Authors: Thaller, Carina
Title: Strategische Verkehrsprognose
Other Titles: Rückkopplung einer makroskopischen Extrapolation mit einer mikroskopischen Verkehrssimulation
Language (ISO): de
Abstract: Strukturelle Veränderungen in gesellschaftlichen, ökonomischen und politischen Systemen beeinflussen die Verkehrsnachfrage auf infrastruktureller Ebene, genauso wie individuelle Entscheidungen der Verkehrsteilnehmer Auswirkungen auf die Strukturen dieser Systeme haben. Die Dynamiken dieser Systeme werden meist in einem langfristigen Betrachtungshorizont beobachtet. Verhaltensänderungen und Entscheidungsprozesse individueller, heterogener Verkehrsteilnehmer auf infrastruktureller Ebene können nur in einem kurzfristigen Betrachtungshorizont untersucht werden. Die entwickelte Rückkopplung zwischen einer Makroskopischen Extrapolation (MEP) und einer Mikroskopischen Verkehrssimulation (MVS) ist bisher der einzige Verkehrsmodellierungsansatz, der verschiedene dynamische Systeme berücksichtigt. Dieses Modellierungsinstrument ermöglicht eine Strategische Verkehrsprognose für einen langfristigen Betrachtungshorizont und verliert darüber hinaus nicht den räumlichen Kontext. Die langfristigen, strukturellen Veränderungen des Gesamtsystems werden mittels der MEP abgebildet, die MVS dagegen zeigt kurzfristige Veränderungen von Entscheidungen der Verkehrsteilnehmer auf infrastruktureller Ebene. Mittels der MVS wird der räumliche Kontext zur Anpassung der räumlich beeinflussten Parameter in der MEP herangezogen. Die MEP dient hingegen zur Fortschreibung der Rahmenbedingungen und Raumstrukturen in der MVS. Demzufolge sind die beiden dynamischen Simulationen zur gegenseitigen Anpassung zueinander rückgekoppelt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die grundlegende Funktionalität des entwickelten, strategischen Modellierungsinstruments gezeigt. Mittels des Ansatzes wird das Verhalten großer, komplexer Verkehrssysteme auf aggregierter und disaggregierter Ebene in einem langfristigen Betrachtungshorizont analysiert. Der Ansatz bedient sich dabei nicht nur verschiedener Aggregationsniveaus und arbeitet dementsprechend mit zwei verschiedenen Analysemaßstäben, er berücksichtigt darüber hinaus zwei zeitliche Betrachtungshorizonte. Zudem erlaubt dieser Ansatz, Effekte externer Rahmenbedingungen, wie politische Eingriffe, auf das betrachtete System einerseits langfristig auf aggregierter Ebene, aber auch zeitpunktgenau auf infrastruktureller Ebene abzuschätzen. Die Operabilität des entwickelten Ansatzes wird im Rahmen eines Fallbeispiels zum Kurier-, Express- und Paketmarkt (KEP-Markt) in Berlin unter Beweis gestellt. Zu diesem Zweck wird als MEP der System Dynamics (SD) Ansatz nach Forrester (1958) verwendet. Weiterführend wird als MVS die mikroskopische, agentenbasierte Verkehrsimulation MATSim von Balmer et al. (2009) genutzt. Die Formalisierung, Parametrisierung und Kalibrierung des Rückkopplungsansatzes zum Fallbeispiel wird im Detail aufgezeigt. In diesem Zuge werden neben einem Basisszenario zur langfristigen Prognose des KEP-Verkehrs in Berlin Maßnahmenszenarien entwickelt, die das betrachtete Gesamtsystem um ausgewählte verkehrspolitische und logistische Maßnahmen zur Regulierung des KEP-Verkehrs in Städten erweitern. Dabei handelt es sich um die Maßnahmen Packstation, Distanzabhängige Maut und Cordon-Maut. Abschließend werden die finalen Simulationsergebnisse der entwickelten Strategischen Verkehrsprognose ausgewertet und diskutiert. Hierbei werden die Ergebnisse der Maßnahmenszenarien mit den Ergebnissen des Basisszenarios verglichen, um damit die Wirkungen der ausgewählten Maßnahmen auf das Gesamtsystem KEP-Verkehr in Städten aufzuzeigen.
Structural changes in social, economic and political systems influence the transport demand at infrastructural level, just as individual decisions of road users have an impact on the structures of these systems. The dynamics of these systems are usually observed in a long-term horizon. Behavioural changes and decision-making processes of individual, heterogeneous road users at spatial, infrastructural level can only be examined in a short-term horizon. The developed feedback approach between a Macroscopic Extrapolation (MEP) and a Microscopic Transport Simulation (MTS) is so far the only transport modelling approach, which considers different dynamical systems. This modelling instrument enables a strategic transport forecast for a long-term horizon and does not lose beyond the spatial context. The long-term, structural changes of the overall system are illustrated by MEP, the MTS, however, shows short-term changes in decisions of road users at infrastructural level. By MTS, the spatial context is used to adapt the spatially influenced parameters in the MEP. By contrast, the MEP serves to update the constraints and spatial structures in the MTS. As a result, the two dynamics simulations are fed back to each other for mutual adaption. The present research work demonstrates the basic functionality of the developed, strategic modelling instrument. The approach is suitable to analyse the behaviour of large, complex transport systems at aggregated and disaggregated levels in a long-term horizon. The approach does not only use different levels of aggregation and accordingly works with two different analysis measures, it also takes into account two temporal observation horizons. In addition, this approach enables to assess the effects of external constraints, such as political interventions, on the observed transport system in a long-term horizon at aggregated level, but also point-in-time at infrastructural level. The operability of the developed approach is demonstrated in the framework of a case example focussing on the courier, express and parcel (CEP market) in Berlin. For this purpose, the System Dynamics (SD) approach developed by Forrester (1958) is used as a MEP. In addition, the microscopic, agent-based transport simulation MATSim developed by Balmer et al. (2009) is used as a MTS. The formalisation, parametrisation and calibration of the feedback approach concerning the case example is shown in detail. Besides to the basis scenario for long-term forecasting CEP transport in Berlin, measure scenarios are developed, which extend the observed system with selected transport policy and logistics measures to regulate the CEP transport in urban areas. These are the measures package stations, distance toll and cordon toll. Finally, the simulation results of the developed Strategic Transport Forecast are evaluated and discussed. In this context, the results of the measure scenarios are compared with the results of the basis scenario to show the effects of the selected measures on the overall system CEP transport in urban areas.
Subject Headings: Strategische Verkehrsprognose
Makroskopische Extrapolation
Mikroskopische Verkehrssimulation
Wirtschaftsverkehrmodellierung
System Dynamics
Multiagenten Vekehrssimulation
Kurier-, Express- und Paketmarkt
City Logistik
Urbane Logistik
Subject Headings (RSWK): Verkehrsprognose
Verkehrsentwicklung
Verkehrssystem
Verkehrsinfrastruktur
City-Logistik
KEP-Dienst
URI: http://hdl.handle.net/2003/37353
http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-19348
Issue Date: 2018
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