic
Information/Geomatics” zu nennen.
Das TC 204 beschäftigt sich mit der
Standardisierung von Information, Kommunikation
und Steuerungssystemen des Landverkehrs unter
Berücksichtigung intermodaler Aspekte (ISO/TC
204, 2007).
79
Neben und mit der OGC (s. u.) arbeitet das TC 211
an Definitionen und Umsetzungen von Standards
zum Austausch von Geodaten (ISO/TC 211, 2007).
OCA
Die "Open Traffic Systems City Association e. V."
(OCA) ist ein Verband mit deutschen,
österreichischen und schweizerischen öffentlichen
Baulastträgern als Mitgliedern.
Die OCA wurde 1999 gegründet um Baulastträger
an der von der Industrie initiierten OCIT-Initiative
(siehe Abschnitt 6.2.9) zu beteiligen. Mitglieder im
OCA e.V. sind Städte aus Deutschland, Schweiz
und Österreich, in Summe entspricht dies 14
Millionen
Einwohnern,
bzw.
14.500
Lichtsignalanlagen (LSA).
Die
teilnehmenden
Städte
und
Landesverwaltungen arbeiten, mit dem Fokus auf
Anlagen, Systeme und Komponenten der
Straßenverkehrstechnik, Verkehrstelematik und
des Verkehrsmanagements
-
an einer Förderung des Wettbewerbs, der
Wirtschaftlichkeit und Qualitätssicherung
bei Beschaffung und im Betrieb,
-
an
einer
Vereinfachung
und
Beschleunigung von Ausschreibungsverfahren,
-
für
direkten
Informationsaustausch
zwischen beteiligten Verwaltungen auf
nationaler und internationaler Ebene,
-
an einer Zusammenführung einzelner
Anforderungsprofile,
um
so
die
Baulastträger gegenüber der Industrie zu
stärken.
Des Weiteren arbeitet die OCA beispielsweise an
der
nötigen
Kooperation
verschiedener
Baulastträger im Verkehrsmanagement, an
Qualitäts- und Sicherheitsstandards in der
Verkehrstechnik und der Optimierung der
Leistungsfähigkeit der Systeme.
Ein Großteil der Verbandsarbeit geschieht in OCAArbeits- und Anwenderkreisen, deren Ergebnisse
z. T. veröffentlicht werden (OCA, 2007).
OGC
Mit Mitgliedern aus Wirtschaft, Verwaltung und
Forschung ist das “Open Geospatial Consortium,
Inc.” (OGC) eine Non-Profit-Organisation, die
gemeinsam mit der ISO/TC 211 (s. o.) an der
Standardisierung von Geodaten arbeitet. Die frei
verfügbaren technischen OpenGIS-Spezifikationen
sind das Hauptprodukt des OGC (OGC, 2007).
79
UITP
Die „International Association of Public Transport“
(UITP) ist ein weltweiter Verbund von ÖVFachleuten aus Betreibergesellschaften, Behörden, Industrie und Forschung (UITP, 2006). Die
UITP untersucht alle öffentlichen Verkehrsmittel,
auch Taxis und Konzepte wie Car-Sharing. Es
werden die „best practices“ ermittelt und an die
Mitglieder weitergegeben und es besteht die
Möglichkeit des fachlichen Austauschs zwischen
verschiedenen Sparten des öffentlichen Verkehrs.
Als bedeutender weltweiter Verband vertritt die
UITP die Interessen des ÖPNV.
Forschungsgesellschaft
Verkehrswesen (FGSV)
für
Straßen-
und
Die Gremien der Forschungsgesellschaft für
Straßen- und Verkehrswesen erstellen in
Deutschland das Technische Regelwerk in den
Bereichen Straßenbau, Straßenverkehrstechnik
und Verkehrsplanung auf Basis der jeweils
neuesten Erkenntnisse aus Forschung und Praxis.
Die Erarbeitung erfolgt in AK, die von den
Arbeitsausschüssen (AA) initiiert werden.
Im Folgenden wird auf die AK eingegangen, die für
dieses Forschungsvorhaben relevante Themen
bearbeiten.
AK 3.1.1 „Verkehrsmanagementzentralen“
Im AA 3.1 „Telematik im Straßenverkehr“ sind die
AK 3.1.1 „Verkehrsmanagementzentralen“ und
3.1.4 „ITS-Architekturen“ für die Bearbeitung des
Forschungsvorhabens relevant.
Um
das
gesamte
Potenzial
von
Verkehrsmanagementmaßnahmen auszuschöpfen
sollten v. a. in Ballungsräumen Einzelmaßnahmen
zuständigkeitsübergreifend
koordiniert
und
gebündelt werden. Da die Realisierung von
Verkehrsmanagementstrategien
auf
regional
unterschiedlichen organisatorischen und technischen Randbedingungen beruht, werden im AK
3.1.1 „Verkehrsmanagementzentralen“ die in
Deutschland eingesetzten Technologien und
Systemkomponenten
von
Verkehrstelematikanwendungen
beschrieben
(FGSV,
2005).
Basierend auf der Darstellung der funktionalen
Prozessabläufe im dynamischen Verkehrsmanagement werden unterschiedliche Ansätze zur
Kooperation mehrerer Telematikzentralen bzw.
Systemkomponenten im Verkehrsmanagement
erläutert.
Das Ergebnis des AK soll allen im Bereich
„Verkehrsmanagement“ (ÖV und IV) tätigen
Institutionen
(z.B.
Straßenverkehrsbehörden,
Straßenbau- und kommunale Verwaltungen,
80
Verkehrsunternehmen und –verbünde, Privatwirtschaft und beratend tätige Unternehmen) bei
dem Aufbau eines lokalen bzw. regionalen
dynamischen Verkehrsmanagements behilflich
sein. Die Zusammenarbeit auf organisatorischinstitutioneller Ebene und auch Kooperationen von
Verwaltungsstellen untereinander und mit privaten
Dienstleistern soll unterstützt werden.
AK 3.1.4 „ITS-Systemarchitekturen"
Der AK 3.1.4 „ITS-Systemarchitekturen“ hat sich
zum Ziel gesetzt, eine Bestandsanalyse der in
Deutschland etablierten ITS-Komponenten durchzuführen. Dabei sollen bestehende Entwicklungen
mit den ITS-Architektur-Vorschlägen des europäischen FRAME-Projekts (vgl. Kapitel 6.2.4)
abgeglichen werden. Des Weiteren werden
bestehende und erforderliche Rollen der am
Verkehrsmanagement beteiligten Partner abgeklärt, sowie Vor- und Nachteile gegenüber den
FRAME-Vorgaben und allgemeingültigen Zielen
einer ITS-Architektur untersucht. Die Ergebnisse
werden in einem Handlungskatalog zusammengestellt, in dem alle Verkehrsbereiche (MIV, ÖV,
intermodaler Verkehr, Personen- und Güterverkehr) behandelt werden. Basierend auf der
Bestandsaufnahme
besteht
die
allgemeine
Zielsetzung, dass Deutschland zukünftig bei
Standardisierungen zu einer gemeinsamen
europäischen ITS-Systemarchitektur mitwirkt.
AK 3.2.5 „Betreiber übergreifende Netzsteuerung“
Im
AA
3.2
„Verkehrsbeeinflussung
auf
Außerortsstraßen“ erarbeitet der AK 3.2.5
„Betreiberübergreifende Netzsteuerung“ derzeit
„Empfehlungen zur Betreiber übergreifenden Netzsteuerung in der Verkehrsbeeinflussung“ (FGSV,
2006). Als mögliche Anwendungsfälle werden die
übergreifende Netzsteuerung zwischen außerorts
(Autobahnen) und innerorts in Ballungsräumen,
zwischen Bundesländern und internationalbetrachtet. Hierfür werden die organisatorischen und
technischen Grundlagen erläutert, der Sachstand
anhand von Praxisbeispielen dargestellt und
Handlungsempfehlungen für Betreiber übergreifende Netzsteuerungen gegeben. Diese
Empfehlungen sind unmittelbare Grundlage für
dieses Forschungsvorhaben, in den Empfehlungen
wird nur auf den MIV eingegangen.
AK 3.3.3 „Entwicklung und Umsetzung von
Strategien
im
dynamischen
Der 2007 gebildete Arbeitskreis analysiert die
Ergebnisse
der
seit
dem
Jahre
2003
abgeschlossenen Forschungsarbeiten auf dem
Gebiet der Strategieentwicklung und leitet daraus
80
Handlungsgrundsätze und Empfehlungen für die
Anwendung von Verkehrsmanagementstrategien
ab. Dazu gehören beispielsweise die Modelle zur
Vernetzung von Verkehrsbeeinflussungssystemen
auf überregionalen und städtischen Straßen und
entwickelte Leitlinien zur Verkehrsmanagementplanung.
Auf der Grundlage von Projekterfahrungen in
Deutschland (und vergleichend mit internationalen
Erfahrungen) werden die wesentlichen Schritte bei
der Entwicklung und Umsetzung von Verkehrsmanagementstrategien erfasst und methodisch
aufbereitet. Das umfasst die verkehrliche, systemtechnische und betrieblich-organisatorische Ebene
des Prozesses. Einen Schwerpunkt wird die
funktionale
Beschreibung
des
Strategiemanagements bilden.
Die in den „Hinweisen zur Strategieentwicklung im
dynamischen
(FGSV,
2003) bereits enthaltene Darstellung der
Arbeitsschritte
wird
anhand
konkreter
Projekterfahrungen im erforderlichen Umfang
spezifiziert bzw. modifiziert.
Nationale Verbände
Innerhalb von Verbänden werden vor allem
Standards für den privatwirtschaftlichen Bereich
entwickelt, die teilweise keinen verbindlichen
Normencharakter aufweisen, aber als Standards
etabliert sind. Dies umfasst verstärkt auch den
öffentlichen
Personenverkehr.
Hier
ist
insbesondere der Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV) zu nennen, in dem die
Unternehmen des öffentlichen Personennahverkehrs organisiert sind. Der Verband sieht seine
Aufgabe neben der Beratung der Mitgliedsunternehmen, deren Interessenvertretung und der
Pflege des Erfahrungsaustausches auch in der
Erarbeitung einheitlicher technischer, betrieblicher,
rechtlicher und wirtschaftlicher Grundsätze. Auf
technischer Ebene werden somit Standards und
Schnittstellen innerhalb des ÖPNV entwickelt (VDV
2006).
Der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und
Informationstechnik (VDE) ist in den technischwissenschaftlichen
Arbeitsbereichen
Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik bzw. Informatik und weiteren Technologien und Wissenschaften sowie deren Anwendungen, unter
anderem im Verkehr, tätig. Zu seinen Aufgaben
gehören Ausarbeitung, Herausgabe und Auslegung des VDE-Vorschriftenwerks, die Durchführung des VDE Prüf- und Zertifizierungswesens
und Mitarbeit an der Aufstellung, Herausgabe und
Auslegung von Normen für die Elektrotechnik,
81
Elektronik, Informationstechnik und Informatik
sowie deren Anwendungen. Der VDE ist somit an
der Erstellung von Normen in verschiedenen
Bereichen des Verkehrswesens, z. B. in der
Lichtsignaltechnik, wesentlich beteiligt (VDE,
2005).
Dem Verband der Automobilindustrie (VDA)
gehören
Automobilhersteller
und
ihre
Entwicklungspartner, die Zulieferer an, sowie
darüber hinaus die Hersteller von Anhängern,
Aufbauten und Containern. Auch der VDA
unterstützt die Normungs- und Standardisierungsarbeit und spielt hier seiner Mitgliederstruktur
entsprechend insbesondere im Bereich der
Fahrzeuge eine zentrale Rolle (VDA, 2006).
81

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