FACHBEITRAG

UNTERSUCHUNGEN UND -PROGNOSEN

EINSATZ VON PTV VALIDATE IN VERKEHRS-

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Dokumentinformationen Einsatz von PTV Validate

Seite 2/11 PTV AG Aug/18

Dokumentinformationen

Kurztitel Einsatz von PTV Validate

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Auftrags-Nr.:

Bearbeiter: Lars Peter

Version: 2018

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Erstellungsdatum: 2018

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Einsatz von PTV Validate Inhalt

PTV AG Aug/18 Seite 3/11

Inhalt

1 Problemstellung .................................................................................................... 5

2 Übliches Vorgehen bei einer Verkehrsprognose ................................................ 6

3 Alternative: Einsatz von PTV Validate ................................................................. 7

4 Vorteile von PTV Validate: Standardisierung und modularer Aufbau ............... 9

5 Bearbeitungsmöglichkeiten................................................................................ 10

Einsatz von PTV Validate Problemstellung

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1 Problemstellung

Die verkehrlichen Wirkungen einer geplanten Ortsumgehung, die Sinnhaftigkeit einer

neuen Autobahnanschlussstelle oder der Ausbau einer Bundestraße – bei vielen

Fragestellungen der Verkehrsplanung geht es darum, die Wirkung einer Maßnahme vor

ihrer Realisierung zu ermitteln. In der Regel muss dabei nicht nur die gegenwärtige

Situation analysiert, sondern es müssen auch zukünftige Auswirkungen prognostiziert

werden.

Für solche Verkehrsuntersuchungen und Prognosen werden häufig rein empirische

Methoden, wie die Fortschreibung von Zählwerten, verwendet. Die daraus resultierenden

Modelle können aber nur sehr eingeschränkt oder sogar fehlerhaft auf geänderte

Rahmenbedingungen reagieren. Soziodemographische Entwicklungen etwa, die zu einer

geänderten Verkehrsnachfrage führen, oder größere Kapazitätsänderungen durch

Verkehrsinfrastrukturmaßnahmen können kaum berücksichtigt werden. Daher ist ein

kalibriertes und prognosefähiges Verkehrsmodell für die Ermittlung verlässlicher

Ergebnisse erforderlich.

Der Aufbau individueller Verkehrsmodelle für den einmaligen Einsatz in lokalen oder

regionalen Untersuchungen ist allerdings meist zu kosten- und zeitaufwendig. Um den

Aufwand des Modellaufbaus zu reduzieren und gleichzeitig methodisch unsaubere

Kompromisslösungen zu vermeiden, bietet es sich an, Teilmodelle aus einem bereits

vorhandenen, vorkalibrierten überregionalen Modell einzusetzen und diese für die lokale

Untersuchung anzupassen. Ein solches prognosefähiges Modell ist PTV Validate, das

seit etwa 14 Jahren bei der PTV AG kontinuierlich aktualisiert und weiterentwickelt wird

und bereits für eine Vielzahl unterschiedlicher Fragestellungen eingesetzt wurde.

Übliches Vorgehen bei einer Verkehrsprognose Einsatz von PTV Validate

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Abb. 1: Verkehrsmodell PTV Validate Deutschland (mit Detailausschnitt Baden-Württemberg)

Das Verkehrsmodell PTV Validate bildet ganz Deutschland ab (siehe Abb. 1). Es besteht

aus 20.680 Bezirken und etwa 5,9 Mio. Strecken und basiert auf Navigationsnetzen von

HERE. Auf dem attribuierten und routingfähigen Netzmodell von Validate werden

kalibrierte Nachfragematrizen verwendet, um mit Hilfe der Verkehrsplanungssoftware

PTV VISUM Lkw- und Pkw-Belastungen für das gesamte deutsche Hauptstraßennetz zu

berechnen, wobei der Lkw-Verkehr in 4 Gewichtsklassen unterteilt ist. Mit der

Weiterentwicklung Validate.Dynamic können auch Belastungszahlen in Intervallen von 1

Stunde für die verschiedenen Wochentage ermittelt werden. Aus PTV Validate kann für

jedes gewünschte Untersuchungsgebiet ein Teilmodell ausgeschnitten werden.

2 Übliches Vorgehen bei einer Verkehrsprognose

Zum Aufbau eines Modells für eine Verkehrsuntersuchung einschließlich Prognose sind

umfangreiche Arbeitsschritte erforderlich:

1. Optimierte Festlegung der Grenzen des zu modellierenden Raumes, um einerseits

großräumige Verkehrsverlagerungen abzubilden, andererseits aber den Aufwand

zu minimieren.

2. Aufbau des Netzmodells für das Untersuchungsgebiet inkl. Typisierung der

Streckeneigenschaften und ggf. auch detaillierter Abbiegewiderstände an Knoten.

3. Festlegung von räumlichen Differenzierungen (in Verkehrsbezirken) mittels

soziodemografischer Daten und anderer verkehrsrelevanter Informationen.

Einsatz von PTV Validate Alternative: Einsatz von PTV Validate

PTV AG Aug/18 Seite 7/11

4. Bestimmung der Verkehrsnachfrage für den Modellraum für die zu betrachtenden

Fahrzeugtypen (z.B. Pkw, Lkw): Zur verlässlichen Abbildung von Ursache-

Wirkungs-Zusammenhängen sind aus Zählungen und Befragungen gewonnene

Nachfrageinformationen nur begrenzt geeignet, daher ist eine

Nachfragemodellierung erforderlich.

5. Abbildung des Quell-, Ziel- und Durchgangsverkehrs:

Je kleiner das Untersuchungsgebiet, desto größer ist der Anteil des Verkehrs, der

die Grenzen des Untersuchungsgebiets quert und nur schwer mit einer

Modellierung im Untersuchungsraum abgebildet werden kann.

6. Kalibrierung des Verkehrsmodells für den Analysefall:

Das Modell muss den Analysefall hinreichend gut reproduzieren (gemessen z.B. an

der Übereinstimmung mit Verkehrszählungen) ohne an Prognosefähigkeit zu

verlieren.

7. Berechnung der Prognosematrizen (unter Berücksichtigung überregionaler

Entwicklungen) mithilfe des Nachfragemodells.

8. Einbau der Prognosemaßnahmen und aller weiteren relevanten Netzänderungen,

die wahrscheinlich im Prognosezeitraum realisiert werden.

9. Wirkungsanalyse, Ableitung von Handlungsempfehlungen und Prognosezahlen zur

Bemessung und Dimensionierung der Infrastrukturmaßnahme.

Dieser Aufwand garantiert bei gewissenhafter Bearbeitung zwar die bestmöglichen

Ergebnisse, ist aber im Rahmen von lokalen Verkehrsuntersuchungen häufig weder

finanzierbar noch zeitlich realisierbar. Daher werden in der Praxis Prognosen meist direkt

aus Zählungen und Befragungen oder aus stark vereinfachten Verkehrsmodellierungen

abgeleitet, was jedoch mit großen Ungenauigkeiten der Prognoseergebnisse verbunden

ist. Diese Ungenauigkeiten sind angesichts der hohen Investitionsmittel für

Infrastrukturvorhaben jedoch nicht akzeptabel.

Eine Alternative wäre der Einsatz eines bestehenden regionalen Verkehrsmodells. In

einigen Regionen und Bundesländern liegen solche Modelle vor. Da diese aber häufig

über viele Jahre nur pauschal fortgeschrieben werden, ist die Aktualität des

Analysemodells und der Prognoseabbildung kritisch zu hinterfragen. Das

deutschlandweit verfügbare Verkehrsmodell PTV Validate bietet hier eine Lösung.

3 Alternative: Einsatz von PTV Validate

Für den Fall einer fehlenden oder veralteten Modellgrundlage bietet es sich an, die

Prognose auf Grundlage des vorkalibrierten überregionalen Verkehrsmodells PTV

Validate durchzuführen. Der Einsatz eines aus Validate ausgeschnittenen Teilmodells

reduziert den Aufwand für den Verkehrsplaner im Modellaufbau erheblich, da lediglich

Verfeinerungen und Nachkalibrierungen erforderlich sind. Neben einer deutlichen

Reduzierung des Gesamtaufwands wird damit auch die Bearbeitungszeit für die

Wirkungsanalyse von Verkehrsplanungen stark verkürzt.

Alternative: Einsatz von PTV Validate Einsatz von PTV Validate

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Das Vorgehen wäre dabei wie folgt:

1. Festlegung der Grenzen des Untersuchungsraumes, also des Ausschnittes aus PTV

Validate. Dieser sollte großräumige Verkehrsverlagerungen abbilden können, daher

wird empfohlen den Untersuchungsraum so groß zu wählen, dass in allen Richtungen

Straßen der nächsthöheren Kategorie mit einbezogen werden (siehe Abb. 2).

2. Verfeinerung des Modells im unmittelbaren Umfeld der zu untersuchenden

Maßnahme, insbesondere Verfeinerung der Verkehrsbezirke. Die PTV AG bietet auch

an, Netzverfeinerungen in diesem Bereich aus dem Datenbestand der

Kartenhersteller mitzuliefern (Validate-Modul Detailnetzerweiterung, vgl. Abb. 3 und 4

sowie Kapitel 4).

Abb. 2: Validate Teilmodell für die Planung einer Umgehungsstraße in einer Beispielgemeinde

Abb. 3 (rechts oben): Ausschnitt aus Validate für den Kernuntersuchungsraum der Beispielgemeinde

Abb. 4 (rechts unten): Ausschnitt aus Validate mit Detailnetzerweiterung (inkl. Hintergründe) für den Kernuntersuchungsraum

3. Kalibrierung des Verkehrsmodells für den Analysefall: Das Modell muss den

Analysefall hinreichend gut reproduzieren (gemessen z.B. an der Übereinstimmung

mit Verkehrszählungen) ohne an Prognosefähigkeit zu verlieren.

4. Berechnung der Prognosematrizen (unter Berücksichtigung überregionaler

Entwicklungen) mithilfe des Nachfragemodells.

5. Einbau der Prognosemaßnahmen (siehe Abb. 5) und aller relevanten

Netzänderungen, die wahrscheinlich im Prognosezeitraum realisiert werden.

Einsatz von PTV Validate Vorteile von PTV Validate: Standardisierung und modularer Aufbau

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6. Wirkungsanalyse, Ableitung von Handlungsempfehlungen und Prognosezahlen zur

Bemessung und Dimensionierung der Infrastrukturmaßnahme.

Der Verkehrsplaner wird also von einem Großteil der vorbereitenden Arbeiten

entlastet und kann sich auf seine Kernaufgaben konzentrieren.

Abb. 5: Detailausschnitt des Untersuchungsraumes mit Prognosestrecke und Umlegungsergebnis

4 Vorteile von PTV Validate: Standardisierung und

modularer Aufbau

PTV Validate zeichnet sich durch seine standardisierte Methodik aus:

Das Validate Netzmodell basiert auf permanent aktualisierten Kartendaten weltweit

tätiger Hersteller (z.B. Navteq). Es ist transparent und nachvollziehbar attribuiert

(Streckenkapazität, Geschwindigkeiten oder capacity restraint Funktionen) und bietet

eine landesweit einheitliche Modellqualität.

Durch die deutschlandweite Abdeckung können in Teilmodellen alle relevanten Quell-,

Ziel- und Durchgangsverkehre abgebildet werden – auch für Verkehre von und ins

benachbarte Ausland.

Bei der Erstellung der Verkehrsbezirke von Validate wurden Kreis- und

Gemeindegrenzen berücksichtigt, was die Übertragbarkeit externer Daten begünstigt.

Durch die Standardisierung sind auf Validate basierende Modellergebnisse räumlich und

zeitlich gut miteinander vergleichbar im Gegensatz zu einfachen empirischen

Verkehrsuntersuchungen, die auf den jeweiligen Einzelfall hochgerechnet sind und sich

hinsichtlich ihrer Detaillierung und Qualität meist stark unterscheiden.

Prognosestrecke

Beispielgemeinde

Bearbeitungsmöglichkeiten Einsatz von PTV Validate

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Zudem kann die Verkehrsnachfrage von Validate mit Hilfe von verfügbaren regionalen

oder überregionalen Prognosematrizen hochgerechnet werden (z.B. Prognose der

deutschlandweiten Verkehrsverflechtungen 2030 - “Bundesprognose”).

Prognosematrizen liegen in der Regel in größerer Aggregation vor (z.B. auf Kreisebene),

können aber faktoriell auf die detaillierteren Validate-Bezirke angepasst werden, da diese

unter Beachtung von Gemeinde- und Kreisgrenzen erstellt wurden. Diese

Hochrechnungen können als Grundlage für feinräumige Prognosebetrachtungen oder als

Abgleich verwendet werden.

Das Produkt PTV Validate ist modular aufgebaut und kann daher flexibel an

unterschiedliche Kundenbedürfnisse angepasst werden:

1. Validate Basis – das attribuierte Netzmodell (zur Optimierung der

Berechnungsgeschwindigkeit reduziert auf das übergeordnete Netz)

2. Validate DTVw Verkehrsmengen – Umlegungsergebnisse für Pkw und Lkw (in 4

Segmenten) auf dem Validate-Netzmodell

3. Validate DTVw Nachfrage – Nachfragematrizen für Pkw und Lkw (in 4

Segmenten) inkl. der im Netzmodell angebundenen Validate-Bezirke

4. Validate Detailnetzerweiterung - ergänzt das im Modul Basis fehlende

untergeordnete Netz, nach gleicher Methodik attribuiert

5. Validate.Dynamic Verkehrsmengen - Umlegungsergebnisse für Pkw und Lkw (in 4

Segmenten) in Stundenintervallen auf dem Validate-Netzmodell

6. Validate.Dynamic Nachfrage - Nachfragematrizen für Pkw und Lkw (in 4

Segmenten) in Stundenintervallen inkl. der im Netzmodell angebundenen

Validate-Bezirke

5 Bearbeitungsmöglichkeiten

Für die Durchführung einer Verkehrsuntersuchung einschließlich Prognoseberechnung

mit Hilfe von PTV Validate bieten sich verschiedene Varianten an:

1. Die durchzuführende Behörde oder ein beauftragtes Ingenieurbüro kann die

Untersuchung selbst durchführen. Die PTV AG kann dafür einen frei zu

definierenden Modellausschnitt als Analysemodell zur Verfügung stellen. Die

Feinkalibrierung und Prognoseberechnung kann nach eigenen Vorstellungen

durchgeführt werden.

2. Die PTV AG übernimmt die räumliche Verfeinerung und die Berechnung einer

überschlägigen Prognose, z.B. in Rücksprache mit dem Bundesministerium für

Verkehr, Bau und Stadtentwicklung unter Verwendung der Prognose der

deutschlandweiten Verkehrsverflechtung ("Bundesprognose"). Die Behörde oder

das Ingenieurbüro übernimmt die Planfallberechnung, Wirkungsermittlung und

Datenaufbereitung.

3. Die PTV AG führt die komplette Untersuchung von Modellaufbau, -verfeinerung

und -kalibrierung über die Prognoseberechnung bis zur Wirkungsermittlung und

Aufbereitung durch.

Einsatz von PTV Validate Bearbeitungsmöglichkeiten

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Bei konkreten Anfragen oder Interesse an weiterführenden Informationen zum Produkt

PTV Validate wenden Sie sich bitte an info.validate@ptvgroup.com.