Methoden zum Erstellen und Aktualisieren von Wunschlinienmatrizen im motorisierten Individualverkehr

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: SVI2000/379
• Projekttitel Englisch: Methods for estimation and updating of an origin-destination matrix from traffic counts in the private traffic

Schlüsselwörter (Deutsch)

Nachfrage – Matritzen – Schätzung - Querschnittszählung

Schlüsselwörter (Englisch)

Traffic Demand – Origin - Destination Matrix – Estimation - Traffic counts

Alternative Projektnummern (Deutsch)

2000303

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Um die vorhandene Lücke bei der Erstellung und Aktualisierung der Wunschlinienmatrizen zu füllen, ist in einem ersten Schritt eine methodische Grundlage für die Erstellung und Aktualisierung von Quell-Ziel-Matrizen im mIV darzustellen. Durch die Literaturauswertung sollte eine geeignete Methode ausgewählt und für die praktische Anwendung dokumentiert und beschrieben werden. Damit wird in diesem Teil der Arbeit eine Übersicht für spätere Anwendungen bei der Erzeugung und Aktualisierung von Quell-Ziel-Matrizen erstellt. Diese Arbeiten werden auf den „Hinweise zur Schätzung von Verkehrsbeziehungen mit Hilfe von Querschnittszählungen“ (FGSV, 1995) aufbauen.
Die hier ausgewählte Methode wird dann im zweiten Teil der Untersuchung an einem praktischen Beispiel für die Erzeugung von einer Quell-Ziel-Matrix im mIV auf nationaler Ebene verwendet. Eine entsprechende Software wird zur Verfügung gestellt werden, für die aber später keine Wartung übernommen werden kann.

Für die Forschungsarbeit werden deshalb zwei Ziele formuliert:
- Die Beurteilung und Ergänzung der vorhandenen Datenquellen und Schätzverfahren auf der
Grundlage von Querschnittzählungen zur kurzfristigen Aktualisierung der vorhandenen Matrizen.
- Erstellung und Dokumentation einer aktualisierten Strassen-QZ-Matrix zur Beurteilung der
entwickelten Verfahren.Im Rahmen der Forschungsarbeit ist aufzuzeigen, wie aus bestehenden Grundlagedaten MIV-Wunschlinienmatrizen erstellt und periodisch aktualisiert werden können.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The first step of the project is a thorough review of the methodical basis for the estimation and updating of the origin-destination matrices.
Based on this review, a suitable and promising method will be selected and documented and described for a possible practical application.
The review provides a general basis for later applications to the the estimation and updating of origin-destination matrix. This work will update and extend the existing FGSV-Study “Hinweise zur Schätzung von Verkehrsbeziehungen mit Hilfe von Querschnittszählungen" (FGSV, 1995).

The method selected will be used in the second part of the study to establish an origin-destination matrix for private traffic at the national level. An appropriate software tool will be made available, for which however later no maintenance beyond the project can be offered.
The project has therefore two targets:
- the evaluation and extension of the available data sources and modelling-approaches (estimation-approaches) for the short term updating of the available origin-destination matrices based on cross section traffic-counts.
- creation and documentation of an updated origin-destination matrix for private traffic as part of the
evaluation of the developed approach.

Projektbeschreibung (Deutsch)

METHODEN ZUM ERSTELLEN UND AKTUALISIEREN VON WUNSCHLINIENMATRIZEN IM MOTORISIERTEN INDIVIDUALVERKEHR


1 PROBLEMBESCHREIBUNG

Wunschlinien- oder Quelle-Zielmatrizen (QZ-Matrizen) sind eine vielfach verwendete Form die räumliche Verteilung der Nachfrage nach Wegen darzustellen. Ihre wesentli-chen Dimensionen sind die Verkehrsmittel, die räumliche Auflösung (Anzahl Zonen in-nerhalb und ausserhalb des Untersuchungsgebiets), die Anzahl der Wegezwecke und die zeitliche Auflösung (Stundengruppen, Tage der Woche, Jahreszeit). Weitere Di-mensionen sind denkbar, wie zum Beispiel die verschiedenen Dimensionen der So-ziodemographie der Reisenden.

QZ-Matrizen werden mit Hilfe von vier methodischen Ansätzen oder Mischungen von ihnen berechnet:

- Hochrechnung auf Grundlagen von Befragungen
- Schätzung auf Grundlagen von Beobachtungen, insbesondere Kennzeichen-verfolgung
- Schätzung auf der Grundlage von Querschnittszählungen
- Schätzung mit Verkehrsmodellen

Wegen ihrer Kostengünstigkeit und der immer leichteren und vollständigeren Verfüg-barkeit von Querschnittzählungen sind in den letzten Jahren die Methoden auf der Grundlage von diesen immer populärer geworden. Die heute verwendeten Methoden verwenden aber als zweite grosse Eingabe neben den Querschnittszählungen eine vorhandene QZ-Matrix oder eine Teilmatrix (Befragungsmatrix), die dann im folgenden hochgerechnet und korrigiert wird. Das heisst, in dieser Matrix möglicherweise vorhan-dene strukturelle Probleme werden fortgeschrieben, wie zum Beispiel falsche Fahrt-weitenverteilungen, fehlende regionale Unterschiede, etc.. Das heisst auch, dass nach einiger Zeit die Urmatrix zu veraltet ist, um noch eine sinnvolle Anfangslösung zu sein, da wirtschaftliche und siedlungsstrukturelle Veränderungen nicht abgebildet werden.

Die Alternative zu einer vorhandenen älteren Matrix ist eine aktuelle partielle Matrix, die aus Befragungsergebnissen (Haushaltsbefragungen oder Strassenzensen) abgeleitet wird. Es ist aus finanziellen Gründen - praktisch - unmöglich, Haushaltsbefragungen durchzuführen, die es erlauben würden, grossräumige QZ-Matrizen in der gewünsch-ten räumlichen Auflösung (z.B. für alle Gemeinden) zu schätzen. Die mögliche räumli-che Auflösung führt dazu, dass die geschätzten Matrizen mit teilweise zweifelhaften Verfahren nachträglich räumlich disaggregiert werden müssten.

Strassenzensen, d.h. Befragungen am Strassenrand zu Quelle, Ziel und Zweck einer Fahrt, liefern bei korrekter Durchführung gute Ergebnisse für die betrachteten Quer-schnitte, können aber tangentiale Bewegungen abseits der Befragungsquerschnitte nicht abbilden, d.h. sie sind vor allem für Korridor- oder kleinräumige Studien geeignet. Entsprechende Daten sind deshalb vor allem für die Validierung von Verkehrsmodellen wertvoll, bieten sich aber nicht zur Etablierung einer nationalen Matrix an.

Für die Schweiz ist für den Stand 1995 eine nationale mIV-Matrix für den Personen-verkehr erstellt worden (Fusseis und Sigmaplan, 1998). Für den Strassengüterverkehr wurde eine solche Matrix für das Jahr 1998 erstellt (Meier, Abay, Chaumet, Kern und Lippuner, 1999), wenn auch nur auf der Ebene der 108 MZ-Regionen. Während die Güterverkehrsmatrix damit praktisch aktuell ist, ist die Personenverkehrsmatrix bisher nur fortgeschrieben und hochgerechnet worden (Siehe zum Beispiel Vrtic, Axhausen, Koblo und Vödisch, 2000). Verschiedene regionale Matrizen liegen vor, sind aber bis-her noch nicht systematisch integriert worden (Nordwestschweiz, Kanton Zürich, Bern und Umland, Lausanne und Umland).

Die Situation für den Eisenbahnverkehr ist deutlich besser, da der SBB eine Reihe von kontinuierlichen Befragungen zur Verfügung stehen (KEP: telephonische Befragung mit jährlich 18'000 Personen; Quell-/Ziel Befragungen im Zug mit Abdeckung aller Kurse).

Die Schweiz steht vor einer Reihe von schwierigen verkehrsplanerischen Aufgaben, für deren Bearbeitung eine qualitativ hochwertige und aktuelle QZ-Matrix des mIV wesent-lich ist: zum Beispiel, Bahn 2000 - 2. Etappe und insbesondere der Sachplan Strasse, die Fortschreibung der Nationalstrassenplanung.

Um die hier vorhandene Lücke zu füllen, ist in einem ersten Schritt eine methodische Grundlage für die Erstellung und Aktualisierung von Quell-Ziel-Matrizen im mIV darzu-stellen. Durch die Literaturauswertung sollte eine geeignete Methode ausgewählt und für die praktische Anwendung dokumentiert und beschrieben werden. Damit wird in diesem Teil der Arbeit eine Übersicht für spätere Anwendungen bei der Erzeugung und Aktualisierung von Quell-Ziel-Matrizen erstellt. Diese Arbeiten werden auf den "Hinwei-se zur Schätzung von Verkehrsbeziehungen mit Hilfe von Querschnittszählungen" (FGSV, 1995) aufbauen.
Die hier ausgewählte Methode wird dann im zweiten Teil der Untersuchung an einem praktischen Beispiel für die Erzeugung von einer Quell-Ziel-Matrix im mIV auf nationa-ler Ebene verwendet. Eine entsprechende Software wird zur Verfügung gestellt wer-den, für die aber später keine Wartung übernommen werden kann.

Für die Forschungsarbeit werden deshalb zwei Ziele formuliert:

- Die Beurteilung und Ergänzung der vorhandenen Datenquellen und Schätz-verfahren auf der Grundlage von Querschnittzählungen zur kurzfristigen Ak-tualisierung der vorhandenen Matrizen.

- Erstellung und Dokumentation einer aktualisierten Strassen-QZ-Matrix zur Beurteilung der entwickelten Verfahren.



2 STAND DER FORSCHUNG

Die Schätzung von QZ-Matrizen auf der Grundlage von Querschnittszählungen ist die Umkehrung der Umlegung, bei der die QZ-Matrix mit einem Netz verknüpft wird um Streckenbelastungen zu ermitteln. Eine Umlegung ist deshalb implizit immer Teil der Schätzung der Quelle-Ziel-Matrix.

Es gibt zwei Grundansätze für die Schätzung. Der statische Ansatz geht davon aus, dass im Netz ein Gleichgewicht herrscht, dass aber tageszeit- oder wochentagsabhän-gig sein kann. Dieser Ansatz ist vor allem für grössere Netze und längere Zeithori-zonte geeignet. Der dynamische Ansatz verwendet die Schwankungen in den Strek-kenbelastungen um QZ-Beziehungen zu schätzen, die zu einem rekursiven Modell füh-ren, dass vor allem für kleinere Netze und kürzere Zeithorizonte geeignet ist.

Gemischte Ansätze, die versuchen die Stärken zu kombinieren, sind in der Literatur ebenfalls vorhanden. Der path-flow-estimator (PFE) Ansatz gehört zu den statischen Ansätzen. Die Anwendungsbereiche der verschiedenen Ansätze werden in Tabelle 1 dargestellt.


Tabelle 1 Anwendungsbereiche der Ansätze

Art des Netzes Zeithorizont
Langfristig Mittelfristig Kurzfristig
Klein ohne Alternativen
in der Routenwahl Statisch Dynamisch Dynamisch
Gross ohne Überlastungen Statisch Gemischt Gemischt
Gross mit Überlastungen PFE PFE PFE

Wenn das Netz keine Alternativen in der Routenwahl bietet oder wenn es nicht überla-stet ist, kann die Umlegung und die Schätzung der QZ-Matriz getrennt behandelt wer-den. Man kann dann die Beziehungen zwischen Matrix und Umlegung als lineares Gleichungssystem behandeln, so zum Beispiel bei:

den maximum entropy und minimum information Schätzern von Van Zuylen and Wil-lumsen (1980) oder darauf aufbauend Widmer (1989) und Mott und Nöckel (1999); dem generalised least squares Schätzern von Cascetta (1984), Hendrickson und McNeil (1984), Bell (1991a) oder Hazelton (2000); dem Bayesanischen Ansatz von Maher (1983), der mit generalised least squares Ansatz identisch ist, und letztlich den maximum likelihood Ansätzen von Spiess (1987, 1990) und Cascetta and Nguyen (1988). Bell (1984) zeigte, dass der generalised least squares Ansatz den Ansatz von Van Zuylen and Willumsen (1980) annähert, wobei die Qualität der Annäherung von der verfügbaren Informationen abhängt.

Wenn es zu Überlastungen kommt, können die Probleme nicht mehr getrennt werden. Es sind deshalb verschiedene zwei-stufige Ansätze entwickelt worden, in den die bei-den Probleme sequentiell behandelt werden (Siehe zum Beispiel Florian und Chen, 1991; Yang et al., 1992, 1994). Diese Ansätze liefern lokale Lösungen, die nicht unbe-dingt global optimal sind. Eine global optimale Lösung lässt sich mittels eines geneti-schen Algorithmus finden (siehe Kim, Baek und Lim, 2000). Vielversprechender ist der einstufige Ansatz von Sherali et al. (1994) bei dem die QZ-Matrix mit einem LP für das Nutzergleichgewicht gelöst wird. Bell und Kollegen (1997a, 1997b, 1998 and 1999) einstufiger und nicht-linearer Ansatz des path flow estimator's (PFE) basiert auf einem stochastischen Nutzergleichgewicht. Dieser Ansatz hat verschiedene Vorteile im Ver-gleich mit dem sonst verwendeten Nutzergleichgewicht: bessere Beschreibung des Nutzerverhaltens und eindeutige Belastungen für die verschiedenen Routen zwischen zwei Zonen. Das verwendete logit-Modell berücksichtigt Überlappungen der Routen und folgt dabei Cascetta et al. (1996).

Für Kreuzungen oder kleine Netze ohne Wegewahlmöglichkeiten können zeitreihena-nalytische Ansätze zur rekursiven Schätzung der Matrix verwendet werden (Siehe Cremer und Keller, 1987; Nihan und Davis, 1987; Bell, 1991b, oder zusammenfassend FGSV, 1995). Für grössere Netze werden diese Ansätze zu ungenau, da die Pulkauf-lösung die Variabilität der Fahrtzeiten stark erhöht. Für nicht-überlastete Netzwerke sind gemischte Ansätze, wie der von Keller und Ploss (1987) vielversprechend, bei dem lokale dynamische Schätzungen als Randbedingungen in grossräumige statische Schätzungen eingehen. Bell et al (1991) und Bell (1991b) berichten Erweiterungen die-ser dynamischen Ansätze, die sie auch für mittelgrosse Netze anwendbar machen. Für ausgedehnte Netze, in denen Fahrten mehrere Zeitintervalle dauern können, muss ei-ne dynamische Umlegung die statische Umlegung ersetzen. Tavana und Mahmassani, 2000 verwenden Mikrosimulation (in diesem Falle DYNASMART), um zeitabhängige QZ-Matrizen zu schaetzen. Statt Mikrosimulation benutzen Van der Zijpp und Lindveld, 2000 ein "space-time extended network" (STEN), um zeitabhängige QZ-Matrizen zu schätzen. Für kurzfristige Prognosen sind die Ansätze von Cascetta et al., 1993 oder Ashok und Ben- Akiva, 1993 geeignet.

Die Ansätze von Cascetta et al., 1993 oder Ashok und Ben- Akiva, 1993 sind für kurz-fristige Prognosen geeignet.

Die bisherigen anderen Schweizer Ansätze bauen auf flächenhaften Hochrechnungen auf, erlauben aber keine Schätzungen der Quell-Ziel-Matrix aus der Querschnittszäh-lung, zum Beispiel Meier, Abay und Koller (1998) oder Emch und Berger (1998).


3 BEREITS GELEISTETE FORSCHUNGSARBEITEN

Die Projektpartner haben eine Reihe von relevanten Projekten durchgeführt. Beispiele sind die folgenden Publikationen:

ASIT (1993) Verkehrsmodell St. Gallen: Teile Auswertung der Verkehrsbefragungen und Netzmodelle, Bericht an das Tiefbauamt St. Gallen, ASIT, Bern.
Axhausen, K.W., T. Haupt, B. Fell und U. Heidl (2000) Rail bonus before and after: Re-sults from an SP/RP panel, Vortrag bei der 9th IATBR Conference, Goldcoast, Australia, Juli 2000, Arbeitsberichte Verkehrs- und Raumplanung, 28, Institut für Verkehrsplanung, Transporttechnik, Strassen- und Eisenbahnbau, ETH Zürich.
Axhausen, K.W. and J.W. Polak (1991) Choice of parking: Stated preference experi-ments, Transportation, 18 (1) 59-81.
Bell, M.G.H., C.M. Shield, F. Busch and G. Kruse (1997) A stochastic user equilibrium path flow estimator,Transportation Research, 5C, 197-210.
Bell, M.G.H. and S. Grosso (1998), The Path Flow Estimator as a network observer, Traffic Engineering and Control, 39, 540-550.
Bell, M.G.H. and S. Grosso (1999) Estimating path flows from traffic counts, in W. Brilon, F. Huber, M. Schreckenberg and H. Wallentowitz (eds.) Traffic and Mobility, 85-105, Springer, Berlin.
Vrtic, M., K.W. Axhausen, R. Koblo und M. Vödisch (2000) Entwicklung eines bimoda-len Personenverkehrsmodells als Grundlage für Bahn 2000, 2.Etappe, Auftrag 2 - Herleitung einer Modal-Split Funktion, Bericht an die SBB und den Dienst für Ge-samtverkehrsfragen, IVT, ETH Zürich und Prognos AG, Zürich und Basel .


4 DATENLAGE

Die Schweiz verfügt über eine Vielfalt von Datenquellen, die für die Bearbeitung dieses Projektes herangezogen werden können. Sie sollen hier kurz getrennt nach Zählungen und Befragungen getrennt beschrieben werden.

Das ASTRA und die Kantone betreiben über 400 automatische Zählstellen, deren Er-gebnisse vom ASTRA und den jeweiligen Kantonen stundenscharf elektronisch zur Verfügung gestellt werden können (Sigmaplan, 2000 oder auch SNZ, 2000). Diese Zählungen werden ergänzt durch die etwa 300 Zählstellen der Schweizerischen Stra-ssenverkehrszählung 2000 (Für die Ergebnisse des Jahres 1995 siehe Bundesamt für Strassenbau, Bundesamt für Statistik und Sigmaplan, 1996).

Die Ergebnisse des Mikrozensus Verkehrs 2000 werden dem Bund ab Mitte 2001 für seine Aufgaben zur Verfügung stehen. Unsere Zeitplanung geht davon aus, dass uns diese Daten so früh wie möglich zur Verfügung gestellt werden, da sie für die Schät-zung der notwendigen Modelle und die Überprüfung der Verhaltensannahmen wesent-lich sind. Die Ergebnisse der Schweizer Fahrleistungserhebung ergänzen den Mikro-zensus (Dienst für Gesamtverkehrsfragen, 2000).

Die Daten des KEP und der SBB Quell-/Ziel Befragung liegen den Anbietern im Rah-men eines anderen Projektes vor. Diese können, bei entsprechender Genehmigung der SBB, bei der Bearbeitung berücksichtigt werden.

Falls die Ergebnisse der Volkszählung 2000 zu den Pendlerbeziehungen rechtzeitig verfügbar werden, sollten sie bei der Projektbearbeitung berücksichtigt werden.

Die oben erwähnten QZ-Matrizen zum mIV und zum Güterverkehr sollten den Bear-beitern zur Verfügung gestellt werden. Wir werden uns bemühen, diese Matrizen mit den vorhandenen regionalen Matrizen abzugleichen. Kontakte zu den entsprechenden Stellen werden nach Auftragserteilung aufgenommen.

Eine Reihe von Firmen und Forschungsstellen verfügen über QZ-Matrizen auf europäi-scher Ebene, zum Beispiel: ME&P, Cambridge aus dem EU-Projekt STEMM, Peter Davidson Consultancy, London aus dem EU-Projekt MYSTIC, Hague Consulting Group aus dem Projekt EXPEDITE, MKMetrik, Karlsruhe und PTV AG, Karlsruhe aus Eigenforschung. Diese Daten sollten, soweit öffentlich verfügbar, zur Einbettung der Schweizer Ergebnisse herangezogen werden. Kontakte mit den Firmen sind aufge-nommen worden .


5 METHODE UND LÖSUNGSANSATZ

Die Arbeiten des Projekts werden in sieben substantielle Arbeitsschritte geteilt (Siehe auch unten für eine detaillierte Beschreibung). Die Schweizer Partner konzentrieren sich auf den Entwurf, Implementierung und Anwendung eines geeigneten Verfahrens, das auf verschiedene bekannte Methoden zurückgreifen wird. Sie stützten sich dabei auf die Erfahrungen von Prof. Bell, einem der weltweit bekanntesten Forscher auf die-sem Gebiet.

Aus der Literaturauswertung ergeben sich im Moment eine Reihe von vielversprechen-den Entwicklungsrichtungen, die im Laufe der Problemanalyse noch im einzelnen zu sichten sind. Insbesondere der path-flow-estimator erscheint ein produktiver Ansatz zu sein.

Die geplante Anwendung wird sich als Testanwendung auf die optimale Aktualisierung der vorhandenen mIV-Matrix konzentrieren, die aber, wenn möglich, nach Tageszeiten und Tagesarten getrennt werden wird. Eine weitere räumliche Differenzierung oder ei-ne Trennung nach Fahrtzwecken ist wegen der für diese Zweck unzureichenden Da-tenlage nicht vorgesehen.

Die Anwendung beruhen auf den am Institut vorhandenen Netzmodelle des Strassen-verkehrs und des Angebots auf der Schiene. Falls die Volkszählungsergebnisse zu den Pendelbeziehungen rechtzeitig bekannt werden, werden sie herangezogen.

6 ARBEITSPROGRAMM
6.1 ARBEITSSCHRITTE

Die Arbeiten werden in folgende Arbeitschritte aufgeteilt:

1 Projektleitung: Steuerung und Leitung der Arbeiten; Kontakte zur Begleit-kommission, Dienst GVF, ASTRA und SBB

2 Problemanalyse: Gemeinsame Erarbeitung der detaillierten Problemsituation, sowohl auf der Seite der vorhandenen Daten und Matrizen, als auch auf der Seite der Methoden

3 Beschreibung der Datengrundlagen: Darstellung von Umfang und Qualität der vorhandenen Daten; Erwerb und Implementierung der Daten bei den Pro-jektbearbeitern

4 Methodenübersicht und Kritik: Zusammenfassende Darstellung der vorhan-denen Methoden und Analyse ihrer Stärken und Schwächen.

5 Eignungsprüfung: Gemeinsame Prüfung der vorhandenen Ansätze vor dem Hintergrund der vorhandenen Daten und Probleme und Auswahl der Metho-den und der zu entwickelnden Verbesserungen.

6 Bündelung der Methoden und Erweiterung: Zusammenstellung geeigneter Methoden und wenn notwendig methodische Erweiterung und Anpassung an die Schweizer Situation. Die Projektpartner können hier auf Software und An-sätze bei den Partnern TORG und PTV Swiss zurückgreifen.

7 Aufbereitung der Zähldaten: Die aktuellen Zähldaten werden gesammelt, überprüft und, wo nötig auf Jahreswerte hochgerechnet (Siehe hier Berg und Traxler, 2000).

8 Anwendung des empfohlenen Methodenbündels: Aktualisierung der vor-handenen Matrizen für den DTV. Zudem sollen die Matrizen nach Stunden-gruppen getrennt werden, um für dynamische Umlegungen zur Verfügung zu stehen, die insbesondere in den Ballungsgebieten und am Gotthard zur An-wendung kommen werden.

9 Schlussbericht: Erstellung des Schlussberichts und der Dokumentation der Daten und Software.


6.2 ARBEITSTEILUNG INNERHALB DES BERARBEITUNGSTEAMS

Die Studie wird gemeinsam durch das IVT (Prof. K.W. Axhausen, Projektleitung), der PTV Swiss AG, Bern (W. Matthews) und der Transport Operation Research Group, University of Newcastle (Prof. M.G.H. Bell) durchgeführt. Die Hauptzuständigkeiten werden wie folgt zugewiesen:



Aufgabe Dauer (Monat) Verantwortlich Mitarbeit

A.1 Projektleitung 1-14 IVT
A.2 Problemanalyse 1-2 IVT Alle
A.3 Datengrundlagen beschreiben 1-3 IVT
A.4 Methodenübersicht und
-kritik 1-3 TORG IVT
A.5 Eignungsprüfung 4-5 IVT TORG, PTV Swiss
A.6 Bündelung der Methoden
und Erweiterung 4-11 PTV Swiss IVT, TORG
A.7 Aufbereitung Zähldaten 3-6 IVT
A.8 Anwendung des empfohlenen
Methodenbündels 11-14 IVT PTV Swiss
A.9 Schlussbericht 14 IVT Alle



6.3 ARBEITSPROGRAMM

Arbeitsschritt Monat
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 Projektleitung x x x x x x x x x x x x x x

2 Problemanalyse x x
3 Datengrundlagen
beschreiben x x x
4 Methodenübersicht und
-kritik x x

5 Eignungsprüfung x x

6 Bündelung der Methoden
und Erweiterung x x x x x x x x
7 Aufbereitung Zähldaten x x x x
8 Anwendung des Methodenbündels x x x x
9 Schlussbericht x



7 ERWARTETE RESULTATE UND NUTZEN DER FORSCHUNGSARBEIT

Als wesentliches Ergebnis stellt diese Untersuchung eine methodische Grundlage für die Erstellung und Aktualisierung von Wunschlinienmatrizen im motorisierten Indivi-dualverkehr aus Querschnittszählungen auf. Mit dem beschriebenen Verfahren sollen die Anwender in der Lage sein, mit Hilfe von Umlegungsmodellen und Verkehrszäh-lungen die Quell-Ziel-Matrizen selber zu erstellen bzw. zu aktualisieren. Gleichzeitig wird mit der beschriebenen Methode auf Basis neuersten Querschnittszählungen eine nationale Quell-Ziel-Matrix im mIV erzeugt. Zusätzlich werden Empfehlungen für einen Plausibilitätstest und die Verbesserung der Datenbasis entwickelt.

Die Ergebnisse dieses Projektes werden die Datenlage zur Nachfrage im Schweizer mIV nachhaltig verbessern. Die vorhandene nationale Matrix wird aktualisiert und ver-bessert, was es erlauben wird die verschiedenen regionalen Matrizen nachzuführen. Im weiteren werden die entwickelten Verfahren und Methoden zur Verfügung stehen, um die nationalen und regionalen Matrizen in Zukunft zu pflegen.




8 LITERATUR

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Van Zuylen, H. and L.G. Willumsen (1980) The most likely trip matrix estimated from traffic counts, Transportation Research, 14B, 281-293.
Vrtic, M., K.W. Axhausen, R. Koblo und M. Vödisch (2000) Entwicklung eines bimoda-len Personenverkehrsmodells als Grundlage für Bahn 2000, 2.Etappe, Auftrag 2 - Herleitung einer Modal-Split Funktion, Bericht an die SBB und den Dienst für Gesamtverkehrsfragen, IVT, ETH Zürich und Prognos AG, Zürich und Ba-sel .
Vrtic, M. (2000a) Methodenvergleich für die Schätzung von Nachfrageelastizitäten, Strasse und Verkehr, 86 (9) 348-351.
Vrtic, M. (2000b) Optimierung von Routenwahlmodellen für den öffentlichen Verkehr, Der Nahverkehr, 18 (9) 46-50.
Widmer, P. (1989) Vereinfachte Methode zur raschen Schäzuung von Verkehrsbezie-hungen, Schlussbericht, SVI 10/84, Ingenieur- und Planungsbrüo Widmer, Frauenfeld.
Yang, H., Y. Iida and T. Sasaki (1992) Estimation of origin-destination matrices from link counts on congested networks, Transportation Research, 26B, 417-434.
Yang, H., Y. Iida and T. Sasaki (1994) The equilibrium-based origin-destination estima-tion problem, Transportation Research, 28B, 23-33.
Ziegler, H. (1989) Die Erzeugung von Verkehrsverflechtungsmatrizen aus Quer-schnittszählungen zur vereinfachten Ermittlung von Verkehrsumlagerungen, Dissertation, RWTH Aachen, Aachen.

9 ERFAHRUNGEN

9.1 IVT, ETH ZÜRICH

Prof. Axhausen hat umfassende Erfahrungen im Bereich der Verkehrsverhaltensfor-schung, insbesondere ihrer Erhebungsmethoden und Modellbildung. Siehe zum Bei-spiel Axhausen, 1995; Axhausen und Polak, 1991; Axhausen, Haupt, Fell und Heidl, 2000 oder Axhausen, Simma und Golob, 2000.

Dipl-Ing. M. Vrtic hat vielfältige Erfahrungen in der Modellierung von Verkehrsnetzen und Verkehrsentscheidungen. In seinen letzten Projekten hat er für die SBB Modelle der Routenwahl und der Verkehrsmittelwahl entwickelt (Vrtic, 2000b; Vrtic, Axhausen, Koblo und Vödisch, 2000), respektive Elastizitäten der Verkehrsnachfrage geschätzt (Vrtic, 2000a).



9.2 PTV SWISS AG, BERN

Die PTV SWISS AG wurde im Sommer 2000 gegründet und übernahm die Informati-kaktivitäten der Aktiengesellschaft für Sicherheits- und Informationssysteme im Trans-portwesen (ASIT) in Bern. Die PTV SWISS AG bietet Software und Beratung in den Bereichen Umwelt und Sicherheit, Verkehr und Transport, Verkehrstelematik, Mana-gement Unfall- und Strassendaten sowie Geo-Informatik an. Mit kundenspezifischen Lösungen helfen wir die Leistungsfähigkeit unserer Kunden zu erhöhen. PTV SWISS AG pflegt dabei eine aktive Zusammenarbeit mit der PTV AG Karlsruhe und ist in der Schweiz und im Ausland tätig.

Die PTV SWISS AG ist eine selbständige Aktiengesellschaft mit Sitz in Bern. Die Akti-en befinden sich unter anderem in den Händen der PTV AG Karlsruhe und leitender Mitarbeiter der PTV SWISS AG.
Die PTV SWISS AG betreibt ein prozessorientiertes Qualitätsmanagement-System das nach den Richtlinien der ISO 9001 zertifiziert wurde.

Dipl-Ing. W Matthews bringt Software- und Systementwicklungserfahrungen mit in das Projekt ein, insbesondere aus dem Projekt GLORIA (Gnss & LOran-c in Road and raIl Applications) und als Anwender des PTV-Produkts "ptv-demand, Software und Daten-basis für die Modellierung der Verkehrsnachfrage".

9.3 TORG, UNIVERSITY OF NEWCASTLE

Professor Michael Bell leitet die Transport Operations Research Group (TORG) an der University of Newcastle. Er hat umfassende Erfahrungen im Bereich der Modellierung von Verkehrsnetzen, insbesondere die Schätzung von Quell-Ziel-Beziehungen aus Querschnittsmessungen. Siehe zum Beispiel Bell und Grosso, 1999, 1998; Bell und Ii-da, 1997; Bell, Shield, Busch und Kruse, 1997; Bell, Lam und Iida, 1996; Bell, 1991a, 1991b, 1985, 1984, 1983a,1983b; Bell, Inuadi, Lange und Maher, 1991.

Dr Steven Wright hat seine Doktorarbeit zum Thema Teilstromschätzung für lichtsi-gnalgesteuerte Strassenetze gechrieben. Mittels linearer Programmierung wurden un-ter Berücksichtigung einer Gleichgewichtsumlegung Teilströme aus Fahrzeug-Detektordaten geschätzt.

Nach seinem Informatik-Studium in Italien hat Sergio Grosso in der TORG als Assi-stent gearbeitet. In einer Reihe von europäischen Projekten (CLEOPATRA, COSMOS, AIUTO und TASTe) hat er die Path Flow Estimator-Software entwickelt und durch Feldproben getestet. Derzeit arbeitet er zu 50% als Assistent an der Universität und zu 50% bei einem privaten Ingenieurbüro, wo er immer noch mit dem Path Flow Estimator beschäftigt ist. 

Methoden (Deutsch)

Arbeitsprogramm). Die Schweizer Partner konzentrieren sich auf den Entwurf, Implementierung und Anwendung eines geeigneten Verfahrens, das auf verschiedene bekannte Methoden zurückgreifen wird. Sie stützten sich dabei auf die Erfahrungen von Prof. Bell, einem der weltweit bekanntesten Forscher auf diesem Gebiet.
Aus der Literaturauswertung ergeben sich im Moment eine Reihe von vielversprechenden Entwicklungsrichtungen, die im Laufe der Problemanalyse noch im einzelnen zu sichten sind. Insbesondere der path-flow-estimator erscheint ein produktiver Ansatz zu sein.
Die geplante Anwendung wird sich als Testanwendung auf die optimale Aktualisierung der vorhandenen mIV-Matrix konzentrieren, die aber, wenn möglich, nach Tageszeiten und Tagesarten getrennt werden wird. Eine weitere räumliche Differenzierung oder eine Trennung nach Fahrtzwecken ist wegen der für diese Zweck unzureichenden Datenlage nicht vorgesehen.
Die Anwendung beruhen auf den am Institut vorhandenen Netzmodelle des Strassenverkehrs und des Angebots auf der Schiene. Falls die Volkszählungsergebnisse zu den Pendelbeziehungen
rechtzeitig bekannt werden, werden sie herangezogen.

Resultate: Als wesentliches Ergebnis stellt diese Untersuchung eine methodische Grundlage für die
Erstellung und Aktualisierung von Wunschlinienmatrizen im motorisierten Individualverkehr aus
Querschnittszählungen auf. Mit dem beschriebenen Verfahren sollen die Anwender in der Lage sein, mit
Hilfe von Umlegungsmodellen und Verkehrszählungen die Quell-Ziel-Matrizen selber zu erstellen bzw. zu
aktualisieren. Gleichzeitig wird mit der beschriebenen Methode auf Basis neuersten Querschnitts-
zählungen eine nationale Quell-Ziel-Matrix im mIV erzeugt. Zusätzlich werden Empfehlungen für einen
Plausibilitätstest und die Verbesserung der Datenbasis entwickelt.
Die Ergebnisse dieses Projektes werden die Datenlage zur Nachfrage im Schweizer mIV nachhaltig
verbessern. Die vorhandene nationale Matrix wird aktualisiert und ver-bessert, was es erlauben wird die
verschiedenen regionalen Matrizen nachzuführen. Im weiteren werden die entwickelten Verfahren und
Methoden zur Verfügung stehen, um die nationalen und regionalen Matrizen in Zukunft zu pflegen.

Projektziele (Deutsch)

Ziel der Studie ist in einer ersten Phase die Entwicklung und Zusammenstellung eines modernen Werkzeugs zur Schätzung und Aktualisierung von Nachfragematrizen auf der Basis von Querschnittszählungen. Der Ansatz wird auf die nationale Nachfragematrix angewandt und mit ihr überprüft.Im Rahmen der Forschungsarbeit ist aufzuzeigen, wie aus bestehenden Grundlagedaten MIV-Wunschlinienmatrizen erstellt und periodisch aktualisiert werden können.

Projektziele (Englisch)

The purpose of the study is in its first phase the development of a modern tool for the estimation and updating of origin-destination matrices on the basis of cross section counts. The approach will be applied and validated with the estimation of a national demand matrix for passenger traffic.

Forschungsplan (Deutsch)

Die Arbeiten werden in folgende Arbeitschritte aufgeteilt:
1 Projektleitung: Steuerung und Leitung der Arbeiten; Kontakte zur Begleitkommission, Dienst GVF, ASTRA und SBB
2 Problemanalyse: Gemeinsame Erarbeitung der detaillierten Problemsituation, sowohl auf der Seite der vorhandenen Daten und Matrizen, als auch auf der Seite der Methoden
3 Beschreibung der Datengrundlagen: Darstellung von Umfang und Qualität der vorhandenen Daten; Erwerb und Implementierung der Daten bei den Projektbearbeitern
4 Methodenübersicht und Kritik: Zusammenfassende Darstellung der vorhan-denen Methoden und Analyse ihrer Stärken und Schwächen.
5 Eignungsprüfung: Gemeinsame Prüfung der vorhandenen Ansätze vor dem Hintergrund der vorhandenen Daten und Probleme und Auswahl der Methoden und der zu entwickelnden Verbesserungen.
6 Bündelung der Methoden und Erweiterung: Zusammenstellung geeigneter Methoden und wenn notwendig methodische Erweiterung und Anpassung an die Schweizer Situation. Die Projektpartner können hier auf Software und Ansätze bei den Partnern TORG und PTV Swiss zurückgreifen.
7 Aufbereitung der Zähldaten:
Die aktuellen Zähldaten werden gesammelt, überprüft und, wo nötig auf
Jahreswerte hochgerechnet (Siehe hier Berg und Traxler, 2000).
8 Anwendung des empfohlenen Methodenbündels:
Aktualisierung der vorhandenen Matrizen für den
DTV. Zudem sollen die Matrizen nach Stundengruppen getrennt werden, um für dynamische
Umlegungen zur Verfügung zu stehen, die insbesondere in den Ballungsgebieten und am Gotthard
zur Anwendung kommen werden.
9 Schlussbericht:
Erstellung des Schlussberichts und der Dokumentation der Daten und Software.

Zielerreichung (Deutsch)

Das Hauptziel dieses Forschungsauftrages war, eine geeignete Methode für die Erstellung und Kalibration von Wunschlinienmatrizen auf Grundlage von Querschnittszählungen zu empfehlen. Als die Voraussetzung für die Empfehlung sollte eine Literaturanalyse durchgeführt werden. Die Methode soll für die vorhandenen Datengrundlagen und den vorgesehenen Anwendungsbereich in der Schweiz geeignet sein. Die Forschungsstelle hat eine breit angelegte Untersuchung durchgeführt, um diese Ziele erreichen zu können. Die Literaturanalyse gibt eine Übersicht über die heute angewendeten Verfahren. Durch die Literaturauswertung wurde eine geeignete Methode ausgewählt, weiterentwickelt und für die praktische Anwendung empfohlen. Die ausgewählte und weiterentwickelte Methode wurde dann im zweiten Teil der Untersuchung an einem praktischen Beispiel für die Erzeugung von einer Quell-Ziel-Matrix im mIV auf nationaler Ebene verwendet. Die ermittelten Ergebnisse wurden mit den Ergebnissen einer alternativen Methode verglichen und bewertet. Eine entsprechende Software wurde zur Verfügung gestellt. Die gesetzten Ziele des Forschungsauftrages wurde erfüllt.

Abstract (Deutsch)

Eine der wesentlichen Voraussetzungen für die Planung oder den Betrieb von Verkehrsanla-gen ist die Kenntnis der erwarteten oder der vorhandenen Verkehrsbeziehungen zwischen festgelegten Punkten oder Zonen. Diese Quell-/Ziel-Beziehungen werden in der Regel als Matrix dargestellt. Damit stellen Wunschlinien- oder Quell-/Zielmatrizen eine vielfach ver-wendete Form der Darstellung der räumlichen Verteilung der Nachfrage nach Wegen dar.
Die Grundlagen für die Erstellung von Wunschlinienmatrizen sind Quell-Ziel-Erhebungen und Querschnittszählungen. Da eine vollständige Erhebung der Quell-/Zielmatrix nicht mög-lich ist, sind die Querschnittszählungen eine notwendige Voraussetzung für ihre Eichung und Aktualisierung. Wenn eine Ausgangsmatrix mit verlässlicher Struktur zur Verfügung steht, ist es möglich mit geeigneten Kalibrationsmethoden und Querschnittszählungen die räumlichen Veränderungen der Verkehrsnachfrage zu identifizieren und auf die Zähldaten zu eichen. Da-bei ist es wichtig, dass durch die Kalibration auf die Querschnittszählungen die Struktur der Wunschlinienmatrix nur entsprechend der räumlichen Differenzen der Veränderungen der Querschnittsbelastungen angepasst wird und die Matrixstruktur unverändert bleibt.
Das Hauptziel dieses Forschungsauftrages war, eine geeignete Methode für die Erstellung und Kalibration von Wunschlinienmatrizen auf Grundlage von Querschnittszählungen zu empfeh-len. Die Methode soll für die vorhandenen Datengrundlagen und den vorgesehenen Anwen-dungsbereich in der Schweiz geeignet sein.
Aufgrund ihrer Kostengünstigkeit und der immer leichteren und vollständigeren Verfügbar-keit von Querschnittszählungen sind in den letzten Jahren auf diesen basierende Methoden immer populärer geworden. Bei der Schätzung von Quell-Ziel-Beziehungen mit Hilfe von Querschnittszählungen wird versucht, aus der Vielzahl möglicher Lösungen eine Lösung zu ermitteln, bei der die sich aus den geschätzten Beziehungen ergebenden Querschnittsbelastun-gen mit den gemessenen Querschnittsbelastungen möglichst übereinstimmen. Damit hat die Umlegungsmethode und ein realitätsnahes bzw. korrekt abgebildetes Routenwahlverhalten eine zentrale Bedeutung.
Anhand der Literaturanalyse und anhand der gestellten Anforderungen für die Erstellung der Quell-Ziel-Matrizen wurde der Path Flow Estimator (PFE) als das am besten geeignete Ver-fahren ausgewählt. Die wesentlichen Vorteile dieses Verfahrens gegenüber den anderen Me-thoden sind:
• kann sowohl für die Erstellung von statischen als auch dynamischen (Zeitabhängigen) Quell-Ziel-Matrizen angewendet werden
• realitätsnähere Umlegung durch die Anwendung des stochastischen Nutzergleichge-wichts
• die Wunschlinienmatrix und die Umlegung werden nicht sequentiell sondern simultan behandelt
• die zeit- und belastungsabhängige Darstellung von Fahrtzeitverlängerungen
• kann auch bei grösseren Netzen angewendet werden.

Da das hier entwickelte Verfahren sowohl auf schwach als auch auf stark belasteten Netze an-gewendet werden soll, ist das ermittelte stochastische Nutzergleichgewicht der wesentliche Baustein dieses Verfahrens. Im Rahmen dieser Untersuchung wurde der PFE in folgenden Punkten weiter entwickelt:
• Implementierung eines neuen Routenwahl-Ansatzes (C-Logit)
• Neue Geschwindigkeitsfunktion für die Reisezeitberechnungen
• Asymmetrische Konfidenzintervalle für Zählstellen
• Verwendung der Reiseweitenverteilung als Randbedingung
• Festlegung der Gesamtzahl Fahrten
• Beschleunigte Berechnungszeiten.

Das weiterentwickelte Verfahren wurde durch die Anwendung auf dem nationalen Strassen-netz überprüft und plausibilisiert. Dafür wurde auf der Grundlage der Ausgangsmatrix 1995, den Querschnittszählungen aus ASTRA und SSVZ 2000 (Schweizerische Strassenverkehrs-zählung) und der gesamten Reiseweiteverteilung aus dem Mikrozensus-Verkehr 2000 eine DWV-Wunschlinienmatrix für das Jahr 2000 erstellt. Um die Güte des Verfahrens zu Über-prüfen wurde ein Vergleich mit den Ergebnissen eines alternativen Verfahrens (Vstrom Fuz-zy) durchgeführt. Zusätzlich wurden auch Ergebnisse aus den Erhebungen des alpen- und grenzquerenden Personenverkehrs berücksichtigt. Daraus konnten folgende Schlussfolgerun-gen gezogen werden:
• Der PFE erfüllt die wesentlichen Anforderungen für die Kalibrierung der Wunschli-nienmatrizen im motorisierten Individualverkehr
• Die Querschnittszählungen können mit der erzeugten Matrix und mit der stochasti-schen Nutzergleichgewichts-Umlegung sehr genau reproduziert werden
• Die Struktur bzw. die Reiseweiteverteilung der Ausgangsmatrix wird beibehalten

Ein weiterer und wichtiger Vorteil dieser Methode ist die Berücksichtigung der Nachfragedy-namik und Erstellung zeitabhängiger Matrizen. Mit diesem Verfahren wurden hier für die na-tionalen Strassenmodelle stundenfeine Wunschlinienmatrizen erstellt.
Die Qualität und die Struktur der Matrix ist im Wesentlichen von weiteren Eingangsdaten ab-hängig, vor allem von:
• Dichte der Querschnittszählungen
• Qualität der Ausgangsmatrix
+C55
Mit einer grösseren Dichte der Zählstellen reduziert sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Struktur der Ausgangsmatrix durch die Kalibration auf die Querschnittszählungen stark verändert wird. Bei einer höheren Genauigkeit und Dichte der Zähldaten wird die Verkehrsnachfrage zwischen einzelnen Quell-Ziel-Beziehungen und die Nachfragever-teilung auf einzelnen Querschnitten gegenüber der Ausgangsmatrix vor allem in Ab-hängigkeit der Veränderung der Querschnittszählung geändert. Die räumlichen Charak-teristiken der einzelnen Zonen können bei den Kalibrationsverfahren nicht berücksich-tigt werden. Damit werden solche Veränderungen nur durch die Veränderungen in den Querschnittszählungen berücksichtigt.

Bei der Anwendung des Kalibrationsverfahrens muss jedoch klar sein, dass bei einer, bezogen auf die Netzdichte, kleineren bzw. ungenügenden Anzahl von Zählstellen die Nachfrageverteilung zwischen Zonen durch die Kalibration sehr stark verändert werden kann. In solchen Fällen und in Abhängigkeit der Differenz zwischen der Modellbelas-tung und dem Zählwert sind die Freiheitsgrade für die Veränderung der Ausgangsmatrix relativ gross. Mit einer erhöhten Anzahl von Zählstellen reduzieren sich diese Freiheits-grade jedoch. Damit ist zu empfehlen, bei der Kalibration neben einer verlässlichen Ausgangsmatrix auch ein möglichst dichtes Zählstellennetz zu berücksichtigen, um die Struktur der originalen Wunschlinienmatrix zu behalten.
Die Anforderungen bei der Anwendung des dynamischen Modells sind ähnlich zu de-nen des statischen Modells. Zusätzliche Schwierigkeiten stellen hier die Ausgangsmat-rizen bzw. ihre Struktur dar. Bei der Erstellung von Stundenmatrizen muss die zeitliche- und räumliche Nachfragedynamik abgebildet werden. Ein mögliches Vorgehen dafür ist in Vrtic und Axhaussen, 2003 beschrieben.
Die hier erstellte Wunschlinienmatrix wurde in ihrer Struktur gegenüber der Ausgangs-matrix 1995 nicht wesentlich verändert. Die Reiseweitenverteilung wurde entsprechend dem Mikrozensus Verkehr 2000 festgelegt. Dabei zeigte sich, dass durch eine ungenü-gende und inkonsistente Auswahl des Zählstellen, sowie sehr unterschiedlichen Diffe-renzen zwische Netzbelastungen aus der Ausgangsmatrix und Zählwerten bei einzelnen Zählstellen, die Nachfrageverteilung bestimmter Querschnitte sehr stark verändert wur-de. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass die Genauigkeit und die Dichte der Zählstel-len genügend ist.

Das PFE Programm wird allen interessierten Bundesämtern zur Verfügung gestellt. Zurzeit ist es nur für die Anwendungen im motorisierten Individualverkehr geeignet.
Das Verfahren könnte vor allem an folgenden zwei Punkten verbessert und weiterentwickelt werden:
• Anwendung für die ÖV-Netze. Da für die ÖV-Modellierung andere Umlegungsme-thoden angewendet werden müssen als im mIV, müsste im PFE neben der unter-schiedlichen Netzstruktur auch eine neue Methode zur Erstellung der alternativen Routen implementiert werden. Diese Erweiterungen würden sehr grundlegende Ver-änderungen im Programm verlangen.
• Die Ausgangsstruktur der Spinnen einzelner Querschnitten (Zählstellen) sollte durch die Kalibration nicht zu stark verändert werden. Dies bedeutet, dass die relativen An-teile der einzelnen Quell-Ziel-Beziehungen bei den Querschnittsbelastungen mindes-tens über kurzfristige Zeiträume und ohne bekannte Gründe nicht stark verändert wer-den sollen. Dafür müssten im Programm weitere Nebenbedingungen implementiert werden.
Für die Erstellung von nationalen Quell-Zielmatrizen sind die vorhandenen Datengrundlagen der Schweiz beschränkt. Wie vorher schon erwähnt wurde, können mit dem hier entwickelten Verfahren verlässliche Ergebnisse erzielt werden, wenn neben einer geeigneten Ausgangs-matrix auch eine genügende Zählstellendichte vorhanden ist. Die existierenden Querschnitts-zählungen sind im Strassennetz für die Matrixerstellung teilweise nicht geeignet verteilt. Hier wäre es nötig, für die bestehende Netzdichte und Zonierung eine Optimierung der Zählstel-lenverteilung durchzuführen. Eine besser geeignete Verteilung im Bezug auf die Modellab-bildung und Kalibration von Quell-Zielmatrizen wäre sowohl bei der automatischen als auch bei den SSVZ (manuellen) Zählstellen möglich.
Weitere wichtige Verbesserungen der Grundlage wären vor allem in Bezug auf die Struktur der Wunschlinienmatrix möglich. Für die praktische Anwendung wäre es sehr wichtig, Fahrt-zweckspezifische Wunschlinienmatrizen zu erstellen. Um eine verlässliche Struktur der Aus-gangsmatrix zu erstellen, können folgende Möglichkeiten überprüft werden:
• Durchführung einer grossräumigen Quell-/Ziel-Befragung oder Spinnenerhebungen mit Quell-/Ziel-Befragungen und Querschnittszählungen
• Erstellen einer Ausgangsmatrix auf Grundlage der vorhandenen räumlichen, soziode-mographischen- und verkehrlichen Charakteristiken (Modellrechnung)
• Kombination aus Teilerhebungen und Modellrechnungen
Aus den heute vorhandenen Erhebungsdaten ist die Erstellung von Teilmatrizen im Strassen-verkehr als Grundlage für die Hochrechnung und Kalibration auf die Querschnittszählungen nicht möglich. Dafür müssten zusätzliche Spinnenerhebungen durchgeführt werden. Aus sol-chen Erhebungen wäre es möglich sowohl eine Teilmatrix zu erstellen als auch die Hochge-rechnete bzw. kalibrierte Matrix zu überprüfen. Durch die Rückkoppelungen und die Anpas-sung der Eingangsgrössen bei der Matrixerstellung sollten mit der erstellten Matrizen die er-hobenen Nachfrageverteilungen auf einzelnen Querschnitten reproduziert werden. Damit ist die Verlässlichkeit der nicht erhobenen bzw. modellmässig berechneten Quell-Zielströmen deutlich erhöht.
Mit den heute in der Schweiz verfügbaren Daten ist die Erstellung einer verlässlicheren Mat-rixstruktur nur durch die Kombination dieser Daten mit Modellrechnungen möglich. Auf den Grundlagen der Pendlermatrix 2000, der S+C360chienenverkehrsmatrix (von SBB durchgeführte Quell-Ziel Erhebungen), den Erhebungen des alpen- und grenzenquerenden Personenverkehrs auf Strasse und Schiene (A+GQPV), des Mikrozensus Verkehrs 20+C13500, der KEP-Befragungen, der Stated Preference Befragungen von Vrtic, Axhausen, Maggi und Rossera (2003) und den existierenden Strassen- und Schienenmodellen sowie weiteren statistischen Daten, können durch die Schätzung eines geeigneten Ziel- und Verkehrsmittelwahlmodells die fahrzweck-spezifischen Quell-Zielströme neu geschätzt werden. Dabei wäre es sehr wichtig, dass anhand der vorher erwähnten Daten die ermittelten Quell-Zielströme überprüft werden und nach Be-darf die Eingangsgrössen und Modellparameter durch wiederholte Rückkoppelungen korri-giert werden, bis die ermittelten und erhobenen Werte mit genügender Genauigkeit überein-stimmen.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Durch die Literaturauswertung sollte eine geeignete Methode ausgewählt und für die praktische Anwendung dokumentiert und beschrieben werden. Damit wird in diesem Teil der Arbeit eine Übersicht für spätere Anwendungen bei der Erzeugung und Aktualisierung von Quell-Ziel-Matrizen erstellt. Mit dem beschriebenen Verfahren sollen die Anwender in der Lage sein, mit Hilfe von Umlegungsmodellen und Verkehrszählungen die Quell-Ziel-Matrizen selber zu erstellen bzw. zu aktualisieren.
Die hier ausgewählte Methode wird dann im zweiten Teil dieser Untersuchung an einem praktischen Beispiel für die Erzeugung von einer Quell-Ziel-Matrix im mIV auf nationaler Ebene verwendet. Die Ergebnisse dieses Projektes werden die Datenlage zur Nachfrage im Schweizer mIV nachhaltig verbessern. Die vorhandene nationale Matrix wird aktualisiert und verbessert, was es erlauben wird die verschiedenen regionalen Matrizen nachzuführen. Im weiteren werden die entwickelten Verfahren und Methoden zur V

Beurteilungsbericht (Deutsch)

Folgende Ziele wurden erreicht:
• Es hat sich gezeigt, dass die Methode PFE die wesentlichen Anforderungen für die Kalibrierung einer geeigneten Wunschlinienmatrix im motorisierten Individualver-kehr erfüllen kann.
• Die Querschnittszählungen können mit der erzeugten Matrix und mit der stochasti-schen Nutzergleichgewichts-Umlegung sehr genau reproduziert werden.
• Die Struktur bzw. die Reiseweiteverteilung der Ausgangsmatrix kann bis zum End-produkt beibehalten werden.
• Der PFE wurde Substantiell weiterentwickelt, insbesondere hinsichtlich der Dynamik der Verkehrsnachfrage.

Bei folgenden Zielen besteht weiterer Handlungsbedarf:
• Auf der Basis reiner Umlegungsalgorithmen ist es nicht möglich, eine strukturell neue MIV-Matrix zu erzeugen. Aus diesem Grund wurde das ursprüngliche Projekt-ziel auf die Kalibrierung reduziert.
• Die räumlichen Charakteristiken der einzelnen Zonen und alternativen Verkehrsmit-teln können bei den Kalibrationsverfahren nicht berücksichtigt werden. Damit sind Qualität und Struktur der Matrix im Wesentlichen von weiteren Eingangsdaten ab-hängig, vor allem von der Dichte der Querschnittszählungen und der Qualität der Ausgangsmatrix.
• Für den je nach Regionalisierungsstufe nicht unbedeutenden Flächenverkehr bietet noch keine vorhandene Methode eine Lösung, d.h. er ist ausserhalb der PFE-Methode separat zu modellieren.
• Die Unschärfe Faktoren z.B. zur Berücksichtigung der Ungenauigkeit von Quer-schnittszählern sind generell als Gesamtfehlergrösse definiert. Die PFE - Methode erlaubt zählstellenfeine Ungenauigkeit, die absolute Fehlergrösse ist aber dem An-wender überlassen (da zur Zeit kein allgemeingültiger Ansatz vorhanden ist).

Der Forschungsbericht zeigt Möglichkeiten, aber auch Schwierigkeiten, bei der Ent-wicklung und
Anwendung eines generellen Modellkonzepts auf der Basis von PFE. Das ursprüngliche Ziel, die
Erarbeitung eines „Kochbuches“ für die Generierung und Kalibrierung von MIV – Wunschlinienmatrizen
wurde nicht als Priorität gesetzt aber die wesentlichen Hinweise für die Anwendung der Methoden
sind im Bericht erhalten. Die Weiterentwicklung der PFE - Methode zeigt aber einen gangbaren Weg
für künftige schlankere Modellanwendungen auf.

Stand der Arbeiten (Deutsch)

Abgeschlossen

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Vorgesehen: in einer deutsch- (Strassenverkehrstechnik) und englischsprachigen Fachzeitschrift

Berichtsnummer (Deutsch)

1066

Literatur (Deutsch)

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