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

Berechnung der Zwischenzeiten / Zwischenzeitmatrix

Die Zwischenzeit ist die Zeitdauer zwischen dem Ende der Freigabezeit eines Verkehrsstroms und dem Beginn der Freigabezeit eines anschließend kreuzenden oder einmündenden Verkehrsstroms. Die von beiden Verkehrsströmen gemeinsam benutzte Knotenpunktfläche wird als Konfliktfläche bezeichnet.

Die Zwischenzeiten sind für alle Kombinationen nichtverträglicher Verkehrsströme zu berechnen, dabei sind auch gemeinsam signalisierte Verkehrsteilnehmergruppen (z. B. Radfahrer und Fußgänger) als getrennte Ströme zu betrachten. Die jeweils größten Zwischenzeiten werden dann in der Zwischenzeit-Matrix zusammengestellt (siehe weiter unten).

In der Matrix stellen die Spalten die beginnenden, die Zeilen die endenden Signalgruppen dar. In den Feldern werden die Zeiten eingetragen, die zwischen dem Beenden der Freigabephase des einen Signals und dem Freigeben eines anderen Stromes vergehen muss. In die Felder der Signalgruppen, die verträglich oder bedingt verträglich geschaltet werden können und damit gleichzeitig "grün" zeigen dürfen,  werden keine Werte eingetragen.

Die Matrix der Zwischenzeiten wird in der Signalakte geführt und im Signalsteuergerät gespeichert. Das Gerät prüft während des Betriebs ständig die Einhaltung der gespeicherten Zwischenzeiten.

Bei einem Linksabbiegerpfeil hinter dem Knotenpunkt beziehen sich die ausgewiesenen Zwischenzeiten auf die Zeitdauer zwischen Linksabbieger und Gegenverkehr bzw. Linksabbieger und parallel freigegebene Fußgänger.

In den folgenden Berechnungen der Zwischenzeiten gelten für den Normalfall. Es muss dabei davon ausgegangen werden, dass sich die Verkehrsteilnehmer an die für sie gültigen Signale halten. Besonderheiten wie z. B. Geschwindigkeitsbeschränkungen, starke Längsneigung einer Zufahrt oder besonders häufig auftretende langsame Fahrzeuge sind besonders zu berücksichtigen. Daraus können sich längere Zwischenzeiten ergeben.

Die allgemeine Formel zur Berechnung der Zwischenzeit lautet:

Die daraus berechneten Zeiten sind auf volle Sekunden aufzurunden!

Die Überfahrzeit t_ü ist die Zeitdauer zwischen dem Freigabezeitende und dem Beginn der Räumzeit. Sie bezieht sich also auf Fahrzeuge, die nach Freigabezeitende noch die Haltlinie passieren (z. B. bei Gelbsignal), da sie nicht mehr rechtzeitig abbremsen können.

Die Räumzeit t_r ist die Zeitdauer für das Zurücklegen des Räumweges s₀ mit einer Räumgeschwindigkeit v_r: t_r = s₀ / v_r

Die Einfahrzeit t_e ist die Zeitdauer, die der einfahrende Verkehrsstrom für das Zurücklegen des Einfahrweges s_e mit einer Geschwindigkeit v_e benötigt: t_e = s_e / v_e

Für die entsprechenden Zeiten gelten folgende Richtwerte:

Räumzeiten t_r:

t_ü + t_r sollte mindestens der Dauer der Gelbzeit des endenden Stroms + der Rotgelb-Zeit des einfahrenden Stroms entsprechen, um ein Überlappen der beiden Signale zu vermeiden.

Wenn öffentliche Verkehrsmittel zusammen mit dem Individualverkehr signalisiert werden, dann kommen für die Berechnung von tü + tr zwei Möglichkeiten in Frage:

1. tü + tr wird für öffentliche Verkehrsmittel berechnet. Dadurch wird allerdings die Zwischenzeit für den Individualverkehr unnötig hoch.

2. tü + tr werden für den Individualverkehr berechnet. Dadurch müssen sich allerdings öffentliche Verkehrsmittel dem Knotenpunkt in verhaltener Fahrweise nähern, da die Zwischenzeit für sie sonst nicht ausreichend ist.

Werden Radfahrer zusammen mit dem Fahrzeugverkehr signalisiert, dann sind die Überfahr- und Räumzeiten für Radfahrer meist maßgebend, was zu unnötig langen Zwischenzeiten für den Fahrzeugverkehr führt. Das kann durch getrennte Signalisierung der Radfahrer vermieden werden, wenn ein separater Fahrstreifen für Radfahrer vorhanden ist.

Wo Radfahrer nicht getrennt signalisiert sind, können mögliche Konfliktfälle „Radfahrer räumt"/„Radfahrer fährt ein" und „Radfahrer räumt"/„Fußgänger läuft ein" in der Regel als bedingt verträglich angesehen werden und daher in der Zwischenzeitenberechnung unberücksichtigt bleiben. Dies gilt auch für tangentiale Fahrbeziehungen zwischen Radfahrern und von links kommenden Kraftfahrzeugen.

Einfahrzeiten t_e:

Für in der Kreuzung wartende Linksabbieger, die durch Diagonalgrün gesichert abgeführt werden, wird zur Berechnung der Einfahrzeit eine Beschleunigung von a = 3,5m/s² aus dem Stand bis zum Erreichen der Einfahrgeschwindigkeit von 40km/h angenommen.

Nach der Inbetriebnahme der Signalanlage sind die geschalteten Zwischenzeiten durch Beobachtungen zu prüfen. Insbesondere sind solche Situationen zu beachten, in denen Linksabbieger durch Gegenverkehr am Abbiegen gehindert werden. Auch die real auftretenden Räum- und Einfahrzeiten öffentlicher Verkehrsmittel sollen sorgfältig beobachtet und mit den errechneten Werten verglichen werden.

Im Beispiel:

Ich werde hier nur die Berechnung der Zwischenzeit "K3 räumt/K2 fährt ein" aufzeigen, da eine komplette Zwischenzeitenberechnung ziemlich platzintensiv ist... Es werden immer alle möglichen Zwischenzeiten einer Signalgruppe berechnet: Die Linksabbieger aus der Nebenstraße haben einen Konfliktpunkt mit den Linksabbiegern und dem Geradeausverkehr von K2, deshalb auch 2 mögliche Zwischenzeiten. Ebenfalls werden hier die Räumvorgänge für Fahrräder berechnet, da diese keinen eigenen Radweg besitzen und so im Kfz-Verkehr "mitschwimmen". Einfahrvorgänge werden in diesem Fall aber immer für Kfz berechnet - Radfahrer sind hier nicht maßgebend. Am Ende ist die größte errechnete Zwischenzeit maßgeblich. Für den Vorgang "K3 räumt/K2 fährt ein" werden also vier Berechnungen nötig.

Es werden dafür folgende Daten benötigt (Bezeichnung der Fahrlinien siehe hier)

Die Berechnung der Zwischenzeiten erfolgt folgendermaßen:

• Der Räumweg s₀ wird mit der fiktiven Fahrzeuglänge l_Fz addiert, als Ergebnis bekommt man den gesamten Räumweg des Fahrzeugs s_r.
• Die Räumzeit t_r ergibt sich aus dem Quotienten: Räumweg s_r / Räumgeschwindigkeit v_r
• Entsprechend ergibt sich die Einfahrzeit t_e aus dem Quotienten: Einfahrweg s_e / Einfahrgeschwindigkeit v_e
• Die Zwischenzeit t_z ergibt sich aus der Formel: t_z = t_ü + t_r - t_e.

• Die errechneten Zwischenzeiten werden auf ganze Sekunden aufgerundet, wird bereits ein glatter Wert errechnet, so wird eine Sekunde aufgeschlagen.

Berechnung der Zwischenzeiten zwischen endender Signalgruppe K4 und beginnender Signalgruppe K2:

Die Radfahrer werden hier wegen der niedrigeren Räumgeschwindigkeit maßgebend. Der Richtwert für die Räumweglänge, bei dem Fahrräder meist die Dauer der Zwischenzeit bestimmen, liegt bei ca. 18m. Bei kürzeren Räumwegen sind Radfahrer aufgrund der fehlenden fiktiven Fahrzeuglänge und der kürzeren Überfahrzeit meist nicht maßgebend. Der Vorgang "K3l Rad räumt/K2g fährt ein" dauert mit 7sec am längsten und wird deshalb als Zwischenzeit der Signalgruppen "K3 endet/K2 beginnt" hergenommen.

Die errechneten Werte für die Signalgruppen, die nichtverträgliche Verkehrsströme signalisieren und somit nicht gleichzeitig freigegeben werden dürfen, werden in der Zwischenzeitenmatrix eingetragen. Die Matrix dient dann als Grundlage für die Entwicklung der Übergänge zwischen den Signalphasen. 

Zwischenzeitmatrix:

*) Das Ergebnis der Beispielrechnung von oben

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