Diskussion der Einbeziehung der Cell-IDs

Das vorgestellte Verfahren zur Generierung von Trajektorien verwendet die Informa-tion, in welcher Cell-ID ein Location Area Update stattgefunden hat, nur bei der Start- und End-Cell-ID zur Auswahl der am nächsten liegenden Anbindung der jeweiligen Location Area und als Stützpunktinformation für die Zeit. In diesem Abschnitt soll erläutert werden, warum diese Information nicht auch bei der Routenwahl bei mehr-deutigen LAC-Folgen verwendet wird.

Der wesentliche Grund für das Vernachlässigen dieser Information ist, dass die jeweils verwendete Cell-ID nicht zwingend diejenige ist, die nach dem Best-Server-Plot der T-Mobile die Optimale wäre. Dies hat zwei Gründe:

• Der Best-Server-Plot stellt nach Angaben der T-Mobile nur eine ungefähre Näherung dar (Felderhoff, 2005). Für eine exakte Berechnung der Ausbreitung der Funksignale wären sehr detailierte Gelände- und Bebauungsinformationen nötig.

• Je nach Auslastung der einzelnen Funkzellen und der Abschirmung des einzelnen Mobilfunkgerätes werden unterschiedliche Cell-IDs verwendet.

Diese Ungenauigkeiten bei der Ortung können zu falschen Routen führen. Dies soll anhand der A5 und der parallel führenden B3 nördlich von Karlsruhe verdeutlicht werden. Für die Analyse wurden ca. 500 Mobilfunkteilnehmer ausgewählt, die aufgrund der LAC-Folge, den Fahrzeiten sowie der Cell-IDs in den LACs „0“ und „i“ eindeutig der Süd-Nord-Route von Karlsruhe Richtung Walldorf zugeordnet werden können. Die folgende Abbildung zeigt die wichtigsten Cell-ID-Wechsel dieser User sowie die Ausdehnungen der Cell-IDs gemäß dem Best-Server-Plot der T-Mobile.

Trajektoriengenerierung

Abbildung 53: Cell-ID-Wechsel ausgewählter Mobilfunkteilnehmer (vereinfachte Darstellung).

Ca. 30 % der Mobilfunkteilnehmer melden sich in der LAC „#“ in der Cell-ID 33355 an, obwohl diese gemäß dem Best-Server-Plot der B3 zugeordnet werden müsste. Beim nächsten LAC-Wechsel wechseln davon wieder ca. 90 % in die Cell-ID 13009, die auch nach dem Best-Server-Plot als erstes erreicht wird. Die restlichen 10 % verwenden für diese Location Area Update die Cell-ID 13008, die der B3 zugeordnet werden müsste. Somit würden 3 % der Route über die B3 zugeordnet werden, weitere 33 % würden nur dann korrekt zugeordnet werden, wenn Algorithmen verwendet werden, die die Autobahn bevorzugen. Nur 64 % könnten zweifelsfrei der A5 zugeordnet werden.

Bereits die 3 % der Fahrzeuge, die in diesem Beispiel falsch der B3 zugeordnet werden, würden sich auf Routenwahlschätzungen erheblich auswirken. Die Route über die B3 hat einen Umwegfaktor von ca. 2,5 (bezogen auf die t₀-Fahrzeit), so dass sie abgesehen von großen Stauereignissen auf der Autobahn sehr selten genutzt wird und somit bereits 3 % des relevanten Verkehrs eine erhebliche Verzerrung der Stichprobe darstellt. Entsprechend würde sich das ebenfalls negativ auf die Generierung von Quelle-Ziel-Matrizen auswirken.

Trotz dieser Feststellung wird an der Nutzung der Start- und End-Cell-ID für die Anbindungswahl festgehalten, da die Anbindungswahl in der Regel großräumiger

LAC „0“

LAC „#“

LAC „9“

LAC „i“

Trajektoriengenerierung

Entscheidungen trifft, bei denen sich die genannten Probleme nur in Ausnahmefällen auf das Ergebnis auswirken.

3.11 Verfahrensanpassungen für die Netzbeeinflussungsanlage Stuttgart Im Bereich der Netzbeeinflussungsanlage Stuttgart (A81, B10, B295, B27) können die Ergebnisse des Trajektoriengenerierungsverfahrens nicht ohne weiteres für Routen-wahlanalysen übernommen werden. Dies hat im Wesentlichen drei Ursachen, die im Folgenden mit der gewählten Lösung erläutert werden:

1. Problem:

In der Region Stuttgart gibt es durch die in der Nähe zu wichtigen Straßen geführten S-Bahn-Linien (z.B. B10/27 zwischen Hauptbahnhof und Pragsattel) häufig bereits den Fall, dass eine Aufteilung zwischen IV und ÖV nicht eindeutig anhand der LAC-Folgen möglich ist.

Lösung:

Um das Problem der möglichen Verwechslung mit dem Schienennetz zu vermeiden, werden nur Fahrten berücksichtigt, die über die parallel geführten Schienenstrecken hinaus auf der Autobahn bis Mundelsheim gehen und bei denen daher keine Verwechselungsgefahr besteht.

2. Problem:

Bei einer kleinräumigen Analyse ist der Einfluss des Stringähnlichkeitsvergleichs sowie der Einfluss nicht im Projektnetz vorhandener Strecken nicht zu vernachlässigen.

Lösung:

Es erfolgt eine manuelle Zuordnung von LAC-Folgen zu den Routen. Dabei ergeben sich für den kurzen Abschnitt bereits 54 unterschiedliche LAC-Folgen.

3. Problem:

Die Lage der Location Areas führt dazu, dass die Routen über die B10 und B27 im Regelfall identische LAC-Folgen haben.

Lösung:

Es erfolgt eine manuelle Zuordnung der Cell-IDs beim Location Area Update von der LAC „q“ zu der LAC „n“ zu den Routen der B10 und B27. Abbildung 54 zeigt die Cell-ID-Wechsel, die sich unter Berücksichtigung der Abstrahlwinkel zuordnen lassen.

Trajektoriengenerierung

Abbildung 54: Cell-ID-Wechsel (grün) der Mobilfunkteilnehmer zwischen den LACs „v“ und „s“.

Dieses verfeinerte Verfahren ermöglicht die Analyse der Routenwahl im Bereich der Netzbeeinflussungslage. Es zeigt exemplarisch, wie es möglich ist, das vor allem LAC-basierte Verfahren für kleinräumige Analysen zu verbessern. Aufgrund des hohen manuellen Aufwands bei der Zuordnung von LAC-Folgen und Cell-IDs, der überpro-portional zur Größe des Untersuchungsgebietes steigt, lässt es sich nicht auf das gesamte Untersuchungsgebiet ausweiten und stößt zudem auch bei eng beieinander liegenden Strecken, wie im vorherigen Kapitel erläutert, an seine Grenzen.

3.12 Bewertung

Das hier vorgestellte Verfahren zur Generierung von Trajektorien erzeugt eine Vielzahl von Trajektorien, da alle Mobilfunkteilnehmer mit mindestens drei unterschiedlichen Location Areas in die Auswertung eingehen. In diesem Abschnitt sollen nun die Qualität und die Einsatzmöglichkeiten der erzeugten Trajektorien bewertet werden.

Dabei werden die drei Einsatzbereiche

• Autobahnen (BAB),

• außerstädtische Bundes- und Landstraßen (U-Strecken), und

• Stadtverkehr (KA und LHS) unterschieden.

Trajektoriengenerierung

Beschränkung des Verkehrsnetzes auf das Projektnetz

Längere Fahrten werden in der Regel auf BAB, Bundestraßen oder sonstigen U-Strecken sowie ausgewählten anderen U-Strecken durchgeführt. Zielsetzung bei der Auswahl des Projektnetzes im AP1 war es, genau dieses relevante Streckennetz abzubilden. Daher ist eine Beschränkung des untersuchten Verkehrsnetzes auf das VPN und damit die Vernachlässigung des nachgeordneten Straßennetzes für die Generierung von Trajektorien aus Mobilfunkteilnehmern mit mindestens drei unter-schiedlichen LACs ausreichend. Einzig im Stadtverkehr Stuttgart ergeben sich dabei Einschränkungen, da das Netz der Location Areas sehr engmaschig ist und damit drei unterschiedliche Location Areas auch auf nicht im VPN abgebildeten Strecken durch-fahren werden können.

Beschränkung der Ortungsgenauigkeit auf Location Areas

Eine wesentliche Beschränkung des Verfahrens ergibt sich aus der Tatsache, dass die kleinste verwendete räumliche Einheit für die Ortung die Location Areas sind. Diese haben teilweise sehr große Ausdehnungen, wie die folgende Abbildung 55 zeigt.

Abbildung 55: Projektnetz mit Location Areas.

Trajektoriengenerierung

Große LAs machen es teilweise unmöglich, bei einer dort beginnenden Fahrt die richtige Bundesstraße als Start der Fahrt zu bestimmen. Im Fall der LAC „#“ nordwest-lich von Karlsruhe (türkis) sind z.B. die Bundesstraßen B9 und B36, die beide mit einer großen Länge in dieser LA liegen. Trotz allem ist auf ausgewählten Strecken aber auch innerhalb dieser großen LAs eine Ortung möglich, wenn längere Fahrtbeziehungen durch die jeweilige LA betrachtet werden.

Entlang der BAB ergeben sich zumeist eindeutige LAC-Folgen, da es dort keine auf-fallend großen LAs gibt. U-Strecken der BAB ergeben in einigen Fällen unterschied-liche LAC-Folgen als die jeweilige Hauptstrecke und können dann mit hoher Wahr-scheinlichkeit korrekt detektiert werden. Hier muss allerdings für jede U-Strecke geprüft werden, ob eine entsprechend günstige Lage der Location Areas vorliegt.

Innerstädtisch ist die Einheit der Location Areas zu groß. Insbesondere in Karlsruhe, aber in Stuttgart mit kleineren Location Areas, gibt es eine Vielzahl von möglichen Routen beim Durchqueren der Location Areas. Innerstädtisch ist auch der Einfluss des nicht detektierbaren Binnenverkehrs (vgl. Kapitel 2.3) sehr groß.

Aufteilung mehrdeutiger LAC-Folgen

Bei der Aufteilung der mehrdeutigen LAC-Folgen werden bestimmte Annahmen getroffen. Diese beeinflussen das Ergebnis auf den drei Netzebenen unterschiedlich.

Auswirkung auf Genauigkeit für ...

städtische Netze U-Strecken BAB

Aufteilungsverhältnis IV – ÖV hoch mittel sehr gering

Gewichtung Anbindungen hoch gering sehr niedrig

Aufteilungsverfahren für Routenwahl

sehr hoch mittel sehr niedrig

Tabelle 15: Bewertung der Schritte bei der Aufteilung mehrdeutiger LAC-Folgen.

Die Wahl des Aufteilungsverhältnisses zwischen IV und ÖV wirkt sich vor allem auf städtische Gegenden aus, in denen zwischen S-Bahn und dem Straßennetz auf vielen Relationen nicht anhand der LAC-Folge unterschieden werden kann. Je länger eine Route ist, desto unwahrscheinlicher ist es im Untersuchungsgebiet, dass sich für IV und ÖV identische LAC-Folgen ergeben, so dass sich diese pauschale Aufteilung auf BAB nur sehr gering auswirkt.

Die Gewichtung der Anbindungen wirkt sich vor allem auf die feineren Netzebenen aus. Je höher die betrachtete Netzebene ist, desto eher ist der Verkehr bis zum Erreichen dieser Ebene ohnehin wieder zusammengeflossen. Durch die Verfeinerung der Anbindungswahl mit der Start- bzw. Ziel Cell-ID sind die Auswirkungen für die BAB sehr gering.

Trajektoriengenerierung

Ähnliches gilt für das Aufteilungsverfahren bei der Routenwahl. Zumeist handelt es sich dort um Alternativen innerhalb von Städten. So liegen z.B. die B14, B27, B27a und der Arnulf-Klett-Platz im Stuttgarter Zentrum innerhalb einer LA. Fälle, wie das zur Verdeutlichung des Verfahrens gewählte Beispiel (vgl. Abbildung 38), bei denen es mehrere attraktive Alternativen im übergeordneten Straßennetz gibt, sind sehr selten.

Zusammenfassung

Die Bewertung des Verfahrens zeigt, dass es für den Stadtverkehr nicht geeignet ist.

Neben den genannten Schwierigkeiten in allen Teilbereichen ist auch die Identifikation von Fahrgästen im öffentlichen Nahverkehr nur schwer mit diesem Verfahren möglich.

Für außerörtliche Bundes- und Landstraßen kann keine pauschale Aussage getroffen werden - die Einsetzbarkeit des Verfahrens hängt ganz wesentlich von der Größe und Lage der Location Areas ab. Hier kann nur im Einzelfall je nach Ziel der jeweiligen Anwendung eine Aussage getroffen werden, ggf. muss für das Verfahren, wie am Beispiel der Netzbeeinflussungsanlage Stuttgart gezeigt, ein verfeinertes Verfahren angewendet werden.

Für die BAB kann das Verfahren dagegen für die Ziele in den Arbeitspaketen 5 bis 7 angewendet werden. Die beobachtete Stichprobe kann innerhalb der Fahrzeugklassen Pkw und Lkw als zufällige Stichprobe des gesamten Verkehrs betrachtet werden. Dies ermöglicht eine Analyse des Routenwahlverhaltens und eine Hochrechnung zu stundenfeinen Quelle-Ziel-Matrizen.

Die Trajektorien aus dem LAC-basierten Trajektoriengenerierungsverfahren bieten somit eine sehr gute Grundlage für verkehrstechnische und verkehrsplanerische Anwendungen auf Autobahnen. Dabei ist anwendungsbezogen zu entscheiden, ob bestimmte Trajektorien gefiltert werden sollten:

• Für die Analyse der Routenwahl in der BAB-Netzmasche A5/A6/A8/A81 bieten die Trajektorien eine hervorragende Grundlage, da die Routen mit ca. 100 km sehr lang sind. Wie auch bei Untersuchungen mit Kennzeichenerfassungssystem sind hier die Trajektorien zu filtern, die aufgrund ihrer hohen Fahrzeit nicht als Durchgangs-verkehr zu bezeichnen sind, weil sie z.B. eine Warenlieferung in Autobahnnähe gemacht haben.

• Für die Generierung von Quelle-Ziel-Matrizen muss beurteilt werden, wie es sich auswirkt, dass nur Fahrten ab einer gewissen Länge (≥ 3 unterschiedliche LACs) erkannt werden. Darüberhinaus muss analysiert werden, inwieweit Fahrten mit nur 3 unterschiedlichen LACs mit geringer Ortungsgenauigkeit berücksichtigt werden sollen.

• Für das Monitoring der Angebotsqualität muss bei der Bestimmung der Geschwindigkeiten aus den Trajektorien analysiert werden, ob sehr kurze

Trajektoriengenerierung

Trajektorien sinnvolle Geschwindigkeiten liefern, da dort insbesondere der Einfluss der Anbindungswahl sehr hoch ist.

Schätzung der Parameter des Routenwahlverhaltens (AP5)

Im Dokument Do----iT iT iT iT (Seite 180-188)