Netz-LAC-Folgen aus Routenbaumgenerator

Um den generierten A-Daten-LAC-Folgen Routen im Projektnetz zuordnen zu können, werden Netz-LAC-Folgen aus dem Projektnetz erzeugt. Dazu wird in einem ersten Schritt das Mobilfunknetz mit den folgenden Elementen in das Verkehrsnetz integriert:

• Die Location Areas werden als Verkehrszellen ins Verkehrsmodell des Projekt-netzes aufgenommen. Diese Verkehrszellen sind Quelle und Ziel von Routen und haben eine flächenhafte Ausdehnung gemäß dem Best-Server-Plot.

• Die Verknüpfung zwischen den Location Areas als Verkehrszelle und Knoten des Verkehrsnetzes erfolgt über Anbindungen.

• Den Knoten und Strecken des Verkehrsnetzes wird ein Attribut hinzugefügt, das Auskunft über die zugehörige Location Area gibt. Für die Strecken wird dabei die zum Mittelpunkt gehörende Location Area zugeordnet.

Generierung von Anbindungen

Für die 41 LAC-Verkehrszellen werden nun manuell Anbindungen an das VPN und Schienennetz erzeugt. Dabei sollen alle voneinander getrennt liegenden Streckennetze einer Location Area angebunden werden. So müssen z.B. zwei VPN-Anbindungen und eine Eisenbahn-Anbindung für den Location Area „p“ (blau) erzeugt werden, um alle möglichen LAC-Folgen generieren zu können:

Abbildung 26: Anbindungen der LA „j“ (VPN: durchgezogene Linie / Eisenbahn:

gestrichelt).

Trajektoriengenerierung

Desweiteren müssen auch Knoten angebunden werden, die selber nicht in der jeweiligen LAC liegen. Dies tritt vor allem am Rand des Testfeldes auf, wo Mobilfunk-teilnehmer auf nicht-VPN-Strecken, aber in einer VPN-LAC fahren. Als Beispiel dient in Abbildung 27 die LAC „j“. Aus Nürnberg kommende Fahrzeuge fahren auf der A6, deren erste VPN-Strecke im LAC „r“ liegt. Da die A6 aber außerhalb des VPNs auch noch im LAC „j“ liegt, wird die LAC-Verkehrszelle „j“ auch an das Autobahnende angebunden.

Abbildung 27: Zusätzliche Anbindung des LA „j“ (LA-Flächen aus Best-Server Plot).

Darüberhinaus werden große Location Areas mehrfach angebunden, auch wenn sich dies nicht aus den bisher genannten Kriterien ergibt. Das ermöglicht eine bessere Verteilung des Verkehrs innerhalb einer Location Area (vgl. Abschnitt 3.7.2).

Routengenerierung

Bei der Routengenerierung mit dem Routenbaumgenerator (vgl. Kap. 2.4) soll ein Parametersatz verwendet werden, der alle sinnvollen LAC-Folgen als Referenz für die LAC-Folgen aus den A-Daten generiert. Die Parameter c, f und g werden dabei in Abhängigkeit vom Widerstand wmin(n) gewählt und ergeben den in Abbildung 28 darge-stellten Verlauf:

• Zu Beginn einer Route bis zu einem Widerstand von 900 s werden nur geringe Toleranzen zugelassen, da diese in der Regel nur zu innerstädtisch minimal abweichenden Routen führen, die für die Anwendung in dieser Arbeit keinen Nutzen

Trajektoriengenerierung

darstellen. Mit den Parameter c=0, f=1,1 und g=0 ergibt sich die folgende Funktion für w_max(n):

max min

w ( n )=1,1 w⋅ ( n )

• Bei Widerständen zwischen 900 s und 5.100 s werden die Parameter großzügiger gewählt, so dass auch grundsätzlich unterschiedliche Routen mit größeren Abweichungen gefunden werden:

( )

max min

w ( n )=990 1,5 w ( n ) 900+ ⋅ −

• Ab 5.100 s wird die Differenz zwischen w_min(n) und w_max(n) auf einen Absolutwert von 2.190 s begrenzt, um bei langen Fahrten den Einfluss des Parameters f, der den erlaubten relativen Umweg beschreibt, zu begrenzen. Aufgrund der begrenzten Netzgröße greift diese Bedingung im Projektnetz nur in Ausnahmefällen.

max min

w ( n )=2.190+1,0 w⋅ ( n )

Als Quelle wird für alle Berechnungen der Widerstände der erste angebundene Knoten und nicht die LAC-Verkehrszelle verwendet, damit die Routen unabhängig von der Lage der anderen Anbindungen gefunden werden.

Abbildung 28: Visualisierung der Funktion wmax(n) mit Angabe der Winkelhalbierende (x=y) und der Differenz zwischen wmax(n) und wmin(n).

Die Prüfung des hinteren Teils der Route auf Umwegigkeit erfolgt für Routen mit einem Widerstand von 1200 Sekunden für die jeweils letzten 900 Sekunden.

Trajektoriengenerierung

Da bei dieser Routengenerierung den verschiedenen Anbindungen einer Verkehrszelle keine Widerstände zugeordnet werden können und eine Bevorzugung bestimmter Anbindungen verhindert werden soll, wird der Routenbaumgenerator so angepasst, dass dieser anbindungsfein sucht. Das bedeutet, dass die Vergleichswiderstände nicht wie in Kapitel 2.4 beschrieben von Quelle berechnet werden, sondern vom jeweils angebundenen Knoten. Auf diese Weise wird berücksichtigt, dass eine LAC-Verkehrs-zelle ein großes Gebiet abdeckt, das mehrere Ortschaften und damit Quellen enthalten kann. Die Anbindungen einer LAC-Verkehrszelle repräsentieren damit Zufahrtstraßen ins VPN (vgl. Abbildung 26).

Auf diese Weise werden 260.829 Routen gefunden, was bei 41 LAC-Verkehrszellen ca. 155 Routen je Quelle-Ziel-Relation entspricht. Mit angepassten Parametern werden zusätzlich ca. 11.000 Routen für das Schienennetz generiert. Die Zahl der Routen im Schienennetz ist vor allem deshalb deutlich geringer, da das Schienennetz grobmaschiger als das VPN ist.

Umwandlung von VPN-Routen in LAC-Folgen

Im letzten Schritt werden die im Routenbaumgenerator erzeugten VPN-Routen in LAC-Folgen umgewandelt. Dabei werden wie in Abbildung 29 verdeutlicht alle LACs in der auftretenden Reihenfolge (Verkehrszelle, Knoten, Streckenmitte) aneinander geschrieben, wobei doppelt hintereinander auftretende Einträge derselben LAC gelöscht werden (analog zu den LAC-Folgen aus A-Daten, vgl. Kapitel 3.2.3).

Trajektoriengenerierung

Abbildung 29: Umwandlung einer VPN-Route in eine LAC-Folge.

Da das VPN deutlich feinmaschiger als das Mobilfunk-LAC-Netz ist, ergeben etliche im Verkehrsnetz unterschiedliche Routen eine identische LAC-Folge. Bei den VPN-Routen ergeben sich aus den 260.829 VPN-Routen 40.875 unterschiedliche LAC-Folgen und im Schienennetz reduzieren sich die 10.956 gefundenen Routen auf 5.135 LAC-Folgen. 457 vorwiegend kürzere LAC-Folgen kommen sowohl im VPN als auch im Schienennetz vor. Die fehlende Eindeutigkeit erfordert nach dem Matching der LAC-Folgen eine Aufteilung, sowohl in Bezug auf die Moduswahl als auch in Bezug auf die Routenwahl innerhalb einer LAC. Dies wird in Kapitel 3.7 beschrieben.

3.6 Matching mit LAC-Folgen aus Routenbaum