Entwicklung eines aktuellen, echtzeit-verfügbaren Key Performance Indicator (KPI) Systems für das deutsche Autobahnnetz

V 342: Lars Peter, Josef Janko, Norbert Schick, Volker Waßmuth, Markus Friedrich, Jürgen Bawidamann
Entwicklung eines aktuellen, echtzeit-verfügbaren Key Performance Indicator (KPI) Systems für das deutsche Autobahnnetz
148 S., 36 Abb., 62 Tab., ISBN 978-3-95606-575-0, 2021 ? 21,00

Zu den zentralen Aufgaben eines Verkehrsinfrastrukturbetreibers gehört neben der Gewährleistung einer hohen Verkehrssicherheit auch die Sicherung einer angemessenen Verkehrsablaufqualität. Ziel des Forschungsvorhabens war es, unter Berücksichtigung verschiedener Datenerfassungsmethoden ein System von Key-Performance-Indikatoren (KPI) zu entwickeln, das die kontinuierliche Bewertung der Verkehrsablaufqualität und der Leistungsfähigkeit der Verkehrsinfrastruktur für ausgewählte Anwendungsfelder ermöglicht. Als Ergebnis wird ein Konzept für KPI-basierte Verfahren zur Bewertung der Verkehrsqualität auf Autobahnen und ggf. auch Bundesstraßen entwickelt und eine Empfehlung für ein praktikables hybrides KPI-System gegeben. Zunächst werden Kenngrößen zur Bewertung der Verkehrsablaufqualität beschrieben. Dabei werden drei Klassen von Kenngrößen unterschieden: Kenngrößen der Fahrtgeschwindigkeit und Fahrtzeit, Kenngrößen der Zuverlässigkeit, Kenngrößen der Verkehrsnachfrage. Außerdem werden Methoden und Datenquellen dargestellt, mit denen die Daten erfasst werden können, die für die Ermittlung der KPI erforderlich sind. Dabei wird zwischen Fahrtzeitdaten und Nachfragedaten unterschieden. Zum Zweck einer differenzierten Bewertung der KPI-Systeme werden mögliche Einsatzfelder untersucht, die sich bezüglich ihrer räumlichen und zeitlichen Auflösung unterscheiden lassen: 1. Auswertungen zur Verkehrssituation in Eckwerten, 2. Engpassanalyse als Grundlage für die Bedarfsplanerstellung (BVWP), 3. Verfügbarkeitsermittlung, 4. Real-Time-Verkehrsmanagement. Unter Berücksichtigung der verschiedenen Datenerfassungssysteme werden in der Konzeptentwicklung fünf KPI-Systeme beschrieben und bewertet, die jeweils eine primäre Datenquelle (ANPR, Bluetooth, stationäre Detektordaten (mit Modellerweiterung), Mobilfunkdaten, Floating-Car-Daten) nutzen. Dazu werden zunächst allgemeine Anforderungen an ein KPI-System formuliert. Anhand dieser Anforderungen werden die fünf KPI-Systeme dann bewertet. In der Praxis werden von den Verkehrszentralen bereits heute unterschiedliche Datenquellen genutzt, sodass ein hybrider Ansatz zur Bestimmung von KPI sinnvoll ist. Für ein hybrides KPI-System, das mehrere Datenquellen kombiniert, wird ein dreistufiger Ansatz gewählt und ebenfalls anhand der Anforderungen bewertet: Stufe 0: KPI-Basissystem mit stationären Detektordaten (SDD) - Basisfall. Stufe 1: KPI-System mit stationären Detektordaten (SDD) und Floating-Car-Daten (FCD). Stufe 2: KPI-System mit stationären Detektordaten (SDD), Floating-Car-Daten (FCD) und lokalen Erweiterungen. Für die Bewertung werden die Aufwände der betrachteten KPI-Systeme beispielhaft abgeschätzt und den Nutzen je Anwendungsfall gegenübergestellt. Bei der Nutzenbewertung steht im Vordergrund, inwieweit die diskutierten Einsatzmöglichkeiten durch das jeweilige KPI-System abgedeckt werden. Zur Bewertungssynthese wird für die fünf KPI-Systeme ein Wirksamkeit-Kosten-Quotienten (WKQ) vorgeschlagen. Für die hybriden Systeme sollen dagegen die jeweiligen Zusatznutzen und -kosten im Vergleich zum Basisfall der Stufe 0 ermittelt werden. Im Ergebnis zeigt sich, dass tendenziell FCD die höchste Wirtschaftlichkeit aufweisen. Je nach Anwendungsfall liefern hybride Systeme einen praktikableren und realitätsnahen Ansatz zur Implementierung von KPI-Systemen. Die Kostenannahmen und die Berechnung der jeweiligen Nutzenpunkte wurden in einer Excel-Mappe zusammengestellt, die als Berechnungswerkzeug im Rahmen dieses Forschungsvorhabens entwickelt und dem Bericht beigelegt wird. Mit diesem Werkzeug lassen sich alle vom Auftragnehmer getroffenen Annahmen zu Kosten und Nutzen und die Gewichtung in Bezug auf die Anwendungsfelder flexibel anpassen, um verschiedene Szenarien zu berechnen. Für die Anwendung in der Praxis sollten die jeweiligen Entscheidungsträger alle Kostenannahmen sowie Gewichtungsfaktoren für die Anforderungserfüllung aus ihrer Sicht prüfen und die 4 Kostenannahmen durch eigene Kostenkalkulation unter Annahme eines angestrebten Ausbaubedarfs ersetzen. Der geforderte webbasierte Prototyp zur exemplarischen Umsetzung eines KPI-Systems wurde auf Basis der Software PTV Optima mit dem Autobahnviereck aus A5, A8, A81 und A6 zwischen Heidelberg, Karlsruhe, Stuttgart und Heilbronn realisiert. Mit einer Evaluierung des Prototyps durch den Betreuerkreis wurde abschließend untersucht, wie die Nutzer das System bewerteten.