Development of a virtual city model for urban land use and transport planning

Abstract

Die Verkehrsnachfrage im Personenverkehr ist die Folge individueller Entscheidungsprozesse, die von den Eigenschaften der Menschen (Alter, Beruf, Verfügbarkeit des Pkws) und von der Siedlungsstruktur (Verteilung der Nutzung) und dem Verkehrsangebot (Straßen- und ÖPNV Liniennetz), beeinflusst werden. Siedlungsstruktur und Verkehrsangebot sind zwei Einflussfaktoren auf die Verkehrsnachfrage, die Raum- und Verkehrsplaner mit Maßnahmen beeinflussen können. Zum besseren Verständnis der Wirkungen von Siedlungsstruktur und Verkehrsangebots auf die Verkehrsnachfrage wird in meiner Arbeit ein Planstadtmodell entwickelt. Unter einem Planstadtmodell versteht man ein abstraktes Modell einer virtuell gestalteten Stadt, die jedoch die gleichen verkehrlichen Wirkungen wie eine reale Stadt aufweist. Das Planstadtmodell wird in einem tourbasierten Nachfragemodell (VISEM) mit der PTV Software VISUM abgebildet. Das Verkehrsnachfragemodell der Region Stuttgart dient als Referenzmodell für das Planstadtmodell. Das Planstadtmodell umfasst drei Gebiete: die Stadt, die Region und den Rest der Welt. Die Wege zwischen diesen Gebieten werden mit unterschiedlichen Methoden modelliert. Die drei wesentlichen Eingangsgrößen des Planstadtmodells, i.e. Verkehrsangebot, Siedlungsstruktur, Verhaltensweise, sollen vergleichbare Eigenschaften wie das Referenzmodell aufweisen. • Das Verkehrsangebot ist durch ein Straßennetzmodell und ein ÖPNV Liniennetzmodell abgebildet mithilfe vom Netzgeneratortool. • Die Siedlungsstruktur ist von der Verteilung der Einwohner je Personengruppe und von der Verteilung der Aktivitätenorte je Aktivität abhängig. Die Verteilung im Planstadtmodell erfolgt anhand von Nutzungskategorien (z.B. Wohnen, Arbeiten), von Nutzungsdichten und von der Entfernung zur Stadtmitte. • Die Parameter des Nachfragemodells (z.B. Erzeugungsraten und Parameter der Nutzenfunktionen) entsprechen die Verhaltensweise. Diese Parameter im Planstadtmodell werden direkt aus dem Referenzmodell übernommen. Um die gleichen verkehrlichen Kenngrößen (Zahl der Wege je Verkehrsmittel, Personenkilometer) wie das Referenzmodell liefern zu können, wurden das Netzmodell und die Siedlungsstruktur mit unterschiedlichen Methoden kalibriert, z.B. Umweg Faktoren der Strecken einstellen für Reiseweiteverteilung, und Steigung für Reisezeitversteilung des Rades. Nach der Kalibrierung liefert das Planstadtmodell bei vielen Kenngrößen vergleichbare Werte mit dem Referenzmodell. Einige Vereinfachungen, z.B. die Zahl der Orte in der Region, führen jedoch dazu, dass nicht alle Kenngrößen vergleichbar sind. Die Verwendbarkeit des kalibrierten Planstadtmodells wird nochmal durch eine Validierung sichergestellt. Dazu werden im Planstadtmodell und im Referenzmodell Veränderungen im Verkehrsangebot (z.B. pauschale Erhöhung der Geschwindigkeit) und in der Siedlungsstruktur (z.B. pauschale Erhöhung der Einwohnerzahl) vorgenommen. Dann werden die Wirkungen auf die Verkehrsnachfrage ermittelt und verglichen. Das Planstadtmodell wird korrigiert bis die gleiche Veränderung der Nachfragekenngrößen wie im Referenzmodell generiert werden kann, basierend auf der gleichen Veränderung der Eingangsdaten. Das validierte Planstadtmodell wird zur Untersuchung des Einflusses von Maßnahmen in Raumplanung und Verkehrsplanung auf die Verkehrsnachfrage genutzt. Einige Anwendungen des Planstadtmodells, i.e. Einfluss von den folgenden Szenarien auf Verkehrsnachfrage, werden beispielhaft durchgespielt. • Die Trennung der Flächennutzung • Die Mischung der Flächennutzung, • Lagerung der Neuentwicklung in unterschiedlichen Gebieten, • Keine Überlastung auf dem Straßennetz in der Stadt, • Verbesserung der städtischen ÖV Qualität. Die methodologischen Prozesse können für zukünftige Planstadtmodelle mit z.B. einer neuen Straßennetzform oder einem neuen Referenzmodell verwendet werden. Das in meiner Arbeit beschriebene Planstadtmodell steht für weitere Anwendungen und wissenschaftliche Fragestellungen zur Verfügung.