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UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Traffic Demand and Supply.

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1 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Traffic Demand and Supply

2 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV)

3 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Chinese philanthropist Chen Guangbiao displays a stunt on his bicycle in Nanjing,Jiangsu Province, as he leads his workers in a „low-carbon commute“ campaign ahead for a car-free day.

4 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) What students of the lecture course „transportation planning and traffic engeneering“ can learn from ants

5 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Ants and humans Number of ants on earth? –100 quadrillion, each weighing 3 – 6 milligram. –100 quadrillion = Number of humans on earth? – 7 billion, each weigh 55 kilogram (average). –7 billion = Total weight of all ants = total weight of all humans

6 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Ants and humans- commonalities Ants like to climb

7 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Ants like sweets Ants and humans- commonalities

8 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Ants are very mobile, and they do stock farming Ants and humans- commonalities

9 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Ants and humans- commonalities Ants use guidance systems

10 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Ants and humans- commonalities Ants build roads

11 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Ants fill pot holes Ants and humans- commonalities

12 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Buget spent for road construction in Germany (2008) bn. € Ant colony (size~1/2 m) m ant hours/ year gros domestic product road investment (build and con- struction,repair, operation) ~ 14‰ GDP operation expanditure total working hours 4400 m. h/a time for road constuction and maintainance 0,22 m. h/a = 0,05‰ of total working hours 2530 bn. € 35 bn. € 10 bn. € ~ 4‰ GDP

13 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) number of road accidents with injuries fatalities only damage ∑ Total mileage 2007 all roads pcu bn. vkm bn. vkm Quelle: Statistisches Bundesamt: und BAStwww.destatis.de

14 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Incident consequences 1 minute incident blocking creates 5 minute blocking of the road capacity reduction by blocking of one lane 3 lane road: 48% 2 lane road: 79%

15 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) category metropolitan- area Travel time indexTime losses in m.hours basewith incident management Basewith incident management Mega (10) large (30) middle(21) small (14) ∑: Effects of an active incident management

16 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Effects of improved incident management Source: Forschung, Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Überlastungswahrscheinlichkeiten und Verkehrsleistung als Bemessungskriterium für Straßenverkehrsanlagen; Heft 870, Hrsg: Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen Cumulative Distribution Function Duration of incident(min) original situation improved incident management

17 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Operation of the Network Traffic Control Centre (TCC) Regional Control Centre (RCC) Traffic Officers Quelle: A. Briggs; B. Drewett: Private Financing of Projects in the Highway Agency, 4th Conf. on Applied Infrastructure Research, TU Berlin; Berlin 8 October 2005

18 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Reliable Journeys: Managing Traffic ●Traffic Operations Division ●Network technology ●Active Traffic Management ●Incident Response Vehicles ●Improved roadworks management Quelle: A. Briggs; B. Drewett: Private Financing of Projects in the Highway Agency, 4th Conf. on Applied Infrastructure Research, TU Berlin; Berlin 8 October 2005

19 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Motorway Widening Schemes: ●M25 London Orbital – circa £1.5bn ●M1 J21 - J30 – circa £2bn ●M6 J11A - J19 – circa £2bn (possible toll road) M1 M25 M6 FUTURE PRIVATELY FINANCED / Design-Build-Finance -&-Operate (DBFO) PROJECTS Quelle: A. Briggs; B. Drewett: Private Financing of Projects in the Highway Agency, 4th Conf. on Applied Infrastructure Research, TU Berlin; Berlin 8 October 2005

20 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Health & Safety Design Review Structures Construction Motorway Communications Motorway Communications Environmental Management Environmental Management Quality Management Quality Management Non-Conformities, Certification & Records Non-Conformities, Certification & Records Traffic Management Traffic Management Operations & Maintenance Operations & Maintenance Public Relations & Communications Public Relations & Communications Land & Third Parties Land & Third Parties Project Forum A G Briggs (HA) C A Snart (RMS) C Golding (CJV) D Jackson (DES) B Drewett (DASR) W Rhodes (DADRC) Informal Partnering HA – Highways Agency RMS – Road Management Services (DBFO Co) CJV – Construction Joint Venture (RMG) DES – Designer (MouchelParkman) DASR – Department’s Agent’s Site Representative DADRC – DA’s Design Review Co-ordinator Quelle: A. Briggs; B. Drewett: Private Financing of Projects in the Highway Agency, 4th Conf. on Applied Infrastructure Research, TU Berlin; Berlin 8 October 2005

21 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Development of Payment Mechanisms in DBFO Projects Tranches 1 & 1A shadow tolls safety payments lane closure charges congestion payments safety performance availability safety performance A1 3 D2D & A249 Future M25 London Orbital likely to be availability-based mechanism Quelle: A. Briggs; B. Drewett: Private Financing of Projects in the Highway Agency, 4th Conf. on Applied Infrastructure Research, TU Berlin; Berlin 8 October 2005

22 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Congestion Management Payment Mechanism – D2D Contract Comprises 2 separate key elements based on: (a)Active management of traffic congestion (i.e. minimising congestion) (b)Active management of traffic safety (i.e. minimising Personal Injury Accidents (PIAs)) Quelle: A. Briggs; B. Drewett: Private Financing of Projects in the Highway Agency, 4th Conf. on Applied Infrastructure Research, TU Berlin; Berlin 8 October 2005

23 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Monitoring System Out-station Equipment Inductive loops & GR Marksman 660 counters CCTV cameras for verification Dedicated fibre optic cables for signal transmission Quelle: A. Briggs; B. Drewett: Private Financing of Projects in the Highway Agency, 4th Conf. on Applied Infrastructure Research, TU Berlin; Berlin 8 October 2005

24 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Active Safety Adjustment Cap Benchmark +PIAs £ Deduction £ Bonus C B A BC -PIAs Cap Zone A – no adjustments Zone B – enhanced adjustments Zone C – standard enhancements Quelle: A. Briggs; B. Drewett: Private Financing of Projects in the Highway Agency, 4th Conf. on Applied Infrastructure Research, TU Berlin; Berlin 8 October 2005 Criteria for Safety Payments or Deductions

25 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) CONSTRUCTION AND MAINTENANCE INNOVATIONS Example: New York Road Bridge Main span over widened A1 (weighing 500 tonnes) built off-line and moved into place during single overnight road closure Other work done: erection of two signal gantries; induction loop cutting in pavement; and maintenance work Quelle: A. Briggs; B. Drewett: Private Financing of Projects in the Highway Agency, 4th Conf. on Applied Infrastructure Research, TU Berlin; Berlin 8 October 2005

26 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Top-of-the-line equipment such as the rotator pictured here enables towing and recovery companies to clear roads in minutes instead of hours. The main goals of effective Traffic Incident Management are to: Protect both on-scene responders and the traveling public Reduce delays and associated impacts on travelers Reduce the possibility of secondary incidents Ensure that response resources tied up at incidents are put back into service quickly Source: David L. Helman: Traffic Incident Management, Public Roads Nov./ Dec. 2004, Vol. 68 (www.tfhrc.gov/pubrds/04nov/03.htm)

27 Situation in Germany There are bonus/malus regulations on congestion avoidance during construction related disabilities on German freeways: Mainly the construction projects in public private partnership have these regulations A8 Augsburg- München A4 Hörselberg by-pass near Eisenach A1 Interchange Bremen Interchange Buchholz A5 Malsch Bonus/malus regulations embrace shifting to night time, to weekends, to off peak seasons and off peak time of the day

28 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Source: David L. Helman: Traffic Incident Management, Public Roads Nov./ Dec. 2004, Vol. 68 (www.tfhrc.gov/pubrds/04nov/03.htm) Level of Service LOSDescription AExcellent Quality BGood Quality CSatisfactory Quality DSufficient Quality EInsufficient Quality FInadequate Quality

29 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Source: David L. Helman: Traffic Incident Management, Public Roads Nov./ Dec. 2004, Vol. 68 (www.tfhrc.gov/pubrds/04nov/03.htm) Target values for the trip time between central locations Central Locations Trip time to the next neighbour(minutes) Private TransportPublic Transport Low order central places ≤25≤40 Medium order central places ≤45≤65 High order central places ≤120≤150 Agglomeration places ≤180

30 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Source: David L. Helman: Traffic Incident Management, Public Roads Nov./ Dec. 2004, Vol. 68 (www.tfhrc.gov/pubrds/04nov/03.htm) LOS for the evaluation of the service frequency LOS Service Frequency Inter-urbanInner-urban Connect’s/dayHeadwayConnect’s/dayHeadway A > 36 < 30min > 200 < 5min B min min C min min D min min E4-9 > 120min min F <4<4 < 25 > 40min

31 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) P+R-guidance system Fröttmaning (München) - P+R-Terminal - UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) example for a parking guidance system interchange display display bridge display gantry Subway station

32 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) P+R-Facilty München -Fröttmaning UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Survey Plan Entrance/Exit parking garage dyn.message sign on freeway freeway control Entrance/Exit control Parking garage Subway station Parking guidance system

33 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) P+R-Leitsystem Fröttmaning (München) - Dynamische P+R-Information - UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Example of a Parking Information System

34 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) P+R-facility München -Fröttmaning UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) benefits of the P+R- information system benefit of using P + R system Fröttmaning benefit by information system additional revenue for the Munich Metro ≈ €/a≈90 000€/a loss of revenue for the German Railway ≈ €/a≈25 000€/a reduction of operating costs for the passenger vehicle driver ≈ €/a≈80 000€/a reduction of pollutant emissions -CO 2 -CO -HC -NO X ≈860 t/a ≈28 t/a ≈3,8 t/a ≈1,6 t/a ≈200 t/a ≈6,8 t/a ≈0,9 t/a ≈0,4 t/a improvement in ride comfort 60% of the P+R users indicate that the information system leads to an improvement in passenger comfort by means of additional information and reduction of stress

35 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) New Fair Ground München- Riem UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Survey

36 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK Transfer Center Stuttgart-Vaihingen [BSVI-Preis 1998, BSVI]

37 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK Map of the Transfer Center Stuttgart Vaihingen [BSVI-Preis 1998, BSVI]

38 Dubai > Transport Planning for Sustainable Mobility in Hefei Development of the Area of the new main Train Station. Development of the Walkable City.

39 Dubai > Transport Plan Network

40 Dubai > Transit Oriented City Planning First Concept

41 UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR STRASSEN- UND VERKEHRSWESEN (ISV) LEHRSTUHL VERKEHRSPLANUNG UND VERKEHRSLEITTECHNIK (VuV) Ratio of Park&Ride Users as a Function of the Travel Time/Travel Cost Difference GmbH Stuttgart Source : P+R Bedarfsuntersuchung Music Hall II, Teil Betriebsbefragung Steierwald Schönharting September 1995, und Partner Percentage p of P&R Users Relative traveltime+travelcost difference

42 Exercise Usage of a Park&Ride Facility If you select the choices (1) usage of a Park&Ride facility or (2) riding downtown by car, the most important criterion would be a cost comparison. The relative cost difference for comparison the two alternatives is –C P&R = costs for using the Park & Ride facility incl. the attached transit ride –C car = cost for a car ride to the downtown destination incl. downtown parking fee

43 Exercise Usage of a Park&Ride Facility In a simplified model, the percentage of Park&Ride users of all traffic participants is approximately exponentially decaying, when the relative costs for Park&Ride increase compared to a pure car ride p = p 0 e -αx ( α = sensitivity)

44 Exercise Usage of a Park&Ride Facility –What is the meaning of p 0 ? –For which value range of x makes the approach sense ? –For which relative cost difference x is the percentage of Park&Ride users dropping to 10%, if p 0 = 50% and α= 4.0 ? –The introduction of city tolling makes a car ride more expensive in average by 15%. By which amount the percentage of Park&Ride users is increasing, if originally the costs for either using the Park&Ride facility or going directly by car were balanced -again p 0 = 50% and α= 4.0 holds?


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