Umleiten oder nicht umleiten: Auswirkungen der Umleitung in Echtzeit auf städtische Straßennetze

Verkehrsstaus sind ein großes Problem, das zu wirtschaftlichen und zeitlichen Verlusten führt. Die Kosten der städtischen Verkehrsstaus in den Vereinigten Staaten stiegen von 42 Milliarden $ im Jahr 1982 auf 160 Milliarden $ im Jahr 2015. Während Echtzeitdaten die Routenplanung und Stauprognosen verbessern, ist eine kontinuierliche Umleitung rechenintensiv und erfordert eine erhebliche Bandbreite. In diesem Artikel werden die Vorteile von Umleitungsstrategien anhand von realen Daten aus Städten wie New York und London bewertet. Dabei wird deutlich, dass Umleitungen selten erforderlich sind und nur begrenzte Verbesserungen der Reisezeit bewirken. Die Studie legt nahe, dass Umleitungen in Echtzeit bei starken Staus die Reisezeiten verlängern können. Ein kollektiveres Fahrzeugmanagement könnte den Verkehrsfluss jedoch weiter optimieren. Künftige Arbeiten werden sich auf die Verbesserung der Routenaktualisierung und die Erforschung kooperativer Strategien zur besseren Verkehrsbalance konzentrieren.

Die Routenplanung ist eine große Herausforderung mit erheblichen Auswirkungen auf Sicherheit, Wirtschaft und sogar das Klima. Eine ständig wachsende Stadtbevölkerung führte zu einer erheblichen Verlängerung der Pendelzeiten, was die Bedeutung einer effizienten Routenplanung in Echtzeit unterstreicht. Im Wesentlichen besteht das Ziel darin, die schnellste Route zu berechnen, um den Zielort in einer realistischen Umgebung zu erreichen, in der sich die Verkehrsbedingungen zeitlich verändern. Folglich ist potenziell eine große Menge an Verkehrsdaten erforderlich, und die Route wird kontinuierlich aktualisiert. Auf diese Weise befassen wir uns mit dem Problem der Umleitung, um Fragen wie wann, wie oft und wo eine Umleitung sinnvoll ist, zu beantworten. Wir stützen unsere Studie auf einen realen Datensatz, der die Reisezeiten der Straßenabschnitte von New York, London und Chicago umfasst und über einen Zeitraum von drei Monaten gesammelt wurde. Mithilfe dieses Datensatzes implementieren wir einen optimalen Algorithmus, der ideale Vorhersagen der Geschwindigkeiten von Straßenabschnitten im Netzwerk nachahmen kann. Auf diese Weise können wir die untere Grenze der Reisezeit berechnen, die als Referenz gegenüber anderen Routing-Techniken dient. Hauptsächlich quantifizieren wir den Reisezeitgewinn einer statischen Strategie, einer Strategie ohne Umleitung und einer kontinuierlichen Umleitung. Überraschenderweise stellen wir fest, dass die Verkehrsbedingungen für kurze Zeitfenster ausreichend stabil sind und eine Umleitung eines Fahrzeugs nur sehr selten sinnvoll ist, wenn genaue Statistiken zur Abfahrtszeit genutzt werden. In der Regel sollten Umleitungen in Echtzeit nur während der Hauptverkehrszeiten ausgelöst werden, also bei langen Strecken, die durch gut identifizierte Straßenabschnitte führen.