Reisedaten: Welchen Nutzen Bewegungsdaten im Verkehrswesen haben
Floating Car Data (FCD) stehen der Verkehrsplanung seit mehreren Jahren zur Verfügung und eröffnen eine große Bandbreite unterschiedlicher Anwendungsfelder. Diese Daten und die dazugehörigen Analysedienste können mittlerweile unkompliziert bei verschiedenen Anbietern kommerziell erworben werden.
Der Begriff FCD stellt dabei jedoch einen weit gefassten Oberbegriff dar, der grundsätzlich im Fahrzeug generierte, zeitlich und räumlich referenzierte Bewegungs- und Zustandsinformationen beschreibt. Die Daten können von Fahrzeugsensoren, Navigationsgeräten, Smartphone-Apps oder Telematiksystemen stammen. Je nach Anwendungsfall und Produkt enthalten sie unterschiedliche Informationen und liegen in variierenden Aggregationsstufen vor.
Reisedaten als spezielle Art der FCD
Für viele Anwendungsfälle des Verkehrsmanagements, wie etwa die Erkennung von Störungen und Engpässen sowie das darauf abgestimmte Schalten von Maßnahmen, sind Echtzeit-FCD erforderlich. Für die Verkehrsplanung sind hingegen insbesondere historische FCD-Trajektorien relevant, die sogenannten Reisedaten. Diese beinhalten anonymisierte Bewegungsinformationen einzelner Fahrzeuge vom Beginn bis zum Ende ihrer Fahrt durch das gesamte Netz. Konkret senden die Fahrzeuge in regelmäßigen Abständen Informationen zum aktuellen Standort und zur gefahrenen Geschwindigkeit sowie weitere Metadaten, beispielsweise den Fahrzeugtyp. Diese Einzelmeldungen werden anschließend zu einer Wegekette zusammengesetzt. Im Regelfall stehen dem Endkunden die Daten bereits nach wenigen Tagen zur Verfügung, sodass auch vergleichsweise kurzfristige Fragestellungen analysiert werden können.
Aus Datenschutzgründen werden in den Reisedaten der genaue Fahrtbeginn und das genaue Fahrtende von den Datenanbietern zensiert. Zudem erfolgt die Bereitstellung teilweise nicht in Form von exakten Geokoordinaten, sondern auf der Basis von befahrenen Netzsegmenten, was die grundsätzliche Anwendbarkeit jedoch nicht einschränkt. Vergleichbare Datensätze sind auch für Fahrräder (Floating Bike Data, FBD) sowie für weitere Verkehrsmittel, beispielsweise E-Scooter, verfügbar. Bei langen Analysezeiträumen oder großen Untersuchungsgebieten können die Reisedaten sehr große Datenmengen umfassen, woraus entsprechende Anforderungen an Datenhaltung und Analysesysteme resultieren.
Bei der Nutzung von Reisedaten ist – wie bei allen FCD – zu berücksichtigen, dass stets nur eine Stichprobe des Gesamtverkehrs erfasst wird. Die Durchdringung variiert je nach Anbieter und Untersuchungsgebiet erheblich und kann im niedrigen einstelligen aber auch im zweistelligen Prozentbereich liegen. Daher empfiehlt es sich, mit FCD vor allem relative Veränderungen und Muster über vergleichbare Zeiträume zu analysieren, anstatt absolute Verkehrsbelastungen zu betrachten. Zudem ist das durch FCD berücksichtigte Fahrzeugkollektiv nicht zwangsläufig repräsentativ für den Gesamtverkehr und kann beispielsweise eine Überrepräsentation des Schwerverkehrs enthalten. Diese Randbedingungen müssen bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden.
Mit Reisedaten lassen sich zahlreiche Fragestellungen untersuchen, für die zuvor entweder keine geeignete Datengrundlage vorhanden war oder deren Erhebung mit hohem Aufwand und hohen Kosten verbunden gewesen wäre. Die Anwendungen lassen sich grundsätzlich nach Netz-, Knotenpunkt- und Streckenebene differenzieren.
Mögliche Anwendungen auf Netzebene
Eine naheliegende Anwendung der Reisedaten ist die klassische Analyse von Quell- und Zielverkehren: Wie verteilen sich die Fahrten von Fahrzeugen in einem bestimmten Zeitraum zwischen verschiedenen Gebieten? Mithilfe geeigneter Filterfunktionen in den Analysediensten können diese Informationen direkt aus den Daten gewonnen werden. Die Größe des gesamten Untersuchungsgebietes kann je nach Untersuchungsfall dabei von sehr kleinräumig bis hin zu überregional nahezu beliebig skaliert werden. Für einzelne Relationen lassen sich zudem Ganglinien erzeugen, welche die zeitliche Verteilung der Fahrten über den Analysezeitraum darstellen. Ebenso können durchschnittliche Reisezeiten sowie deren Häufigkeitsverteilungen bestimmt werden.
Durch die vollständige Abbildung einzelner Fahrtverläufe kann darüber hinaus nachvollzogen werden, welche Routen im Netz tatsächlich genutzt wurden. Entsprechende Visualisierungen erlauben eine anschauliche Darstellung der Verkehrsverteilung im Netz und ermöglichen somit die Identifikation relevanter Hauptrouten und möglicher Engpässe auf diesen Strecken. Auf dieser Grundlage können auch Wirkungsanalysen verkehrlicher Maßnahmen effektiv durchgeführt werden. Insbesondere durch den Vergleich netzweiter Routenverteilungen vor und nach Maßnahmen – z. B. Streckensperrungen oder Durchfahrtsverboten für den Schwerverkehr – lassen sich Verlagerungseffekte sowie Auswirkungen auf Fahrtzeiten und Geschwindigkeiten bewerten. Auch Erreichbarkeitsanalysen sind möglich, beispielsweise als Grundlage für Standortbewertungen oder Priorisierungen beim Infrastrukturausbau. Mit vergleichsweise geringem Aufwand können solche Analysen über lange Zeiträume hinweg für große Verkehrsnetze durchgeführt werden, wodurch auch saisonale Verkehrsphänomene untersucht werden können. Teilweise werden die Daten auch verwendet, um makroskopische und mikroskopische Simulationsmodelle zu kalibrieren mit denen dann Planungsvarianten evaluiert werden können.
Mögliche Anwendungen auf Knotenpunktebene
An Knotenpunkten lassen sich mithilfe der Reisedaten unter anderem die relative Verteilung des Verkehrs auf die einzelnen Knotenpunktarme sowie die Verkehrsstromaufteilung im Tagesverlauf bestimmen. Für einzelne Stunden sind diese Ergebnisse aufgrund des begrenzten Stichprobenumfangs nicht immer direkt mit klassischen Kurzzeitzählungen vergleichbar. Durch Aggregation über mehrere Tage, Wochen oder Monate können jedoch belastbare Kennwerte abgeleitet werden. Eine weitere wichtige Anwendung ist die verkehrsstromfeine Engpassanalyse. Hierbei lassen sich die Fahrtzeiten von einem Bereich vor dem Knotenpunkt bis zu einem Bereich hinter dem Knotenpunkt bestimmen. In Kombination mit einer idealen Fahrtzeit ohne Einfluss des Knotens ergeben sich detaillierte Aussagen zu Verlustzeiten einzelner Verkehrsströme, wodurch Ströme mit hohen Zeitverlusten direkt identifiziert und anschließend näher untersucht werden können.
Mögliche Anwendungen auf Streckenebene
Auf Streckenebene können die tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeiten genutzt werden, um Ganglinien qualitativ darzustellen, das lokale Geschwindigkeitsniveau zu bewerten oder Stauereignisse räumlich und zeitlich im Nachgang zu analysieren. Außerdem können die Daten Hinweise auf sicherheitsrelevante Auffälligkeiten liefern, etwa durch die Identifikation ungewöhnlicher Geschwindigkeitsmuster.
Fazit
Insgesamt stellen Reisedaten eine äußerst wertvolle Datenquelle dar, mit der viele Fragestellungen im Aufgabenbereich von Straßenbauverwaltungen fundiert bearbeitet werden können. Insbesondere die netzweite Verteilung des Verkehrs, die bislang häufig nur mithilfe von Verkehrsmodellen abgebildet werden konnte, lässt sich auf Basis realer Fahrbewegungen untersuchen. Aufgrund der beschriebenen Einschränkungen durch den Stichprobencharakter ersetzen Reisedaten jedoch keine klassischen Verkehrsdaten aus Dauerzählstellen oder Kurzzeiterhebungen. Vielmehr stellen sie eine ergänzende Datenquelle dar, deren Potenzial insbesondere in der Kombination mit anderen Datentypen liegt und die einen wichtigen Beitrag zur datengetriebenen Verkehrsplanung leistet.
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