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Towards a multi-agent based modeling approach for air pollutants in urban regions
Hülsmann, Friederike; Gerike, Regine; Kickhöfer, Benjamin; Nagel, Kai; Luz, Raphael
Urban environments are often associated with high traffic density. Especially road traffic is a major source for air pollution in cities. The cause-and-effect chain from the traffic activity towards the concentration of air pollutants is complex. Modeling the outcome needs a lot of inputs in terms of methodology and data. Against this background, an approach is developed that links the agent-based transport model MATSim with the emission factors and traffic situations of HBEFA. The goal is to approximate link travel times as well as the resulting emissions of air pollutants while still being applicable to large-scale scenarios. This paper aims at laying down the foundations for this innovative approach. A test case is developed where link travel times are simulated and the resulting emissions are calculated for MATSim test vehicles. The results are then compared to real-world data. Further, it is discussed how to extend this approach to a large-scale scenario and what prerequisites are needed. Finally, it is analyzed what additional information the model provides in order to achieve a more sustainable transport and urban planning.
Urbane Regionen weisen zumeist eine hohe Verkehrsdichte auf. Die durch den Straßenverkehr hervorgerufenen Luftschadstoffemissionen tragen in einem großen Maße zur Luftverschmutzung bei. Der Ursache–Wirkungspfad von der Verkehrsaktivität bis hin zu den Auswirkungen auf die Luftschadstoffkonzentration ist komplex. Seine Abbildung ist methodisch aufwendig und geht mit einem erheblichen Datenaufwand einher. Vor diesem Hintergrund wird ein Ansatz entwickelt, der das agentenbasierte Verkehrsmodell MATSim mit HBEFA Emissionsfaktoren und Verkehrssituationen koppelt. Ziel ist es straßenfeine Reisezeiten und die resultierenden Luftschadstoffemissionen zu approximieren ohne die Anwendbarkeit auf großräumige Szenarien zu verlieren. Diese Studie legt die Grundlagen für diesen innovativen Ansatz. Es wird eine Teststrecke simuliert, für die Reisezeiten und die resultierenden Emissionen eines Testfahrzeugs berechnet werden. Die Ergebnisse werden mit realen Daten verglichen. Des Weiteren wird diskutiert, wie dieser Ansatz auf großräumige Szenarien angewendet werden kann und welche Voraussetzungen dafür nötig sind. Abschließend wird analysiert, welchen Beitrag das Modell für eine nachhaltigere Transport- und Stadtplanung leisten kann.
Published in: Kolloquium Luftqualität an Straßen 2011 : Tagungsbeiträge vom 30. und 31. März 2011, Bergisch Gladbach, FGSV-Verl.
