Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsnachfragemodelle Foliensammlung zur Vorlesung im Studium Generale PD Dr.-Ing. habil. Christian Schiller Fachbereich Verkehrsnachfragemodellierung TU Dresden, 2016 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Literaturempfehlungen - LOHSE: Grundlagen der Straßenverkehrstechnik und der Verkehrsplanung, Band 2, Verlag für Bauwesen - ORTUZAR ET AL.: Modelling Transport. John Wiley & Sons, LTD, 3. Auflage, 2004 - HENSHER ET AL.: Transport Modelling, Band 1, Elsevier-Verlag, 2005 - KÖHLER ET AL.: Analyse der Anwendung von Verkehrsnachfragemodellen. Schriftenreihe des BMVBW: Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Heft 804, 2001 - Schriftenreihe des Institutes für Verkehrsplanung und Straßenverkehr: LOHSE ET AL.: Heft 5/1997, SCHILLER: Heft 8/2004 und Heft 10/2007, (DUGGE: Heft 9/2006) - MAIER ET AL.: Modelle diskreter Entscheidungen. Springer-Verlag, Wien, 1990 - Autorenkollektiv: Verkehr - Straße, Schiene, Luft. Reihe Ingenieurbau, Verlag Ernst & Sohn, 2001 Folie 2 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Allgemeines zu Verkehrsmodellen Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik 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 Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle Quelle: Wegener Folie 5 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle - Notwendigkeit der Verkehrsplanung: - Wachstum, Differenzierung, Veränderung etc. der Produktivkräfte Arbeitsteilung Verflechtung aller Lebensbereiche der Gesellschaft Vergrößerung der räumlichen Mobilität der Menschen damit entsprechende Verkehrsentwicklung - Vergrößerung der Transportaufkommen - Veränderung und Verbesserung der Verkehrsmittel - Erhöhung der Reisegeschwindigkeiten „Mobilität von Menschen und Gütern ist nicht - Erhöhung der Reiseweiten Folge, sondern Grundlage unseres Wohlstands.“ - Lebensdauer der Verkehrsanlagen Eberhard von Kuenheim Vorstandsvors. BMW AG - Lebensdauer der Verkehrsnetzstrukturen - Kosten - Ressourcenverbrauch an Energie, Rohstoffen, Fläche und Umweltqualität Folie 6 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle 20 800 BRD-Einwohnerzahl in [Mio. EW] 700 16 600 500 12 Gesamt-PKWFahrleistung in [Mrd. PKWkm/a] Motorisierung in [PKW/ 1000EW] 400 8 300 200 4 100 0 Mittlere PKWFahrleistung in [1000PKWkm/(PKW,a)] Mittlere Verkehrsleistung in [1000PKWkm/(EW,a)] 0 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Jahr Gesamt-PKWFahrleistung in [Mrd. PKWkm/a] Mittlere PKWFahrleistung in [1000PKWkm/(PKW,a)] Gesamtanzahl der von den Pkws gefahrenen km im Jahr Anzahl der pro Pkw gefahrenen km im Jahr Mittlere Verkehrsleistung in [1000PKWkm/(EW,a)] Anzahl der mit dem Pkw zurückgelegten km pro EW im Jahr Quelle: Acatech (Mobilität 2020) Folie 7 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle Quelle: FGSV Folie 8 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanung und Verkehrsmodelle - Planungsgegenstand Einsatzbereich - Modal Split Stadtplanung Verkehrsstärke auf Straßen Straßenplanung Verkehrsstärke auf ÖV-Linien ÖV-Planung Reisezeiten Pkw Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen relationsfeine Verkehrsströme standardisierte Bewertung Verkehrsstärke auf Abbiegern verkehrstechnische Bemessung Verkehrsstärke differenziert, Planung von Durchfahrtsverboten nach Pkw, Lkw etc. Quelle: FRIEDRICH Folie 9 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - 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 10 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - Analyse Folie 11 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik 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 12 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - Prognose Folie 13 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik 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 14 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - Therapie Folie 15 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik 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 16 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - grundlegender Ablauf der Verkehrsmodellierung: Verkehrsnachfrage Beschaffungswahl Zeitwahl Aktivitätenwahl Zielwahl Raumstrukturdaten Verkehrs(verhaltens)daten nein ? Gleichgewicht ? ja Aufwände Verkehrsangebot Ende Netzmodell Moduswahl Routenwahl Belastung mit Fahrten Start Verkehrsnetzdaten Folie 17 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsangebotsmodellierung Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsangebot (Netzmodell) Folie 19 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsangebot (Netzmodell) Folie 20 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsnachfragemodellierung Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse - 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 22 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Querschnittserhebungen) Folie 23 Quellen: STADT SCHWERIN, SIEMENS, SCHUHCO Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Stromerhebungen) - Stromerhebungen innerhalb des Verkehrsraums: - Fahrzeugkennzeichen-Methode - Zählmarken- und Bezettelungsmethoden - Befragungen im Verkehrsraum Quelle: HPA AUFTRAGGEBER/AUFTRAGNEHMER LAGE DER ZÄHLSTELLE: FAHRTRICHTUNG NACH: DATUM: WETTER: WOHER Uhrzeit Startort Zweck Gsn* Zielort (bleibt frei) Quelle: WALDBRONN VERKEHRSUNTERSUCHUNG... ZÄHLSTELLEN-NR.: BLATT-NR.: NAME DES ZÄHLERS: WOHIN FAHRZEUGART Lastkraftwagen Zweck Gsn* Rad Krad PKW Bus (bleibt frei) Person Person Person Person Nutzl. [t] Bel. [t] Beladungsart Folie 24 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Stromerhebungen) Folie 25 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Stromerhebungen) Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Mobilitätskenngrößen) - spez. Verkehrsaufkommen pro Altersklasse: Quelle: SrV 2008 Folie 27 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Mobilitätskenngrößen) - spez. Verkehrsaufkommen pro Genderklasse: Quelle: SrV 2008 Folie 28 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Mobilitätskenngrößen) - Modal Split pro QZG: 100% 90% 80% 70% 60% Fuß Rad 50% MIV ÖPV 40% 30% 20% 10% 0% WA AW WK KW WB BW WD DW WE EW WF FW WS SW AS SA SS Quelle: SrV 2003 Folie 29 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Mobilitätskenngrößen) - Besetzungsgrad pro QZG: 2,50 werktags 2,25 samstags/sonntags 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00 WA AW WK KW WB BW WE EW WS SW AS SA Quelle: SrV 2003 SS Folie 30 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Mobilitätskenngrößen) - Motorisierung Motorisierung der Hh, SrV 03 in Dresden 900 Motorisierung [Fz/TEW] 800 700 mot. Zweirad 600 Dienst-Pkw 500 Privat-Pkw 400 Fahrrad 300 200 100 0 H1 H2 H3 H4 H5 Haushaltsgröße [Personen/Hh] Quelle: SrV 2003 Folie 31 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsanalyse (Mobilitätskenngrößen) Quelle: Axhausen Folie 32 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik 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 - teilweise Gesamtverkehrsaufkommen von Planungs- bzw. Untersuchungsgebieten - Binnenverkehrsaufkommen von Planungsj bzw. Untersuchungsgebieten Qi i Zj V Folie 33 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik 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 34 V Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Moduswahl - Bestimmung der Anteile der Verkehrsarten an einem Verkehrsaufkommen bzw. Verkehrsstrom einer Verkehrsstrommatrix - Verkehrsstrommatrix nach der Moduswahl 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 35 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik 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 36 Quelle: HAUZENBERGER Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Routenwahl - Beispiel: Routensuche per Google: Riesa Dresden - Vorschlag 1: 64 Minuten, B6, 48,7 km - Vorschlag 2: 63 Minuten, B98/A13, 66,3 km - Vorschlag 3: 66 Minuten, B169, A14/A4, 76,6 km Quelle: GOOGLE MAPS Folie 37 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Routenwahl - Beispiel: - 6 verschiedene Routen 13 Navigationssysteme erste Zeile: Kilometer zweite Zeile: Zeit Rot: Route entspricht der subjektiv besten Route - Anmerkung: gewählter Berechnungsmodus Quelle: www.navigationprofessionell.de Folie 38 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik 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 39 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Verkehrsplanerische Modelle und Methoden - grundlegender Ablauf der Verkehrsmodellierung: Verkehrsnachfrage Beschaffungswahl Zeitwahl Aktivitätenwahl Zielwahl Raumstrukturdaten Verkehrs(verhaltens)daten nein ? Gleichgewicht ? ja Aufwände Verkehrsangebot Ende Netzmodell Moduswahl Routenwahl Belastung mit Fahrten Start Verkehrsnetzdaten Folie 40 Fakultät "Friedrich List", Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik Gleichgewichtsmodellierung Quelle: WEGENER Folie 41
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