Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Einführung in die Verkehrsnachfragemodellierung Foliensammlung zur Vorlesung im Modul BIW 2-07 „Verkehrsinfrastrukturplanung “ PD Dr.-Ing. habil. Christian Schiller Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung www.TVP-Dresden.de TU Dresden, 2013 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle „Praxis ohne Theorie ist blind, Theorie ohne Praxis ist leer.“ frei nach Immanuel Kant deutscher Philosoph der Aufklärung Quelle: www.phil.uni-passau.de Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle Quelle: Wegener Folie 3 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle Quelle: FGSV Folie 4 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle - strategische Verkehrsnachfragemodell versuchen alle relevanten Entscheidungsprozesse der Menschen nachzubilden, die zu Ortsveränderungen führen - auf diese Entscheidungen wirken personenbezogene und externe Einflussfaktoren Folie 5 Quelle: FRIEDRICH Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle Folie 6 Quelle: FRIEDRICH Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Ergebnisse von Verkehrsmodellen - strategische Verkehrsnachfragemodelle werden eingesetzt, um vorhandene Zustände in einem Verkehrsnetz zu rekonstruieren und die Wirkungen zukünftiger und geplanter verkehrlicher Maßnahmen abzuschätzen - um Wirkungen zu quantifizieren und spezifische Kenngrößen zu bewerten - Kenngrößen werden von Verkehrsingenieuren (als Entscheidungsvorbereiter) und Politikern (als Entscheider) für eine große Bandbreite von Einsatzbereichen benötigt - aus den Einsatzbereichen ergeben sich Anforderungen an die Modellbildung und damit auch an den Aufwand für die Modellerstellung Folie 7 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - Analyse - empirische Untersuchung (mit wissenschaftlicher Methodik) des relevanten Gesamtsystems des Untersuchungsgebietes - Datensammlung auf allen Ebenen des Gesamtsystems - Bewertung des Verkehrssystems im Ganzen sowie im Detail (Quantität, Qualität, Reserven, ...) - Suchen nach Zusammenhängen, Gründen, ... - Modelle, die der Prognoseuntersuchung dienen können - Parameteruntersuchungen, Kennziffern - Erfahrungen, Entwicklungsmöglichkeiten, Grenzen, Freiräume, Zielsuche, Bewertungen, Motivationen, Haltungen Folie 8 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - Analyse Folie 9 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - Prognose - Voraussage des zukünftig unter zu definierenden Rahmenbedingungen zu erwartenden Verkehrsgeschehens mit wissenschaftlich begründeten Verfahren (Modellen) - in der Regel am Analysefall (NULL-Fall) erprobt - Beachtung von Varianten-/Szenario-Berechnungen, wobei die inneren und/oder die äußeren Rahmenbedingungen variabel sein können Folie 10 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - Prognose Folie 11 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - Therapie - konkrete planerische Gestaltungsvorschläge aus - umfassenden analytischen Kenntnissen des Untersuchungsgegenstandes - durch Prognoseuntersuchungen zu erwartendes Verkehrsgeschehen - generellen, aktuellen Ziel- und Wertvorstellungen - Gestaltungsvorschläge werden im Rahmen der Gesamtuntersuchungen "erprobt" und bewertet - Rückkopplungen mit erneuten und ergänzenden Untersuchungen sind grundsätzlich Bestandteil einer komplexen Planung Folie 12 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - Therapie Folie 13 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanerische Modelle und Methoden Jede Methode und jedes Modell sollte auf dem Prinzip "Analyse Prognose – Therapie" beruhen! Die Methoden und Modelle durchdringen einander und bedingen sich gegenseitig ! Folie 14 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - grundlegender Ablauf der Verkehrsmodellierung Raumstrukturdaten Verkehrsnachfrage Verkehrsdaten nein Aktivitätenwahl Zielwahl Aufwände Moduswahl Routenwahl ? Gleichgewicht ? Verkehrsangebot ? Gleichgewicht ? Belastung mit Fahrten ja Ende Netzmodell Start Verkehrsnetzdaten Folie 15 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Analysen - für (Raum-, Stadt- und) Verkehrsplanungen ist eine gründliche Kenntnis der vorhandenen Situation unerlässlich - ohne Kenntnis des Ist-Zustandes ist keine Prognoseaussage möglich - für Verkehrsangebots- und Verkehrsnachfragemodellierungen sind 3 grundlegende Analysen relevant: - Verkehrsnetzanalyse - Raum- und Siedlungsstrukturanalyse - Verkehrsanalyse Folie 16 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsangebotsmodellierung Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsangebot - Ökonomie: Angebot ist die Menge jeder Art von Gütern oder Leistungen, die quantitative und qualitative Merkmale besitzen - Übertragung auf Verkehrsplanung: Verkehrsangebot bildet die gesamte Verkehrsinfrastruktur mit ihren Eigenschafen ab - das Verkehrsangebot ist unmittelbares Planungsobjekt der Verkehrsplanung! - mathematische Modelle sind ein problembezogenes Abbild eines Systems - reale Systeme sind allerdings oft zu komplex - dann wird das reale System auf die wesentlichen (manchmal auch auf die am besten fassbaren) Elemente und Wechselwirkungen reduziert - das Modell wird als Stellvertreter des Systems begreifbar und wissenschaftlich diskutierbar Folie 18 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsangebot (Netzmodell) - Verkehrsangebotsmodelle bilden demzufolge die Verkehrsnetze der Verkehrsarten mit ihren spezifischen Eigenschaften ab - elementarer Bestandteil eines Verkehrsangebotsmodells ist das Netzmodell - bildet die räumliche und zeitliche Struktur des Verkehrsangebots für den Untersuchungsraum ab - seiner Darstellung (in Form von Netzmodellen für die einzelnen Verkehrsmittel) kommt somit besondere Bedeutung zu - weitere Bestandteile von Verkehrsangebotsmodellen können sein - Nachfragedaten (z.B. Strukturdaten, sVA, ER) - berechnete Ergebnisse (z.B. Streckenbelastungen, gefundene Routen) Folie 19 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsangebot (Netzmodell) - Netzmerkmale freier Strecken - Länge freie bzw. zulässige Geschwindigkeit Kapazität (aus Spurenanzahl, Streckentyp etc.) zulässige Verkehrssysteme gerichtet/ungerichtet - ist das zugeordnete Knotenpaar einer Strecke geordnet, so wird das Kantenelement als gerichtet bezeichnet (Kanten besitzen einen Richtungssinn) - ist das zugeordnete Knotenpaar ungeordnet, werden die Kanten als ungerichtet bezeichnet Folie 20 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsangebot (Netzmodell) - Netzmerkmale Knotenstrecken - Länge, Geschwindigkeit, Kapazität, Verkehrssysteme - Straßenknoten ohne Auflösung (keine gesonderten Eingabedaten erforderlich) - Rechts-vor-Links-Knoten (Matrix der Knotenstrecken für erlaubte Abbiegebeziehungen) - Knoten mit Vorfahrtregelung (Matrix der Knotenstrecken, Spuraufteilung, Ordnung der Knotenstrecken) - Knoten mit Lichtsignalisierung (Matrix der Knotenstrecken, Spuraufteilung, Phasenablaufplan, Periodendauer, Grünzeitaufteilung) Folie 21 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsangebot (Netzmodell) - Netzmerkmale von Verkehrszellen - Verkehrszellen beschreiben die Lage von Orten, Teilorten und Nutzungen - sie sind flächige Objekte, deren Größe je nach Detaillierungsgrad variieren kann - sie stellen Quelle und Ziel von Ortsveränderungen dar - im Angebotsmodell wird eine Verkehrszelle auf einen Zellenschwerpunkt reduziert, über den die Fahrten einer Verkehrsstrommatrix in das Verkehrsnetz eingespeist werden - Verkehrszellen werden Strukturdaten zugeordnet (Raum- und Siedlungsstrukturanalyse) Folie 22 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsangebot (CR-Funktion) - Differenzierung der Streckenelemente dient zur Zuordnung der typischen Streckenmerkmale bezüglich der einzelnen Verkehrssysteme - vor allem zur Ermittlung der Fahr- und Wartezeiten - zwei grundsätzliche Varianten der Netzmodellierung - Verfahren mit konstanten Streckenaufwänden - Verfahren mit variablen Streckenaufwänden Folie 23 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsangebot (CR-Funktion) - Verkehrsangebot mit variablen Streckenaufwänden/CRFunktionen 1,50 1,00 Sättigungsgrad SG 1,3 1,1 Folie 24 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,00 1,2 0,50 0,0 tM = f (M ,C ) Fahr‐ bzw. Wartezeit TM - Fahr- und Wartezeit sind i.d.R. wesentlicher Aufwand der Strecken des Verkehrsangebotsmodells (mit anschl. Bewertung) - Ermittlung dieser Größen innerhalb des Verfahrens der Verkehrsnetzberechnung 5,00 - CR-Funktionen beschreiben 4,50 den Zusammenhang von Fahr4,00 bzw. Wartezeiten tM in Ab3,50 hängigkeit der Belegung bzw. 3,00 Verkehrsstärke M und der 2,50 jeweiligen Kapazität C des 2,00 Netzelements Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsnachfragemodellierung Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrsnachfrage - Ökonomie: Nachfrage ist im Allgemeinen das Befriedigen von Bedürfnissen - Übertragung auf Verkehrsplanung: Verkehrsnachfrage ist also Befriedigung des mittelbaren Bedürfnisses Fortbewegung - Bedürfnis Fortbewegung durch räumliche Trennung der unterschiedlichen Aktivitätsbedürfnisse (z.B. Wohnen, Arbeiten etc.) - alle Ortsveränderungen von Subjekten (z.B. Personen) oder Objekten (z.B. Fahrzeuge), die unter den politischen, ökonomischen und verkehrsplanerischen Gegebenheiten realisiert werden - Verkehrsnachfragemodelle bilden die Wahlentscheidungen bezüglich der Ortsveränderungen ab - Wahlentscheidungen werden primär durch Ortsveränderungsaufwände (aus der Verkehrsangebotsmodellierung) beeinflusst Folie 26 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrserzeugung - Verkehrserzeugungsmodelle - Darstellung des Zusammenhangs zwischen Flächennutzung und Verkehrsaufkommen - Ermittlung/Berechnung der Verkehrsaufkommen von territorialen Bezugsgebieten - Quell- und Zielverkehrsaufkommen von Verkehrszellen und Planungs- bzw. Untersuchungsgebieten Pj Uj - teilweise Gesamtverkehrsaufkommen von Planungs- bzw. UntersuchungsPi vijPP vijPU gebieten - Binnenverkehrsaufkommen von Planungs- bzw. UntersuchungsUi vijUP vijUU gebieten Ei vijEP vijEU ZjP ZjU Ej vijPE QiP vijUE QiU vijEE QiE Folie 27 ZjE V Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrserzeugung (Steigerungsfaktorenmodell) - Steigerungsfaktorenmodelle müssen als Voraussetzungen mindestens erfüllen: - repräsentative Analyseergebnisse - aussagefähige Strukturdaten, die im direkten Zusammenhang zu den jeweilig untersuchten Verkehrsaufkommen stehen - Grundsatz QiP = qi ⋅ QiA Z jP = z j ⋅ Z jA V P = f ⋅V A P S - Bestimmungsgleichungen q = i ; i SiA Symbolerklärung: A Analyse P Prognose S maßgebende Strukturgröße zj = S jP S A j ; SGP f = A SG Folie 28 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrserzeugung (Steigerungsfaktorenmodell) - Achtung bei mehreren Einflussgrößen - gleichzeitig und unabhängig auf das betrachtete Verkehrsaufkommen wirkende Einflussgrößen werden multiplikativ verknüpft (Multiplikationssatz von unabhängigen Ereignissen) - bei abhängigen Größen ist eine additive Verknüpfung der Einflussgrößen sinnvoll S1P S2P S3P ⋅ ⋅ f = A A S1 S2 S3A S ( f = (S P 1 + S2P A 1 + S2A )⋅S ) S P 3 A 3 Folie 29 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Verkehrserzeugung (Steigerungsfaktorenmodell) - allgemeine Anwendungshinweise - verwendbar für Kfz-Verkehr einer in sich relativ geschlossenen regionalen und verkehrlichen Einheit (z. B. Gesamtstadt) - nur für Überschlagsrechnungen geeignet - doch dafür bei sachkundiger Anwendung sehr brauchbar - in vielen Berechnungsansätzen der Praxis indirekt enthalten - bei der Hochrechnung von mehreren Verkehrszellen eines Untersuchungsgebietes ist zu prüfen, ob die Gesamtsummenbedingung explizit vorgegeben ist und damit eine Gesamtkorrektur notwendig wird - bei jeder Anwendung muss die "Modellkonstruktion" bezüglich der inneren Logik und Adäquatheit zur Realität im Prognosezeitraum geprüft werden Folie 30 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Zielwahl - Zielwahl dient der Berechnung der ij-Verkehrsströme einer Verkehrsstrommatrix eines Untersuchungsgebietes für eine Verkehrsklasse - sie ist die Aufspaltung und Zuordnung - eines Quellverkehrsaufkommens Qi der Quellverkehrszelle i auf alle möglichen Zielverkehrszellen j - eines Zielverkehrsaufkommens Zj der Zielverkehrszelle j auf alle möglichen Quellverkehrszellen i - (mindestens) unter Einhaltung der Randsummenbedingungen und des Gesamtverkehrsaufkommens V - beide Verteilungsrichtungen (quell- oder zielorientiert) wirken komplex und sind daher voneinander abhängig j i vij Qi Zj Folie 31 V Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Zielwahl (Randsummenmodell) - grundlegend ableitbar aus dem Urnenmodell Kugeln mit Merkmal i Anzahl Kugeln mit Merkmal i = Qi Kugeln mit Merkmal j Anzahl Kugeln mit Merkmal j = Zj Gesamtanzahl der Kugeln je Urne = V P (Ai ) = ( ) P Ej = Qi V Zj V ( ) vij = P Ai Ç E j ⋅V ( ) vij = P (Ai ) ⋅ P E j ⋅V Qi Z j vij = ⋅ ⋅V V V Qi ⋅ Z j vij = V Folie 32 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Zielwahl (Randsummenmodell) Wahrscheinlichkeitsmatrix ( Verkehrsstrommatrix j i P(A ij) P(A i) P(E j) 1 ) ( ) P Ai Ç E j = P (Ai ) ⋅ P E j j i vij Qi Zj V P (Ai ) = Qi V ; ( ) P Ej = Zj V Qi Z j ⋅ P Ai Ç E j = P (vij ) = V V Qi ⋅ Z j Qi Z j ⋅ ⋅V = vij = V V V ( ) Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Zielwahl (Randsummenmodell) - aus dem Urnenmodell kann das Randsummenmodell (oft auch Zufallsmodell genannt) abgeleitet werden - ausschließliche Betrachtung der Randsummenbedingung - der Aufwand spielt keine bzw. nur eine untergeordnete Rolle - in Gemeinden bis ca. 3 km Durchmesser - Dienstreisen höherer Ebenen - wenn alle Aufwandsbewertung einer Ortsveränderungen ij gleich 1 sind (Bij =1), dann gilt vij = vij 1 2 3 4 5 Zj 1 2 3 4 5 Qi 50,00 200,00 300,00 150,00 100,00 50,00 150,00 250,00 100,00 250,00 800,00 Qi ⋅ Z j V vij 1 2 3 4 5 Zj Ist Zj Soll 1 2 3 3,13 9,38 15,63 12,50 37,50 62,50 18,75 56,25 93,75 9,38 28,13 46,88 6,25 18,75 31,25 50,00 150,00 250,00 50,00 150,00 250,00 4 6,25 25,00 37,50 18,75 12,50 100,00 100,00 5 15,63 62,50 93,75 46,88 31,25 250,00 250,00 Qi Ist 50,00 200,00 300,00 150,00 100,00 800,00 Qi Soll 50,00 200,00 300,00 150,00 100,00 Folie 34 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Zielwahl - in der Realität wirken aber weitere Nebenbedingungen - wirklichkeitsgetreue Bewertungen der Aufwände und/oder - Randsummenbedingungen und/oder - Wichtungen 1,0 0,9 1-B 0,8 0,7 a-priori abgelehntes Ereignis B (A) 0,6 0,5 0,4 B 0,3 a-priori angenommenes Ereignis 0,2 0,1 0,0 0 5 10 15 20 25 Aufwand A 30 35 40 45 50 Folie 35 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Moduswahl - Bestimmung der Anteile der Verkehrsarten an einem Verkehrsaufkommen bzw. Verkehrsstrom einer Verkehrsstrommatrix - Verkehrsstrommatrix nach der Moduswahl (hier Trip-InterchangeModell) j i vij Qi Zj V jk1 ik1 vijk1 Qik1 Zjk1 Vk1 k2 kn - Moduswahl ist keine Verkehrsmittelwahl! - Beispiel: Wahl des Modus ÖV, erst bei der Routenwahl wird die Wahl von Straßenbahn, Bus etc. berechnet Folie 36 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Moduswahl (Trip-End-Modell) - Trip-End-Modelle teilen zunächst die Verkehrsaufkommen der Verkehrsstrommatrix (Qi, Zj und V) auf die Verkehrsarten auf - berechnen erst danach die Verkehrsströme jeder Verkehrsart - stehen prinzipiell den Kennwertmodellen sehr nahe - durch empirische Erhebungen werden die spezifischen Verkehrsaufkommen der Quelle-Ziel-Gruppen weiter nach Verkehrsarten für bestimmte Gemeindegrößengruppen und Erschließungsqualitäten differenziert - Quell- und Zielverkehrsaufkommen der Verkehrszellen werden auf dieser Grundlage auf die konkurrierenden Verkehrsmodi aufgeteilt - Qualität der Modellierung ist weitgehend von der Empirie und ihrer differenzierten Auswertung abhängig - TEM werden vor allem in sehr MIV-affinen Ländern und innerhalb der Wirtschaftsverkehrsmodellierung genutzt Folie 37 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Moduswahl (Trip-End-Modell) Erzeugung Moduswahl j j i Zj Qi i V j Qik1 i vijk1 Qik1 Zjk1 Vk1 Zjk1 Vk1 j j i Zielwahl Qik2 i vijk2 Qik2 Zjk2 Vk2 Zjk2 Vk2 j j i Qikn i vijkn Qikn Vkn Zjkn Vkn Folie 38 Zjkn Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Moduswahl (Trip-End-Modell) PG 1,3 Zielkategorie 1,2,3,4 Entf.klasse 0 1 2 3 2,4 1,2,3,4 0 1 2 3 Erschl.klasse 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 FGV 20 19 19 7 7 7 1 1 1 0 0 0 80 85 85 38 41 43 5 7 10 0 0 0 Mittlere Häufigkeit in [%] ÖPV MITF PKW 2 0 0 5 3 0 4 2 0 3 0 0 5 0 0 40 37 35 70 68 55 79 78 77 10 10 10 12 12 12 12 12 12 12 12 12 10 10 10 12 12 12 15 15 15 20 20 20 65 68 68 73 75 78 82 84 86 85 88 88 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 RAD 3 3 3 3 3 3 1 1 1 0 0 0 5 5 5 10 10 10 10 10 10 1 2 3 Quelle: LOHSE Folie 39 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Moduswahl (Trip-Interchange-Modell) - Trip-Interchange-Modelle berechnen zuerst die Verkehrsströme der Verkehrsstrommatrix auf Grundlage des Aufwandes - die berechneten Verkehrsströme werden danach auf der Grundlage der differenzierten Betrachtung der verkehrsnetzstrukturellen Situation auf die konkurrierenden Verkehrsarten aufgeteilt - klassische Trip-Interchange-Modelle benutzen „grobe“ Algorithmen und Annahmen bei der Zielwahl und betrachten in der Folge jede Verkehrsbeziehung sehr differenziert (bei der Moduswahl) Folie 40 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Moduswahl (Trip-Interchange-Modell) Erzeugung j i Zj Zielwahl Moduswahl j j i vijk1 Qik1 Zjk1 Vk1 j Qi i vij Qi i vijk2 Qik2 V Zj V Zjk2 Vk2 j i vijkn Qikn Zjkn Vkn Folie 41 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Moduswahl (Trip-Interchange-Modell) - Trip-Interchange-Modelle - bei TIM werden als Aufteilungsmodelle häufig diskrete stochastische Wahltheorien (z. B. LP-, Probit-, Logit-Modell) genutzt vijk = e b ⋅Aijk åe b ⋅Aijk ¢ ⋅ vij k¢ - sie beschreiben alternative Entscheidungen auf der Grundlage der unterschiedlichen Merkmale der konkurrierenden Alternativen - es existieren auch universelle Wahlmodelle der Moduswahl (ohne explizite Vorgabe des Modal Splits) vijk = B (Aijk ) å B (Aijk ¢ ) k¢ ⋅ vij Folie 42 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Routenwahl - Verkehrsumlegungsmodelle arbeiten grundsätzlich wie folgt - Routen- bzw. Verbindungssuche im Verkehrsangebot - Plausibilitätsprüfung des Ergebnisses der Routensuche - Belastung der „sinnvollen“ Routen mit den Verkehrsströmen - bereitzustellende Daten - Topologie des Verkehrsnetzmodells für betrachtete Verkehrsarten (Fußwegenetz, Radwegenetz, Straßennetz, ÖPV-Netz) - ijk-Verkehrsstrommatrix - Routenwahl hängt ab von - Fahrzeit bei freiem Verkehrsfluss Verlustzeit auf Strecken Verlustzeit an Knoten Straßenbenutzungsgebühren Länge (Kraftstoffverbrauch) Ortskenntnis Folie 43 Quelle: HAUZENBERGER Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung IV-Routenwahl (Bestweg-Verfahren) - sukzessives Bestweg-Verfahren (deterministisch) - bildet das allmähliche „Volllaufen“ eines Straßennetzes nach - zu Beginn finden die Verkehrsteilnehmer ein freies Straßennetz vor, in dem für jede ijk-Relation genau eine kürzeste Route existiert - das Netz wird dann schrittweise belastet - jeder Schritt belastet das Straßennetz durch zusätzliche Fahrzeuge und erhöht so den Aufwand auf den belasteten Strecken - Abbildung der sich verändernden Aufwände über CR-Funktionen - durch den veränderten Aufwand können sich beim nächsten Schritt andere kürzeste Routen ergeben - es können „mehrere“ Routen je ijk-Relation gefunden werden Folie 44 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung IV-Routenwahl (Bestweg-Verfahren) - Ablauf sukzessives Bestweg-Verfahren (deterministisch) Eingangsdaten: Verkehrsstrommatrix (als Füllknotenmatrix) Aufwände der ijk‐Relationen aus dem Netzmodell Anzahl der Iterationsschritte N Nachfrageanteil q(n) für jeden Iterationsschritt n; Sq(n)=1 n=0, Muv=0 Umlegung aller ijk‐Verkehrsströme des Nachfrageanteils q(n) auf die Bestwege Ermittlung der Verkehrsstärke Muv der uv‐Strecken im Netzmodell Ermittlung der Summenverkehrsstärken SMuv der uv‐Strecken im Netzmodell aus allen Schritten 1 bis n n=n+1 Ermittlung der Aufwände aller ijk‐Relationen über CR‐Funktionen (mit Muv(n‐1) der uv‐Strecken im Netzmodell) Ermittlung des Bestweges für alle ijk‐Relationen auf Grundlage der ermittelten Aufwände n=N nein ja Ergebnis: Streckenbelastungen Muv der Strecken im Netzmodell aus den Summenverkehrsstärken SMuv der Strecken aus allen Schritten 1 bis N Folie 45 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung IV-Routenwahl (Bestweg-Verfahren) - Ergebnisse sukzessives Bestweg-Verfahren (deterministisch) Aijkr(1=t0) vijk = 90 vijk(1) = 40 vijk(2) = 30 vijk(3) = 20 vijkr(1) u 2 8 5 0 v Aijkr(2) 8 vijkr(2) u 9 5 v 0 40 v 30 40 0 v Aijkr(3) u u 8 vijkr(3) u 9 12 v 20 u 40 30 Folie 46 v Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung IV-Routenwahl (Bestweg-Verfahren) - sukzessives Bestweg-Verfahren (deterministisch) - Verfahren ist relativ einfach - erreichte Verkehrsstromaufteilung ist nur ein bedingter Ersatz für eine echte Verkehrsstromaufteilungsregel - Berechnung wird nach vorgegebener Schrittanzahl beendet, ohne dass eine Kontrolle auf sachlogische Übereinstimmung zwischen der erreichten Belegung und den Aufwänden erfolgt - realitätsnahe Widerspiegelung der Fahrtwegewahl und Belegungssituation in einem großen Netz mit verschiedenartigen Netz- und Belegungszuständen stark eingeschränkt Folie 47 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Gleichgewicht zwischen Verkehrsangebot und Verkehrsnachfrage Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Gleichgewichtsmodellierung - Verkehrsnachfragemodelle enthalten Abhängigkeiten und Wechselwirkungen unterschiedlicher Einflussgrößen, wobei der Aufwand eine entscheidende Rolle spielt - jedoch ist der Aufwand des Verkehrsangebotes keine unabhängige Größe - nach der Routenwahl verändert sich, bedingt durch die CRFunktionen, der Aufwand eines Netzelementes in Abhängigkeit der Belastung bzw. der Verkehrsnachfrage - der Aufwand des Verkehrsangebotes stellt also eine von der Verkehrsnachfrage abhängige Funktion dar - ein Gleichgewichtszustand ergibt sich aus der gegenseitigen Anpassung von Verkehrsangebot und Verkehrsnachfrage und stellt sich im Schnittpunkt von Angebots- und Nachfragefunktion (falls diese eindeutig formulierbar sind) ein Folie 49 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Gleichgewichtsmodellierung Raumstrukturdaten Verkehrsnachfrage Verkehrsdaten nein Aktivitätenwahl Zielwahl Aufwände Moduswahl Routenwahl ? Gleichgewicht ? Verkehrsangebot ? Gleichgewicht ? Belastung mit Fahrten ja Ende Netzmodell Start Verkehrsnetzdaten Folie 50 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Gleichgewichtsmodellierung Quelle: WEGENER Folie 51 Fakultät "Friedrich List", Professur für Straßenverkehrstechnik mit Fachbereich Theorie der Verkehrsplanung Noch ein Tipp für die Prüfung - Nicht auswendig lernen, sondern denken und verstehen! - Beispiel: Folie 52
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