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 zeitli¬chen 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 Konzeptentwick¬lung 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-Map¬pe 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 Kostenan¬nahmen sowie Gewichtungsfaktoren für die Anforderungserfüllung aus ihrer Sicht prüfen und die 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 Autobahn¬viereck 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.

Ziel des Projekts „Verfahren zur Ermittlung der maßgebenden Verkehrsnachfrage für die Planung und Bemessung von Straßen“ ist es, Bemessungskonzepte zur Ermittlung einer als maßgebend erachteten Verkehrsnachfrage für die Bemessung von Verkehrsanlagen auf Autobahnen zu entwickeln und mit dem Bemessungskonzept der 50. höchstausgelasteten Stunde zu vergleichen. Beim Vergleich der Bemessungskonzepte sollen die verfügbaren Datengrundlagen (Zahl der Dauerzählstellen, Kurzzeitzählung, Floating-Car-Daten) variiert und die Eignung für eine Übertragung in die Verkehrsprognose beurteilt werden. Um die Güte der Bemessungskonzepte bewerten zu können, wird zunächst eine Referenzdatenbank geschaffen. Hierzu werden Dauerzählstellendaten der BASt sowie der Bundesländer Bayern, Hessen und Nordrhein-Westfalen aufbereitet und durch Matrixschätzverfahren räumlich so um virtuelle Dauerzählstellen ergänzt, dass für 78 Autobahnknotenpunkte (23 Autobahnkreuze und 55 Anschlussstellen) in den Jahren 2017, 2018 und 2019 eine vollständige Detektion gegeben ist. Die Knotenpunkte der Referenzdatenbasis erfüllen drei Bedingungen: • Zeitliche Vollständigkeit: An allen Dauerzählstellen sind Verkehrsstärken für alle 8.760 Stunden eines Jahres verfügbar. • Räumliche Vollständigkeit: An allen Zu- und Abfahrten der Knotenpunkte und an allen Zu- und Abfahrten der Teilknotenpunkte sind Dauerzählstellen verfügbar. • Konsistenz: Die Verkehrsstärken aller Dauerzählstellen sind konsistent, d.h. an jedem Teilknotenpunkt entsprechen die Zuflüsse den Abflüssen. Mit der Referenzdatenbasis werden Kombinationen von neun Bemessungskonzepten und mehreren Datengrundlagen (0/1/4/8 Dauerzählstellen, ohne/mit Kurzzeitzählung, ohne/mit FCD) getestet. Diese Kombinationen werden als Bemessungsszenarien bezeichnet und auf die 78 Autobahnknotenpunkte angewendet. Außerdem werden 18 Netzabschnitte untersucht. Für die Bewertung der Bemessungsszenarien wird die Kenngröße QSV-Genauigkeit genutzt. Sie gibt an, in wie viel Prozent der Fälle der ermittelte QSV-Wert dem Wert des Referenzbemessungsszenarios entspricht. Die Untersuchung liefert folgende Ergebnisse zu den Datengrundlagen: • Die Datengrundlagen beeinflussen die Qualität der Ergebnisse deutlich stärker als die Wahl des Bemessungskonzepts. • Die Qualität der Ergebnisse steigt mit der Zahl der Dauerzählstellen. Wünschenswert sind Dauerzählstellen an den Hauptfahrbahnen für alle Zufahrten des Knotens. Bei nur einer Dauerzählstelle ist die Qualität der Ergebnisse deutlich schlechter. • Ergänzende Datengrundlagen in Form von Kurzzeitzählungen oder FCD an den Zu- und Abfahrten aller Teilknotenpunkte sind eine notwendige Voraussetzung für eine gute Qualität der Ergebnisse. • Die Verwendung von FCD anstelle von Kurzzeitzählungen ist möglich, erreicht aber in den untersuchten Fällen nicht die gleiche Ergebnisqualität wie eine Kurzzeitzählung. • Das vom HBS empfohlene Verfahren – Kurzzeitzählung an allen Rampen eines Knotens mit anschließender Matrixschätzung oder Hochrechnung an den nächstgelegenen Dauerzählstellen – liefert eine Bemessungsverkehrsstärke, mit der die Auslastung der 50. höchstausgelasteten Stunde gut getroffen wird. Die Analyse der QSV-Genauigkeit ermöglicht folgende Aussagen zur den Bemessungskonzepten: • Die Bemessungskonzepte, die auf einer Dauerline basieren, liefern die höchste QSV-Genauigkeit. Das entspricht den Erwartungen, da das Referenzbemessungsszenario ebenfalls Dauerlinien nutzt. • Die dauerlinienbasierten Bemessungskonzepte unterscheiden sich von den tageszeitbasierten Bemessungskonzepten dadurch, dass die Zahl der untersuchten Nachfragesituationen „zufällig“ ist, da sie von der Zahl der verfügbaren Dauerzählstellen abhängen. Die QSV-Genauigkeit hängt deshalb – anders als bei den tageszeitbasierten Konzepten – stark von der Zahl der Dauerzählstellen ab. Bei einer Verfügbarkeit von Dauerzählstellen, so wie sie an vielen Knotenpunkten gegeben ist, liefern tageszeitbasierte Konzepte eine ähnliche Ergebnisqualität wie dauerlinienbasierte Konzepte. Das Konzept der n-ten Stunde, bei dem nach HBS jede Dauerzählstelle eine eigene Nachfragesituation definiert, lässt sich nicht direkt auf eine modellbasierte Verkehrsprognose übertragen. Für die Verkehrsprognose eignen sich Bemessungskonzepte, die zwei Tageszeiten (Vormittag, Nachmittag) untersuchen. Hier liefert das Konzept „90. Perzentil der Spitzenstunde eines Verkehrstages“ eine mögliche Lösung, da es zu ähnlichen Ergebnissen wie die 50. höchstausgelasteten Stunde führt. Es ermittelt die maßgebende Verkehrsnachfrage im Analysezustand jeweils aus dem 90. Perzentil der beiden Spitzenstunden aller Kalendertage eines Jahres des betrachteten Verkehrstagtyps. In Verkehrsnachfragemodellen, die den Mittelwert der werktäglichen Verkehrsnachfrage abbilden, kann das 90. Perzentil durch pauschale Korrekturfaktoren oder durch höhere Mobilitätsraten abgebildet werden.