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Traffic flow modelling – Vorhersagen in der Verkehrsplanung

In der Verkehrsplanung kommen verschiedene Modelle zum Einsatz, welche die Verkehrsströme mathematisch erfassen und vereinfacht darstellen. Schnabel und Lohse haben sich umfassend mit Verkehrsmodellen befasst. Verkehrsmodelle beschreiben Modelle, die die Verkehrserzeugung, die Verkehrsverteilung, die Verkehrsaufteilung oder die Verkehrsumlegung quantifizieren.

In der Verkehrsplanung kommen verschiedene Modelle zum Einsatz, welche die Verkehrsströme mathematisch erfassen und vereinfacht darstellen. Schnabel und Lohse haben sich umfassend mit Verkehrsmodellen befasst. Verkehrsmodelle beschreiben Modelle, die die Verkehrserzeugung, die Verkehrsverteilung, die Verkehrsaufteilung oder die Verkehrsumlegung quantifizieren. Während Verkehrserzeugungsmodelle das Verkehrsaufkommen in Quell- und Zielzellen quantifizieren, befasst sich die Verkehrsaufteilung mit der Aufteilung der Verkehrsströme auf die verschiedenen Verkehrsträger und die Verkehrsumlegung mit der Aufteilung auf die verschiedenen Verkehrsrouten. Verkehrsverteilungsmodelle quantifizieren die Verkehrsströme zwischen Quell- und Zielzellen anhand der jeweiligen Potentiale und der Widerstände.

Verkehrserzeugungsmodelle machen eine Abschätzung des Verkehrsaufkommens in den Quellzellen und in den Zielzellen möglich. Dabei kommen in den Quellbezirken „charakteristische Strukturgrößen und Lagemerkmale der einzelnen Verkehrsbezirke“ [2] zur Anwendung. Diese beziehen sich auf die Raumnutzung und sind ein Maß dafür, wie viel Verkehr in einer Verkehrszelle entsteht. Auf der Zielseite wird hingegen die Attraktionsrate definiert. Die Attraktionsrate bezieht sich auf jene Strukturgrößen, welche als Attraktor wirken und damit ein Verkehrsaufkommen zwischen Quell- und Zielzelle bewirken. Dies betrifft etwa Arbeitsplätze, Schulen, Einkaufsmöglichkeiten oder Freizeitaktivitäten. Die Attraktionsrate wird in der Regel aus empirischen Untersuchungen ermittelt und in Ortsveränderungen pro Strukturgrößeneinheit angegeben.

Das Bayestheorem, das eigentlich ein mathematischer Satz in der Wahrscheinlichkeitstheorie ist, kann in der Verkehrsmodellierung als „Basismodell der Verkehrsverteilung“ [2] verstanden werden. Das Theorem bewertet die potentiellen Verkehrsteilnehmer in der Quelle und im Ziel, den Aufwand, um von der Quelle zum Ziel zu gelangen und berechnet in Relation zum jeweiligen Aufwand die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einem Ortswechsel kommt. Verkehrsverteilungsmodelle, die auf dem Bayestheorem gründen, werden auch als Gravitationsmodelle bezeichnet, da vereinfachend eine Analogie zum Gravitationsgesetz der Physik hergestellt und das Modell damit anschaulich gemacht werden kann. Das Gravitationsmodell drückt sich folgendermaßen aus [2]:

Ein Sonderfall des Verkehrsverteilungsmodells ist das so genannte „Zufallsmodell“, bei welchem der Aufwand keine Rolle spielt. Das Zufallsmodell ist nach Schnabel & Lohse für spezifische Verkehrsströme relevant, bei welchen der Aufwand der Verkehrsbeziehung weitgehend vernachlässigbar ist. Dies betrifft etwa Klein- und Mittelstädte bis zu einer Stadtgröße von 6 Kilometern oder besondere Verkehrsklassen [2]. Statt der Aufwandsgröße kommt im entsprechenden Modell das Gesamtverkehrsaufkommen zum Tragen. Die oben angeführte Verkehrsverteilungsformel ändert sich folglich, indem die Aufwandsgröße durch das Gesamtverkehrsaufkommen ersetzt wird.

Das Verkehrswertmodell ist von seiner Form her sehr ähnlich wie das Gravitationsmodell. Die Aufwandsgröße wird dabei in Parameter unterteilt, die einfach zu quantifizieren sind. Ursprünglich wurde das Verkehrswertmodell durch Mai in der Untersuchung „Die Reiseweite im Stadt-Umland-Verkehr und ihr Einfluss auf Verkehrsaufkommen und Verkehrswegenetz“ aufgegriffen und sollte die Bewertung der Attraktivität von öffentlichen Verkehrsmitteln ermöglichen. Der Verkehrswert drückt sich dabei folgendermaßen aus [1]:

Das Verkehrsaufkommen ist eine Funktion des Verkehrswertes und des Potentials der Quellzelle und der Zielzelle. Damit ist das Verkehrswertmodell ähnlich wie das Gravitationsmodell. Das Verkehrswertmodell findet derzeit in einer adaptierten Form seine Anwendung [1]:

Literatur:

[1] Michael Demanega: „Das Verkehrswertmodell als Grundlage für eine intelligente und transparente Verkehrsplanung am Beispiel Südtirols“, Technische Universität Wien 2017

[2] Werner Schnabel & Dieter Lohse: „Grundlagen der Straßenverkehrstechnik und der Verkehrsplanung: Band 2 Verkehrsplanung“, Beuth Verlag, Berlin 2011

[3] Werner Schnabel & Dieter Lohse: „Grundlagen der Straßenverkehrstechnik und der Verkehrsplanung: Band 1 Straßenverkehrstechnik“, Beuth Verlag, Berlin 2011

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