Laufzeit: 01.04.2005 - 30.04.2008 

Fördervolumen: 2.167.376,11 €

Arbeitsinhalte:
Zentrales Ziel des Projektes ist es, Mobilfunkgeräte als mobile Sensoren zu verwenden und die Brauchbarkeit der gewonnen Daten für verkehrliche Anwendungen zu prüfen. Folgende Arbeitsziele sollen im Rahmen des Projektes erreicht werden:

• Spezifikation von Datenmodellen und Austauschformaten:
  Große Mengen an anwendungsspezifischen Daten aus dem Mobilfunknetz werden referenziert, mit anderen Verkehrsdaten und Infrastrukturdaten verknüpft, weiterverarbeitet und anderen Projektpartnern und Nutzern zur Verfügung gestellt.
• Verkehrsdatenerfassung durch Mobilfunkortung:
  Durch Nutzung von Daten, die auf den Ort von Endgeräten schließen lassen wie z.B. Laufzeit- und Feldstärkemessungen, sowie die Netzgeometrie sollen Geschwindigkeiten auf Netzkanten ermittelt werden. Die erforderlichen Rohdaten werden durch geeignete Schnittstellen aus dem operativen Mobilfunknetz extrahiert.
• Identifikation aktiver Verkehrsteilnehmer:
  Aus der Menge aller im Testgebiet befindlichen Mobiltelefone werden diejenigen D1-Netz-Mobiltelefone, die sich momentan aktiv im Verkehr bewegen, herausgefiltert und anhand der einzelnen Bewegungsprofile dem Individualverkehr und dem Öffentlichen Verkehr zugeordnet.
• Routengenerierung und –attributierung:
  Ausgehend von den Rohdaten des Mobilfunkbetreibers wird ein Map-Matching gestütztes Ortungsverfahren entwickelt, das Straßennetzdaten und Mobilfunkdaten fusioniert und so die Fahrtrouten der Verkehrsteilnehmer bereitstellt.
• Informationen über das Routenwahlverhalten:
  Auf der Basis der beobachteten Fahrtrouten der Verkehrsteilnehmer werden Aussagen über das Routenwahlverhalten der Verkehrsteilnehmer in Abhängigkeit von der Reisezeit, der Verkehrszustände und aktueller Verkehrssteuerungsmaßnahmen abgeleitet.
• Generierung von Quelle-Ziel-Matrizen:
  Aus den Mobilfunkdaten werden die Quellen und Ziele der Verkehrsteilnehmer bestimmt und mit Zählwerten stationärer Zählstellen zu Quelle-Ziel-Matrizen hochgerechnet. Diese Matrizen stehen für Planungszwecke, für die Steuerung von Netzbeeinflussungsanlagen und für die Bewertung verkehrlicher Wirkungen zur Verfügung.
• Verkehrslageerfassung und –prognose:
  Es soll gezeigt werden, dass Mobilfunkdaten als Ergänzung zu Streckenmesswerten, Verkehrsmeldungen und Floating Car Daten maßgeblich zu einer preiswerten und flä-chendeckenden Verkehrslageerfassung und –prognose beitragen.
• Aufbau eines Qualitätsmodells:
  Zur Überprüfung der Qualität von Verkehrsinformationen z.B. im Hinblick auf Verfügbarkeit und Aktualität werden quantifizierbare Qualitätsmerkmale definiert, erforscht und erprobt. Unter Verwendung eines probabilistischen Rechenverfahrens werden die in den Demonstratoren implementierten Maßnahmen zur Qualitätssicherung messbar aufbereitet.

Das Projekt Do-iT wird folgende wesentliche Projektergebnisse erarbeiten, die durch konkrete Zielvereinbarungen überprüfbar gemacht werden.

(1) Verkehrsinformation für Straßenstrecken
Im Feldversuch wird mit Hilfe der Quelle FPD Verkehrsinformation erzeugt werden. Die Qua-lität der Resultate wird quantitativ angebbar sein durch Größen wie Detektionsraten (DR), Falschalarmraten (FAR) und Meldeverzögerungen (MV). Für kreuzungsfreie Straßen ist das Ziel des Projektes, den Stand der Technik (DR>90%, FAR<1%, MV<10min) zu erreichen mit deutlich geringeren Kosten, als sie bei konventionellen Quellen für Verkehrsdaten anfallen. Für das bislang unversorgte nachgeordnete Straßennetz ist das Ziel, eine flächendeckende Datenversorgung ähnlicher Qualität zu erreichen. Dabei ist das Herantasten an die Grenze der Leistungsfähigkeit der Quelle FPD Forschungsgegenstand.

(2) Kontinuierliche Quantifizierung verkehrlicher Wirkungen Das Ziel verkehrsbeeinflussender Maßnahmen ist gemeinhin die Verflüssigung des Verkehrs. In allen den Projektpartnern bekannten praktischen Fällen scheitert eine Zielkontrolle jedoch an der nicht gegebenen Messbarkeit globaler Kenngrößen des Verkehrs, so dass häufig auf indirekte Methoden wie Simulationen zurückgegriffen wird. Im Projekt Do-iT werden wesentliche Kenngrößen des Verkehrsablaufes im Testfeld erstmals kontinuierlich messbar gemacht. Dazu gehören Kenngrößen, die die Verkehrsqualität im gesamten Netz (Fahrzeugstunden, Fahrzeugkilometer, mittlere Geschwindigkeit), auf einzelnen Streckenab-schnitten (Fahrzeit, Verlustzeit, Belastung) und für Quelle-Ziel-Relationen (Reisezeit, Verlustzeit, Reiseweite, Menge) beschreiben. Diese Kenngrößen werden für das Testfeld zeit-abhängig ausgewiesen.

(3) Messung verkehrlicher Wirkungen von Maßnahmen
Im Projekt Do-iT werden Wirkungen verkehrsbeeinflussender Maßnahmen erstmals mess-bar, etwa durch zeitnahe Herstellung des Zusammenhangs zwischen Schaltzustand und Befolgungsgrad bei Netzbeeinflussung oder direkte straßenklassenübergreifende Erhebung von Systemreisezeiten. Bei der Netzbeeinflussung auf Autobahnen (Wechselwegweisung) wirken diese auf kurzen Zeitskalen (Stunden). Bei der Optimierung der Steuerungsstrategie für Signalanlagen in Städten wirken diese auf langen Zeitskalen (Wochen und Monate).

Nachfolgend die einzelnen Arbeitspakete im Überblick:

AP 1: Spezifikation eines Datenmodells
Grundvoraussetzung zur Durchführung des Projekts und der nachfolgenden exemplarischen Implementierung der Methodik ist ein vollständiges und durchgängiges Daten- und Kommu-nikationsmodell als Grundlage aller Bearbeitungs- und Berechnungsschritte. Das zu spezifi-zierende Datenmodell umfasst dabei alle statischen und dynamischen Daten. Die Spezifika-tionen haben bereits vorhandene Datenmodellierungen zu berücksichtigen, wie z.B. den VRZ-Datenmodellen des Bundes (siehe www.bast.de -> Verkehrsrechnerzentrale) oder abs-trakte Netzmodelle und Austauschformate der DDG.

AP 2: Verkehrsdatenerfassung mittels Mobilfunkortung
In diesem AP ist die Datenquelle „Floating Phone Data“ technisch, organisatorisch und juristisch zugänglich zu machen. Die Art und Weise, wie Ortsinformation aus dem Mobilfunknetz zugänglich gemacht werden kann, ist abhängig vom Hersteller der Netzinfrastruktur. Zuwei-len sind reine Software-Lösungen möglich, oft ist aber auch zusätzliche Hardware erforderlich. Letzteres ist im Do-iT Versuchsfeld der Fall.

AP 3: Identifikation aktiver Verkehrsteilnehmer
Die Positionen der Mobiltelefone liegen in fest definierten zeitlichen Abständen mit einer zu-gehörigen anonymisierten Mobiltelefon-ID vor. In Abhängigkeit von den in AP2 verwendeten Verfahren kann das Bewegungsverhalten der Mobiltelefone ermittelt werden. Geht man bei-spielsweise von der Zellenortung aus, so kann eine verkehrsrelevante Bewegung festgestellt werden, wenn sich die Zellen-ID für ein Mobiltelefon ändert. Über das Zeitintervall zwischen der festgestellten Zellen-ID-Änderung kann die Geschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers und damit die Identifikation erfolgen. Im Rahmen dieses Arbeitspaketes werden Grenzwerte für die Identifizierung von aktiven Verkehrsteilnehmern unter Nutzung von Methoden der Zeitreihenanalyse und der rekursiven Filterung empirisch festgelegt. Zur Festlegung der Grenzwerte sind Ortungsverfahren übergeordneter Genauigkeit anzuwenden.

AP 4: Routengenerierung und –attributierung
Aus den Mobilfunkdaten werden für identifizierte Verkehrsteilnehmer mit Hilfe von Map-Matching-Verfahren Routen erzeugt. Nutzt man die Ortungsverfahren übergeordneter Genauigkeit, so kann auf Verfahren, wie das im IAGB entwickelte Krümmungs-Matching zu-rückgegriffen werden. Um die Ergebnisse einer reinen Mobilfunkortung in ähnlicher Form einer logischen Ortung zuführen zu können, sind neu zu entwickelnde statistische Verfahren einzusetzen, die in Zweifelsfällen geeignet sind, eine von mehreren möglichen Routen auszuwählen. Die Routen beschreiben den räumlichen und zeitlichen Verlauf der Ortsverände-rung eines Verkehrsteilnehmers im Verkehrsnetz. Zur Charakterisierung und Attributierung einer Route werden neben den gemessenen Zeit-Weg-Diagrammen, berechnete Zeit-Weg-Diagramme für die Verkehrsmittel Pkw und Lkw bei freiem und bei belastetem Verkehrsfluss aus einem Verkehrsmodell zur Verfügung gestellt. Durch einen Vergleich der gemessenen und der berechneten Zeit-Weg-Diagramme wird die Route hinsichtlich Verkehrsfluss und Verkehrsmittel attributiert.

AP 5: Schätzung der Parameter des Routenwahlverhaltens
Stehen für eine Quelle-Ziel-Beziehung mehrere Routen zur Verfügung, dann müssen die Verkehrsteilnehmer eine Route auswählen. Wesentliches Kriterium ist dabei die Reisezeit. Daneben können weitere Kriterien wie z.B. die aktuelle Verkehrslage, die Reiseweite, der aktuelle Zustand von Wechselwegweisungen und die Ortskenntnis der Verkehrsteilnehmer von Bedeutung sein. Mit Hilfe von ökonometrischen Entscheidungsmodellen (z.B. vom Typ Logit) lässt sich das Routenwahlverhalten der Verkehrsteilnehmer nachbilden.

AP 6: Generierung von Quelle-Ziel-Matrizen
Für die Abbildung der Verkehrsnachfrage werden drei Klassen von Quelle-Ziel-Matrizen unterschieden:

• Erfasste Matrix: Diese Matrix enthält die Menge der in einem Zeitintervall über Mobilfunk erfassten Fahrten der Verkehrsteilnehmer. Sie ergibt sich aus den Quell- und Zielorten der Routen.
• Hochgerechnete Matrix: Diese Matrix enthält die Gesamtheit aller Verkehrsteilnehmer. Sie wird mit Hilfe von Streckenzählwerten des betrachteten Zeitintervalls aus der erfassten Matrix hochgerechnet. Dazu kommen Matrixschätzverfahren zum Einsatz, die auf dem Prinzip der Entropiemaximierung basieren.
• Historische Matrix: Diese Matrix fasst mehrere hochgerechnete Matrizen über eine Clusteranalyse zusammen. Die Zusammenfassung erfolgt pro Zeitintervall für Matrizen des gleichen Verkehrstages und vergleichbarer Verkehrssituationen (z.B. Freitag, Sommer, Ferienbeginn). Die resultier-enden Matrizen werden als Tagesmatrix mit zugeordneten Stunden-matrizen in einem Archiv für die Zwecke der Verkehrslageerfassung und Verkehrsprognose abgelegt.

Quelle-Ziel-Matrizen werden differenziert nach Pkw, Lkw und perspektivisch auch für den Öffentlichen Verkehr behandelt. Im Rahmen des Forschungsprojektes werden Methoden für die Generierung der oben beschriebenen Quelle-Ziel-Matrizen entwickelt.

AP 7: Verkehrslageerfassung und –prognose im Netz
Für die Verkehrslageerfassung müssen stationäre Messwerte des Verkehrs-zustandes (Verkehrsstärke, Geschwindigkeit, Level of Service), Verkehrs-meldungen und mobile Daten fusioniert und auf das gesamte Verkehrsnetz übertragen werden.
Für die Verkehrslageerfassung im Autobahnnetz werden die bei der DDG eingesetzten Verfahren um die zusätzlichen Informationen aus FPD ergänzt. Die FPD sollen dabei verfahrenstechnisch möglichst analog zu FCD behandelt werden. Für das nachgeordnete Straßennetz, in dem keine lokalen Messwerte vorliegen, wird der aktuelle Level of Service aus einem Vergleich der FPD Daten mit Reisezeiten bei freiem Verkehrsfluss abgeleitet.
Die Daten der aktuellen Verkehrslage einschließlich einer Kurzfristprognose von Stauwahrscheinlichkeiten werden für die Steuerung der Verkehrsbeeinflussungs-anlagen im Testgebiet zur Verfügung gestellt. Damit können alternative Steuerungsverfahren für die Wechselwegweisung zwischen Leonberg und Walldorf getestet werden.
Um die Wirkung von Steuerungsmaßnahmen (z.B. Befolgungsraten der Wechsel-wegweisung) zu prüfen, wird ein Analyseverfahren entwickelt, dass das realisierte Verkehrs-verhalten der Verkehrsteilnehmer auswertet.
Außerdem wird in diesem Arbeitspaket eine Tagesprognose entwickelt, die Aussagen über den Verkehrszustand an kommenden Tagen erlaubt. Auf der Basis dynamischer Verkehrsumlegungen werden passende Quelle-Ziel-Matrizen aus AP 6 zeitabhängig auf das Straßennetz umgelegt. Dabei werden bekannte Kapazitäts-reduzierungen durch Baustellen berücksichtigt. Als Ergebnis stehen Netz-belastungen bzw. Auslastungen zur Verfügung, aus denen Stauwahrscheinlich-keiten abgeleitet werden können.

AP 8: Entwicklung und Umsetzung eines Qualitätsmodells
Das Arbeitspaket umfasst drei Teilbereiche und wird kontinuierlich projekt-begleitend umgesetzt. Die drei Komponenten lauten: Entwicklung eines Qualitätsmodells, Qualitätsmanagement als prozessbegleitende Aktivität und zur Verfügung stellen von nutzergerechten Qualitätsparameter. Das Qualitätsmodell wird die Kriterien Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Integrität berücksichtigen und zur Beurteilung der Datenerfassung sowie des Weiterverarbeitungsprozesses dienen. Basierend auf dem entwickelten Modell werden Qualitätssicherungs-maßnahmen und –beurteilungskriterien aufgestellt und im Feldversuch angewandt. Diese setzen das entwickelte Modell um und sorgen gleichzeitig für die Möglichkeit, dem Endnutzer verständliche Qualitätsparameter bereitstellen zu können. Die Frage der Nutzerverständlichkeit verschiedener einfacher oder auch komplexerer Informationen soll gleichfalls im Rahmen dieses Arbeitspaketes geklärt werden.

AP 9: Pilotanwendung
In diesem AP wird die Funktion der Datenerfassung durch FPD und die Wirksamkeit der darauf aufbauenden verkehrssteuernden Maßnahmen demonstriert.
AP 9.1 Pilotanwendung FPD Erfassung
Im Feldversuch werden folgende Punkte für das Straßennetz des Testfeldes demonstriert:
1. Erfassung der Daten,
2. Identifikation aktiver Verkehrsteilnehmer
3. Generierung von Routen und Quelle-Ziel-Matritzen
4. Anwendung der Verkehrslageschätzung
5. Vergleich der Verkehrslageschätzung in verschiedenen Szenarien
6. Erfassung tatsächliches Verkehrsverhalten, Durchführung von Messfahrten
7. Aggregation der Messwerte
8. Verkehrsprognose mit allen Quellen, nur mit FPD-Daten, sowie weiteren Szenarien
Während die Punkte 1 bis 3 übergeordnet für das Autobahnnetz und das nachgeordnete Netz durchgeführt werden, ist bei der Verkehrlageschätzung die unterschiedliche Ausstattung mit Detektoren zu berücksichtigen.
AP 9.2 Integration von FPD in überregionale Dienste
Die auf Autobahnen, Bundesstraßen und Umleitungsstrecken innerhalb des Testgebietes erreichten Qualitätskennzahlen für die Verkehrsinformation werden ermittelt. Bei ausreichender Qualität werden automatisch generierte Verkehrsmeldungen aus dem Feldversuch in Echtzeit in den Dienst T-D1 Navigate eingestellt.

AP 10: Evaluierung
Die Umsetzung der AP 1 bis 8 mittels der Pilotanwendungen in AP 9 werden in diesem AP evaluiert. Dabei wird unter anderem überprüft, ob der in den Zielvereinbarungen festgelegte Durchdringungsgrad der FPD erreicht wird. Des Weiteren werden alle Prozesse, die wäh-rend der Pilotanwendungen ablaufen, auf dem FPD-Server protokolliert. Der gesamte Datenflusses, die Software und das Qualitätsmodell werden folglich nach der Demonstration überprüft. Die Richtigkeit und die Genauigkeit der Ortungsergebnisse mittels FPD werden anhand Ortungsverfahren übergeordneter Genauigkeit validiert.