Neue Ansätze in der Verkehrsmodellierung

Transkript

1 SRL Halbjahrestagung 2007, Braunschweig Neue Ansätze in der Verkehrsmodellierung Jens Rümenapp Gertz Gutsche Rümenapp GbR, Hamburg 1

2 Gliederung Aufgaben und Anforderungen Der aktuelle Stand der Praxis Möglichkeiten und Grenzen Neue Ansätze Integrierte Simulation von Raum- und Verkehrsentwicklung Mikrosimulation der Verkehrsnachfrage Fazit 2

3 Verkehrsmodellierung: Aufgaben + Anforderungen Aufgaben Vorausschauen auf zukünftige Entwicklungen/Zustände Abschätzen von Maßnahmenwirkungen Verstehen von Wirkungszusammenhängen Anforderungen Validität Maßnahmenempfindlichkeit Logische Konsistenz Operationalität Transparenz 3

4 Entwicklung von Verkehrsmodellen Aggregierte Modelle Verkehr als Folge von Eigenschaften v. Zellen Wege-/Fahrtenorientiert Uni-/Bi-Modal Orientierung an physikalischen Gesetzmäßigkeiten Disaggregierte Modelle Betrachtung von Personengruppen Einzelwegeorientiert Unterscheidung von Fahrtzwecken Stärkere Verhaltensorientierung (z.b. Nutzentheorie) Multi-Modal Aktivitätenbasierte Modelle Verkehr als Folge von Aktivitäten Betrachtung von Aktivitätenketten Individuelle Aktivitätenplanung in Zeit u. Raum Interpersonelle Interaktion (z.b. in Haushalten) Berücksichtigung von gesellschaftl./räuml./zeitl. Zwängen 4

5 Basiskonzepte der heute in der Praxis eingesetzten Modelle Unterteilung des Untersuchungsraums in Zellen/Zonen Verwendung verhaltensähnlicher Personengruppen auf der Basis soziodemographischer Eigenschaften (Geschlecht, Erwerbstätigkeit, Ausstattung mit Mobilitätswerkzeugen) Differenzierte Abbildung unterschiedlicher Aktivitätenkategorien (Ausbildung, Arbeit, Einkauf, Freizeit z.t. weiter ausdifferenziert) Differenzierte Abbildung der Eigenschaften der verschiedenen Verkehrsangebote (Komplexe Reisezeit, Komfortaspekte, Parkplatzverfügbarkeit...) Makroskopische Modellierung mithilfe von Erwartungswerten 5

6 Grundstruktur der heute in der Praxis eingesetzten Modelle Siedlungs-/Raumstruktur Struktur + räuml. Verteilung v. Bevölkerung/Wirtschaft/Einrichtungen Verkehrsangebote Verkehrsnetze + indiv. VM-Ausstattung Verhalten Wege-/Aktivitätenhäufigkeit (Erzeugung) Zielwahl (Verteilung) Verkehrsmittelwahl Routenwahl (Umlegung) Aktivitäten- und Verkehrsnachfrage Verflechtungen, Strecken-/Linien-Belastungen etc. Verkehrsfolgen Lärm, Luftschadstoffe, Linienerfolg etc. 6

7 Übliche Modellanwendung im Rahmen von VEP Siedlungs-/Raumstruktur Struktur + räuml. Verteilung v. Bevölkerung/Wirtschaft/Einrichtungen Verkehrsangebote Verkehrsnetze + indiv. VM-Ausstattung Verhalten Trend-/Basisszenario 20xx Maßnahmenszenario A Maßnahmenszenario B Maßnahmenszenario... Vergleich der Szenarienwirkungen 7

8 Mehrstufige Szenarienbildung + Modellierung Siedlungs-/Raumstruktur Struktur + räuml. Verteilung v. Bevölkerung/Wirtschaft/Einrichtungen Verkehrsangebote Verkehrsnetze + indiv. VM-Ausstattung Verhalten Strukturszenario 1 Strukturszenario 2 Strukturszenario... Spannweite der mögl. Entwicklungen / Potenzial siedlungsstruktureller Maßnahmen Maßnahmenszenario A Maßnahmenszenario B Maßnahmenszenario... 8

9 Betrachtung der Verkehrsentwicklung im Zeitverlauf Szenario C Szenario B Szenario A Status quo

10 Grenzen der heute in der Praxis eingesetzten Modelle Berücksichtigung von Einkommen und Lebensstilen Ausdifferenzierung von Aktivitäten Räumliche Auflösung Unterschiedliche Fristigkeiten v. individuellen Verkehrsentscheidungen Entwicklungsprozesse vor dem Verkehr inkl. Rückkopplungen und Wechselwirkungen Routinen/Dynamik im Verkehrsverhalten Generierung/Modifikation von Aktivitätenprogrammen Interaktion zwischen Personen/Haushaltsmitgliedern Abbildung der wirtschaftlichen Wertschöpfungs- u. Austauschprozesse 10

11 Verkehrsentstehung als zeitlicher Prozess Zeitpunkt t 0 Raumstruktur Verkehrsangebote Verhalten Aktivitäten + Verflechtungen Öffentl. Rahmensetzungen Wirtschaftsentwicklung Bevölkerungsentwicklung Entwicklung der Verkehrsinfrastruktur Gesellschaftliche Trends/Werthaltungen Zeitpunkt t 1 Menschen / Unternehmen bewerten die Strukturen und Erreichbarkeiten und treffen Standortentscheidungen... verändern ihre Verkehrsmittelausstattung... modifizieren ihre Verhaltensweisen Raumstruktur Verkehrsangebote Verhalten Aktivitäten + Verflechtungen Eigene Darstellung in Anlehnung an Kutter

12 Land Use & Transportation Models Entropiebasierte Modelle LILT (GB 1983), DRAM/EMPAL (USA 1983) Raum-Ökonomische Modelle MEPLAN (GB 1984), TRANUS (Venezuela 1984), Metrosim (USA 1992) Aktivitätenbasierte Modelle DELTA (GB 1995), UrbanSim/Opus (USA 1998), ILUTE (USA 1998), IRPUD/ILUMASS (Dortmund 1982/2006) System Dynamics Modelle University of Newcastle, ASTRA (IWW Karlsruhe) Einteilung nach David Simmonds Consultancy & Marcial Echenique and Partners

13 Integrierte Simulation v. Raum- u. Verkehrsentwicklung Bevölkerung Flächennutzungen Wirtschaft Natürl. Entwicklung Wanderung Bau/Abriss Wohnungen/Flächen Bestandsentwicklung + Wanderung Erwerbstätigkeit FS + Pkw-Besitz Bildungs-, Versorgungs- u. Freizeiteinrichtungen Kfz-Einsatz Verkehrsnachfrage Priv. Personenverkehr Verkehr Verkehrsumlegung Verkehrsnachfrage Wirtschaftsverkehr Reisezeiten/Erreichbarkeiten 13

14 Integrierte Simulation v. Raum- u. Verkehrsentwicklung t x Natürl./Bestands-Entwicklung t x+1 Natürl./Bestands-Entwicklung t x+2 Natürl./Bestands-Entwicklung Standortveränderungen Standortveränderungen Standortveränderungen Erwerbstätigkeit Erwerbstätigkeit Erwerbstätigkeit Pkw-/Kfz-Besitz Pkw-/Kfz-Besitz Pkw-/Kfz-Besitz Verkehrsnachfrage Verkehrsnachfrage Verkehrsnachfrage Verkehrsumlegung Verkehrsumlegung Verkehrsumlegung Wohnungsneubau/-abriss Wohnungsneubau/-abriss Wohnungsneubau/-abriss Änderungen an Einrichtungen Änderungen an Einrichtungen Änderungen an Einrichtungen 14

15 Bevölkerungsentwicklung Männer Frauen Männer Frauen 15

16 Erweiterung des Wohnungsbestands 16

17 Anpassung von Einrichtungen (Bsp. Mittel-/Oberschulen) 17

18 Verkehrsaufkommen und -leistung Werktgl. Verkehrsaufkommen [Tsd. Reisen] Werktgl. Verkehrsleistung im motorisierten Verkehr [Mio. km] , , ,0 10, , , motorisiert unmotorisiert 18

19 Fazit im Hinblick auf den praktischen Einsatz bei VEP Sinnvolle u. notwendiges Hilfsmittel für die strategische, langfristig orientierte Raum- und Verkehrsplanung Umsetzbar, auch in Teilmodulen; auf vorhandenen Verkehrsmodellen kann i.d.r. aufgebaut werden Ermöglicht konsistente Szenarienbildung sowie die Zusammenfassung bisher separat bearbeiteter Prognose-/Szenarienuntersuchung aber Notwendigkeit einer integrierten, fachplanungsübergreifenden Perspektive+Bearbeitung Nur im regionalen Maßstab sinnvoll Höherer Datenbedarf Höhere Modellkomplexität Bisher kein Softwareprodukt von der Stange 19

20 Mikrosimulation der Verkehrsnachfrage Simulationsgegenstand: Planungs- und Entscheidungsverhalten von Einzelpersonen Verkehrsgeschehen ergibt sich als Summe der Entscheidungen/Handlungen aller Individuen Konsequente Aktivitätenorientierung Interpersonelle Interaktionen (in Haushalten / sozialen Netzwerken) Kombination mit dynamischer Verkehrsumlegung bzw. mikroskopischer Verkehrsflusssimulation Beispiele: Transims, Albatross, MATSIM, ILUMASS 20

21 Mikrosimulation der Verkehrsnachfrage Individuelle verhaltensbeeinflussende Merkmale, Entscheidungs-/ Handlungsoptionen, Handlungspräferenzen, Raum/Verkehrsmittelkenntnis... Generierung individueller Tagespläne Modifikation der individuellen Tagespläne W W P E Z1 P A Z2 P F Z5 P W P A Z2 P P W Gesamtsimulation Zusammenspiel aller individueller Tagespläne Nutzung/Belegung von Einrichtungen und Verkehrsangeboten E Z3 verlängert verschoben verlängert, anderes Ziel F Z3 Wegfall Weg verlängert, anderes Ziel Reisezeiten + Auslastungen 21

22 Fazit im Hinblick auf den praktischen Einsatz bei VEP Erweitertes Spektrum der modellierbaren Entwicklungen/Maßnahmen stärkere Verhaltensorientierung / größere Realitätsnähe in Simulationen von Raum- u. Verkehrsentwicklung integrierbar aber Lücken bei den empirischen Datengrundlagen offene methodische Fragen erhebliche Rechenkapazitäten notwendig höhere Modellkomplexität bisher kein Softwareprodukt von der Stange Perspektivisch: Ergänzung des Modellinstrumentariums bei VEP im Hinblick auf spezielle Entwicklungen u. Maßnahmen/Strategien 22

23 Gesamtfazit Für eine nachhaltig wirksame u. umfassende strategische Verkehrplanung sind Verkehrsmodellen eine notwendiges Handwerkszeug/Hilfsmittel sind die heute in der Praxis eingesetzte Modelle nicht mehr ausreichend bieten integrierte Simulationen von Raum- und Verkehrsentwicklung sowie Mikrosimulationen der Verkehrsnachfrage neue Möglichkeiten offen sind (neben diversen Modelldetailfragen ) Integration unterschiedlicher Detaillierungsgrade/Modellniveaus Management von Planungsdaten in Kommunen/Regionen Kontinuität/Verstetigung des Modelleinsatzes Qualitätsmanagement 23

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Jens Rümenapp Gertz Gutsche Rümenapp GbR 030 / ruemenapp@ggr-planung.de 24