Berücksichtigung der Verletzlichkeit im Schweizer Verkehrsinfrastrukturmanagement

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Felix Stein
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1 Berücksichtigung der Verletzlichkeit im Schweizer Verkehrsinfrastrukturmanagement Hochschultagung 2007, Rust am Neusiedlersee Alex Erath IVT ETH Zürich 2.Oktober 2007

2 Ausgangslage Verletzlichkeit ist (noch) kein integraler Bestandteil des Infrastrukturmanagement Berücksichtigung potentieller Ausfallkosten Hauptbedrohung: Naturgefahren Gemeinsames Projekt im Rahmen des nationalen Forschungsprogramms Nachhaltige Infrastruktur : Infrastructure Management Consultants (IMC) Gefahrenkartenanalyse -> Erkennen gefährdeter Abschnitte Vereinfachte Lastmodell Zeitliche Dauer des Streckenunterbruchs und der Wiederherstellung IVT Verkehrliche Auswirkungen 2

3 Verkehrliche Auswirkungen Ziele Angabe umfassender Messgrössen der verkehrlichen Auswirkungen eines Streckenausfalls auf Netzwerkebene. Zusätzliche Reisezeit Zusätzliche Fahrleistung Generalisierte Kosten Für alle von Naturgefahren gefährdeten Streckenabschnitte in der Schweiz Herausforderungen Rechenzeitbeschränkungen: Unterschiedliche Anforderungen bezüglich der Genauigkeit Optimale Berechnungsmethodik abhängig von Kenngrössen des gefährdeten Streckenabschnitts 2 Netze: ÖV/IV Unterschiedliche Methodiken notwendig Abgeschnittene Teilnetze Bewertung unterdrückter Nachfrage 3

4 Übergeordnetes Vorgehen Auswirkungen beschränkt auf Routenwahlveränderung Keine Auswirkungen bezügliche V mittelwahl und Nachfrageerzeugung Schweizerisches Verkehrsmodell als Basis Geschlossene Alpenpässe Untersuchungsdesign Ausweisung von Strecken deren Ausfall zu unterdrückter Nachfrage führt Integrales Verkehrsnetz (ÖV/IV) Einzelne Netzwerke Ausweisung verkehrliche Auswirkungen IV ÖV 4

5 Unterdrückte Nachfrage Streckenausfall schneidet eine oder mehrer Nachfragezonen vom restlichen Netzwerk ab Graph-Theorie spricht von sogenannten Cut links: Eine Kante deren Entfernung einen zusammenhängenden Graphen entzweit Ansatz: Erkenne Cut links in Mono- und Multimodalen Netzwerken Abschätzung der Auswirkungen: Anzahl unterdrückter Fahrten Anzahl vom Verkehrsnetz abgeschnittener Personen Volkswirtschaftliche Auswirkungen (Methodik?) Zeitliche Dauer Möglichkeit provisorischer Umfahrung 5

6 Cut Links Anzahl unterdrückter Fahrten - Multimodales Netz - Netzwerk im Winter - Keine Überprüfung lokaler, alternativer Routen 6

7 Strassennetz - Methode Umlegungen des ganzen Netzes für jedes Szenario zu rechnen unmöglich Dauer Umlegung: 40 Minuten Gefährdete Streckenabschnitte noch nicht bekannt Strecken = Szenarien 500 Tage Berechnungszeit Forschungsprojekt: Suche nach übertragbaren, alternativen Ansätze Multikriterieller Ansatz: 7

8 Strassennetz Multikriterieller Ansatz Grosse Volmen Kleines Volmen Lange Pfadlängen Kurze Pfadlängen Umlegung gesamtes Netz: Beispiel Gotthard Umlegung Teilnetz: Beispiel Genf Umlegung Teilnetz: selten Mangelnde lokale freie Kapazität Statistisches Modell 8

9 Strassennetz Multikriterieller Ansatz Ablauf: Berechne Grundlagendaten Streckenbelastungen Verteilung der Pfadlängen Lokale Netwerkdichte / lokale Kapazitätsreserven Definiere Methoden abhängig von Berechnungszeit Eintrittswahrscheinlichkeit Naturgefahr -> Genauigkeitsanforderung 9

10 Belastung kumulative Verteilung % 10.00% 1.00% 0.10% 0.01% kumulierte Anteile 0.00% Anzahl Fahrzeuge pro Tag 10

11 Strassennetz Netzwerkdichte 11

12 Beispiel Komplettes Netz: Gotthard Direkt betroffene Fahrzeuge: Zusätzliche Reisezeit /Tag Zusätzliche Fahrzeit /Tag Zusätzliche Kosten /Tag h km CHF 12

13 Strassennetz - Beispiel: Teilnetz Räumlich beschränkte Auswirkungen erwartet: Hohe Netzwerkdichte (freie Kapazitätsdichte) Eher kurze mittlere Pfadlängen Berechnungszeit und Genauigkeitsvergleich Teilnetz - gesamtes Netz am Beispiel Genf 13

14 Strassennetz - Beispiel: Teilnetz Genf 14

15 Strassennetz - Beispiel: Teilnetz Grosser Rechenzeitgewinn Rund 30 mal schneller (inkl. Erstellung Teilnetz) Genügende Genauigkeit Zusätzliche Reisezeit berechnet mit Teilnetz (sek/t) Zusätzliche Reisezeit berechnet mit gesamtem Netz (sek/t) 15

16 Strassennetz Statistisches Modell Geeignet für: Strecken mit eher geringer Belastung Kleine Auswirkungen erwartet Design: Abhängige Variable Zusätzliche Reisezeit Zusätzliche Verkehrsleistung Unabhängige Variable Kürzeste Umfahrung Mittlere Pfadlänge Lokale Netzwerkdichte Streckenbelastung Interaktionen 16

17 Öffentlicher Verkehr - Methode Modellierung des Angebots in einem Verkehrmodell behinhaltet einen Fahrplan Linienumleitung sehr komplex in der Praxis nur bei langfristigen Störungen angewendet Störungsmanagement stützt sich stark auf festgelegte Krisenmanagementszenarien Ansatz: Zusammenarbeit mit Bahn-/Infrastrukturbetreibern unerlässlich Bewerte Krisenmanagementszenarien aufgrund zusätzlicher Reisezeit und Komforteinbusse 17

18 Ausstehende Arbeiten Strassennetz Berechne Distanzverteilung der Pfade Definiere Grenzwerte des multi-kriteriellen Ansatzes Aufsetzen des statischen Modell Öffentlicher Verkehr Zusammenarbeit mit SBB Unterdrückte Nachfrage Evaluation Bewertungsmethodiken Berücksichtigung von Auflösungsproblemen: Zoneneinteilung Im nationalen Modell nicht abgebildete Strecken 18

19 Anhang: Gotthard Multi-Failure Unbefriedigte Nachfrage/Tag: Zusätzliche Reisezeit/Tag: Zusätzliche Reisedistanz/Tag: h km 19

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