Planung einer Signalanlage

Auf dieser Seite werden die Planungsschritte und Regeln, die bei der Aufstellung einer Lichtsignalanlage durchgeführt bzw. beachtet werden müssen erläutert und am Beispiel eines T-Abzweiges aufgezeigt. Die Regeln sind in den Richtlinien für Lichtsignalanlagen (RiLSA) niedergeschrieben, die von der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) herausgegeben wurden.

Kreuzungsplan / Erläuterung Entwicklung der Phasenübergänge
Verkehrsanalyse Berechnung und Interpretation der Umlaufzeit
Änderung an Fahrbahn, Markierungen, Beschilderung Berechnung der Freigabezeiten
Phaseneinteilung Entwicklung des Signalzeitenplans
Entwicklung des Signallageplans Betriebszeiten und Ein- und Ausschaltbilder
Daten für die Zwischenzeitberechnung Simulation des fertigen Signalprogramms
Berechnung der Zwischenzeiten / Zwischenzeitmatrix

 

 

Berechung der Freigabezeiten

 

Die Freigabezeiten der einzelnen Signalgruppen für Kfz wird durch die Verkehrsstärke q der jeweiligen Fahrspuren bestimmt. Für Fußgänger, Radfahrer und öffentlichen Verkehrsmittel werden allerdings andere Kriterien z. B. Mindestfreigabezeiten für die Bestimmung der Freigabedauer herangezogen.

 

Randbedingungen für Freigabe- und Sperrzeiten

1. Mindestfreigabezeiten

1. für Kfz-Ströme

- 5 s bei geringer Verkehrsbelastung oder bei verkehrsabhängiger Freigabenzeitverlängerung

- 10 s als Regelwert

- 15 s als empfohlener Wert für den durchgehenden Verkehr der Hauptrichtung

2. für Straßenbahnen, Busse und Radfahrer: 5 s

3. für Fußgänger

- 5 s als Mindestzeit aus der Forderung einer angemessenen Reaktionszeit

- Furtlänge [m] / Schrittgeschwindigkeit [m/s] aus der Forderung nach einer komfortablen Querung während der Grünzeit

- 2/3 Furtlänge [m] / Schrittgeschwindigkeit [1m/s] aus der Forderung, mindestens 2/3 der Fahrbahnbreite während der Grünzeit queren zu können.

2. Vorgabe- und Nachlaufzeiten für Linksabbieger

3. Mindestsperrzeiten

4. Maximale Sperrzeiten

Die maximale Sperrzeit für einen Verkehrsstrom hängt stark von der Steuerungsstrategie der Signalanlage ab. Es sind folgende Punkte zu berücksichtigen:

Z. B. soll bei Fußgängern die maximale Sperrzeit 60 s nicht überschreiten, für Kfz kann von 120 s ausgegangen werden.

5. Zeitvorsprung an der Konfliktfläche

Wird ein bedingt verträglich abbiegender Fahrzeugstrom zusammen mit bevorrechtigten Radfahrern oder Fußgängern freigegeben, dann sind die Freigabezeiten der Ströme zeitlich so gegeneinander zu versetzten, dass sich die Fußgänger bzw. Radfahrer 1 - 2 s früher auf der Furt befinden, bevor ein abbiegendes Fahrzeug ankommt.

Der Zeitpunkt der Freigabe der Fußgänger oder Radfahrer richtet sich nach dem Einfahrweg des Abbiegenden Fahrzeugs. Ist die Furt weit von der Kreuzung entfernt, kann es auch vorkommen, dass Fußgänger oder Radfahrer später als der abbiegende Fahrzeugstrom GRÜN erhalten. Das zählt dann nicht als Hinzuschalten eines bevorrechtigten zu einem bedingt verträglichem Strom (siehe Phaseneinteilung)

6. Verzögerter Freigabezeitbeginn

Werden nicht gesichert geführte Linksabbieger in der Kreuzung durch den Gegenverkehr am Abbiegen gehindert, so muss ihnen beim Phasenwechsel genügend Zeit gegeben werden, um gefahrlos die Kreuzung räumen zu können. Ist damit zu rechnen, dass sie von einem anschließend freigegebenen Fahrzeugstrom nicht rechtzeitig erkannt werden, so soll der nachfolgende Strom um etwa 2 - 4 s später als in der Zwischenzeitberechnung freigegeben werden.

Bei einem Rücksprung in die gleiche Phase muss durch einen verzögerten Freigabezeitbeginn gewährleistet sein, dass die bedingt verträglichen Abbieger die Kreuzung geräumt haben, bevor der Gegenverkehr und parallel geführte Fußgänger und Radfahrer erneut freigegeben werden. 

7. Maximale Freigabezeiten

Eine maximale Freigabezeit ist nicht definiert. Im allgemeinen sind Freigabezeiten über 30 Sekunden bei hohem Verkehrsaufkommen nicht mehr zweckmäßig, weil die Leistungsfähigkeit der nachfolgenden Strecke für konzentrierte Pulks von dieser Dauer nicht ausreicht.

 

Berechnung der Freigabezeiten 

Die Freigabezeiten der einzelnen Signalgruppen berechnen sich wie folgt:

Während der Umlaufzeit tU kommen auf dem Fahrstreifen i mi Fahrzeuge [Pkw-E/Umlauf] mit der Verkehrsstärke qi am Knotenpunkt an:

mi = qi / 3600 * tU

Aus der zulässigen Verkehrsstärke qi,zul auf dem Fahrstreifen i errechnet sich der Grünzeitbedarf tB,i pro Pkw-Einheit [s/Pkw-E] zu:

tB,i = 3600 / qi,zul    

Der Zeitbedarfswert ist der Kehrwert der zulässigen Verkehrsstärke. Bei 1800 Pkw-E/h beträgt er 2,0 s/Pkw-E, bei 2000 Pkw-E/h 1,8s/Pkw-E. In der Realität kann er in günstigen Fällen bis auf 1,6 s/Pkw-E fallen, in ungünstigen Fällen aber auch 2,4 s/Pkw-E betragen. Lässt sich der Zeitbedarfswert nicht schätzen, so ist es zweckmäßig, ihn in einer Verkehrsbeobachtung zu erfassen.

Die erforderliche Freigabezeit tGr,erf der einzelnen Ströme errechnen sich durch Multiplikation der Fahrzeugzahlen mi pro Umlauf mit dem Zeitbedarfswert zu:

tGr,erf,i = mi * tB,i  bzw. zu:   tGr,erf,i = qi / qi,zul * tU

Da Signalsteuergeräte nur ganze Sekunden schalten können, ist die errechnete Grünzeit im allgemeinen aufzurunden.

 

Im Beispiel:

Durch die oben genannten Bedingungen und Berechnungen ergeben sich folgende Grünzeiten:

für Signalgruppe:

- K1: tGr,K1 = 695Pkw-E/h / 2000Pkw-E/h * 57sec = 20sec

- K3: tGr,K3 = 460Pkw-E/h / 2000Pkw-E/h * 57sec = 13sec

- A1: tGr,A1 = 320Pkw-E/h / 2000Pkw-E/h * 57sec = 9sec

 

Unter Berücksichtigung der Freigabezeiten, die bereits im Phasenübergang enthalten sind, ergeben sich folgende Phasendauern:

Phase betrachteter Strom erforderliche Grünzeit - Grünzeit in den Phasenübergängen = Phasendauer
1 K1g+r 20sec 6sec 14sec
1a K2l 9sec 3sec 6sec
2 K3l 13sec 6sec 7sec

 

 

Zum Abschluss muss noch überprüft werden, ob die Freigabezeiten der nicht maßgebenden Verkehrsströme ausreichend ist:

Hierzu werden zuerst die Freigabezeiten der entsprechenden Verkehrsströme aus den Phasen und Phasenübergängen addiert.

Für jeden Verkehrsstrom muss die benötigte Freigabezeit errechnet werden. 

Bei Kfz-Strömen müssen alle Fahrzeuge, die während eines Umlaufs an der Signalanlage ankommen, bei der Freigabezeit abfließen können. Die Berechung erfolgt nach der selben Formel, mit der die Grünzeiten der maßgeblichen Verkehrsströme bestimmt wurden (tGr,erf,i = qi / qi,zul * tU)

Für Fußgänger wird die Zeit angesetzt, bei der während der Freigabezeit mit einer Geschwindigkeit von 1,2m/s die halbe Fahrbahn überquert werden kann.

Die auf diese Weise errechneten Grünzeiten müssen kleiner oder gleich den im Signalprogramm vorhandenen Freigabezeiten des entsprechenden Stromes sein.

Strom Ermittlung der Freigabezeiten pro Programmumlauf Berechung der erforderlichen Freigabezeiten pro Programmumlauf Freigabezeit im Signalprogramm ausreichend?
Phase 1 PÜ1.1a Phase 1a PÜ1a.2 Phase 2 PÜ2.1 Summe Verkehrsstärke bzw. 2/3 Furtlänge erforderliche Freigabezeit
K2g 14s 10s 6s 2s 0s 0s 32s 570Fz-E/h 16,25s JA
K3r 0s 0s 6s 2s 7s 4s 19s 620Fz-E/h 17,67s JA
F1 0s 0s 0s 0s 7s 0s 7s 7m 7,00s JA
F2 0s 0s 0s 2s 7s 0s 9s 8,67m 8,67s JA
F3 14s 0s 0s 0s 0s 2s 16s 7,33m 7,33s JA

 

 


 

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