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TraViMo – Das Transportstrom-Visualisierungs-Modell des BBSR

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Im Verkehrssektor werden Daten heute oftmals automatisch erfasst und sukzessive in IT-Systemen angesammelt. Die zentrale Frage lautet, wie diese extrem umfangreichen Datenmengen zielgerichtet ausgewertet und die enthaltenen Informationen nutzbar gemacht werden können. Das Transportstrom-Visualisierungs-Modell (TraViMo) des BBSR findet für den Güter- und Personenverkehr Antworten auf diese Frage. Das Modell basiert auf breiter empirischer Basis und nutzt moderne Business-Intelligence-Software. TraViMo kann unterschiedlichste Fragen der regionalisierten Verkehrspolitik beantworten und dient somit der Forschung und Politikberatung.

Fachbeitrag: August 2014 (aktualisiert April 2018)


Das TraViMo-Modell

Mit Hilfe des Transportstrom-Visualisierungs-Modells (TraViMo) können großer Verkehrsdatensätze soweit reduziert werden, dass jeder interessierte Anwender auch eigene Fragestellungen selbstständig beantworten kann. Der Einsatz von TraViMo bei der Sicherheitsstrategie für die Güterverkehrs- und Logistikwirtschaft und bei der Risikoanalyse im Bevölkerungsschutz zeigte deutlich den Mehrwert des Modells. Zahlreiche weitere Anfragen belegen das breite gesellschaftliche Interesse, Transportströme für eigene Zwecke auszuwerten.

Die Entwicklung von TraViMo 2.0 hat die Wünsche und Anregung des wissenschaftlichen Diskurses aufgegriffen und neue Funktionen und Auswertemöglichkeiten implementiert. Aktuell bestehen folgende Einsatzmöglichkeiten:

  • Schnelle Visualisierung des Verkehrsgeschehens ausgewählter Regionen und Bereitstellung regionaler Verkehrsdaten
  • Notfallplanung bei einem Verkehrsträgerausfall – Identifikation besonders wichtiger Transportströme
  • Einschätzung der volkswirtschaftlichen Bedeutung von Verkehrsinfrastrukturen auf Basis der volkswirtschaftlichen Gesamtrechnung (VGR)
  • Bewertung der verkehrlichen Wirkungen raumplanerischer Maßnahmen
  • Abschätzung verkehrlicher Wirkungen von Investitionen
  • Abschätzung gesamtwirtschaftlicher Effekte (z.B. Potenzialuntersuchungen)
  • Branchenspezifische Analysen, z.B. Steinkohlelogistik
    (siehe BBSR-Analysen Kompakt 11/2013, Robustheit des Verkehrssystems)

In seiner aktuellen Version besteht TraViMo im Wesentlichen aus drei Modulen:

  1. Verflechtungsprognose 2030
  2. Umlegung der Güterverkehrsströme
  3. Verkehrsleistungsstatistik

Das erste Modul speist sich aus der Verflechtungsprognose 2030 und ermöglicht es, flächenhafte und linienbezogene Aussagen über den Personen- und Güterverkehr für die Jahre 2010 und 2030 zu treffen.

Im zweiten Modul werden die auf ein überörtliches Verkehrsnetz umgelegten Güterverkehrsströme aus der Verflechtungsprognose visualisiert, sodass die genutzten Verkehrswege identifiziert werden können.

Das dritte Modul basiert auf den Daten der Verkehrsleistungsstatistik und bietet die Möglichkeit von Güterverkehrsanalysen zwischen 1993 und 2010. In Ergänzung dazu können andere Datenquellen und Forschungsergebnisse mit den drei Modulen beliebig verknüpft werden.

Abhängig von der genutzten Datenquelle können beispielsweise für definierte Zeiträume alle Transporte (Bahn, Binnenschiff, Seeverkehr und Straße) von und nach Deutschland sowie Verflechtungen innerhalb Deutschlands ausgewiesen werden. Differenziert werden die Transporte auf Ebene der Stadt- und Landkreise nach 81 Gütergruppen (NST 2007) bzw. 52 Güterhauptgruppen (NST/R). Dabei benutzt TraViMo für den Straßengüterverkehr ein heruntergebrochenes Schätzmodell, da nicht jeder einzelne Lkw-Transport statistisch erfasst werden kann. Der Aussagegehalt dieses Schätzansatzes wird durch weitere Daten, Befragungen und Plausibilitätsprüfungen verbessert und kann durch regionale Verkehrsstromanalysen vor Ort angepasst werden.

TraViMo ermöglicht auch Analysen im Beriech des Personenverkehrs. Auf Grundlage der Verflechtungsprognose 2030 können Aussagen darüber getroffen werden, welches Verkehrsmittel (Bahn, Bus/ÖSPV, Fahrrad, Fußweg, Luftverkehr, MIV) zu welchem Zweck (Ausbildung, Beruf, Einkauf, Geschäft, Privat, Urlaub) genutzt wird. Die räumliche Differenzierung in Deutschland erfolgt hier auf Kreisebene.

Beispiel Modul 01 – Verflechtungsprognose 2030

Die Verkehrsverflechtungsprognose 2030 hat sich in den letzten Jahren zu einer wichtigen Datengrundlage für wissenschaftliche Gutachten entwickelt. Allein die für Deutschland relevanten Daten zum Personenverkehr für die Jahre 2010 und 2030 umfassen insgesamt 22 Millionen Datensätze. Ein einzelner Datensatz besteht aus der Information in welchem Jahr, von wo nach wo, mit welchem Verkehrsmittel und zu welchem Verkehrszweck wie viele Fahrten durchgeführt worden sind bzw. in der Zukunft durchgeführt werden. Die Abbildung 1 visualisiert flächenhaft für Deutschland die Veränderung des Personenverkehrs zwischen 2010 und 2030 in Prozent auf Kreisebene.

Die Karte zeigt das Wachstum des Personenverkehrs auf Kreisebene zwischen den Jahren 2010 und 2030. Verschiedene Filterungsmöglichkeiten wie z.B. Verkehrsmittel oder Fahrzweck werden angezeigt. Veränderung des Personenverkehrs 2010/2030 in Prozent in DeutschlandAbbildung 1: Veränderung des Personenverkehrs 2010/2030 in Prozent in Deutschland Quelle: BBSR, TraViMo, 2018

Während blau gekennzeichnete Flächen einen Rückgang des Transportaufkommens zeigen, sind rote Flächen ein Ausdruck für positives Wachstum. Wenn sich der Mauszeiger auf einer bestimmten Region befindet, werden automatisch die dazugehörigen Werte angezeigt. In der kreisfreien Stadt Münster steigt das Transportaufkommen im Personenverkehr um insgesamt 1,62 Prozent im betrachteten Zeitraum. Durch Auswahl des Verkehrsmittels "Rad" zeigt sich, dass der Fahrradverkehr mit 2,21 Prozent im Vergleich zum Gesamtaufkommen überdurchschnittlich steigt. Die in der Abbildung 1 dargestellten Filterfunktionen zeigen das große Spektrum der Analysemöglichkeiten.

Alle Daten des Personenverkehrs können auch linienhaft auf einer Karte dargestellt werden. Zudem können Balken- und Liniendiagramme sowie Tabellen abgerufen werden. Alle für den Personenverkehr beschriebenen Visualisierungsmöglichkeiten bestehen auch für den Güterverkehr. Durch die unterschiedlichen Attribute des Datensatzes ergeben sich hier jedoch andere Filtermöglichkeiten. Diese werden im Folgenden an einem typischen Beispiel einer mehrgliederigen Transportkette mit unterschiedlichen Verkehrsträgern erläutert. Bei dieser Art des Transportes handelt es sich um kombinierten Verkehr (KV).

Ein KV-Transport besteht in der Regel aus einem Vorlauf, Hauptlauf und Nachlauf. Abbildung 2 stellt dies beispielhaft für die Verkehre zwischen den Terminals München-Riem und Köln-Eifeltor dar. Aus der Umgebung werden per Lkw Güter zum Terminal München-Riem befördert. Dort werden sie auf die Schiene verladen und weiter zum Terminal Köln-Eifeltor transportiert. Von dort aus werden sie per Lkw in der Region verteilt. Insgesamt können durch die Auswahl eines bestimmen Quell- und Zielterminals Strukturen identifiziert und mengenmäßig bewertet werden.

Gezeigt wird der Ausschnitt einer Deutschlandkarte, in der die Strecke München-Köln im Mittelpunkt steht. Durch eine grüne Linie wird der Eisenbahntransport gekennzeichnet. Die Lkw-Transporte am Start- und Zielort sind durch rote Linien visualisiert. Darstellung des KV von München-Riem nach Köln-Eifeltor im Jahr 2010 auf Basis der VerkehrsverflechtungsprognoseAbbildung 2: Darstellung des KV von München-Riem nach Köln-Eifeltor im Jahr 2010 auf Basis der Verkehrsverflechtungsprognose Quelle: BBSR, TraViMo, 2018

Mit TraViMo ist es möglich, zu überprüfen, welche Gütergruppen durch KV überhaupt transportiert werden. Massengüter wie Steinkohle oder Erze eignen sich nicht für den KV-Transport, sodass auf der hier betrachteten Relation keine derartigen Beförderungsvorgänge auftreten.

Mit den aufbereiteten Verflechtungen des Güterverkehrs können regionale Wirtschaftsstrukturen aufgezeigt werden. Eine große Raffinerie erzeugt bestimmte Güterströme, die regional und verkehrsträgerspezifisch ausgewertet werden können. Die dargestellten Luftlinienverbindungen lassen Strukturen und Entwicklungen erkennen. Hilfreich wäre jedoch auch, die genutzte Verkehrsinfrastruktur für bestimmte Transporte identifizieren zu können. Dies ist jedoch nur möglich, wenn Umlegungsdaten vorliegen.

Beispiel Modul 02 – Umlegung auf Basis der Verflechtungsprognose

Die bisher genutzten Verkehrsverflechtungsdaten bestehen aus einer Quelle und einem Ziel. Die Verkehrsumlegung bestimmt, über welche Route der betrachtete Transportstrom abgewickelt wird. Eine Umlegung auf das Schienen-, Straßen- oder Binnenschifffahrtsnetz sollte möglichst realitätsnah erfolgen. Verkehrsträgerspezifisches Hintergrundwissen verknüpft sich hier mit weiteren Datenquellen für die Kalibrierung der Umlegung.

Die hier verwendeten Umlegungsdaten basieren auf der Verkehrsverflechtungsprognose 2030 und liefern Informationen über die Routen im Schienen- und Straßengüterverkehr sowie für die Binnenschifffahrt. Beim vereinfachten Verfahren für die Verkehrsträger Straße und Binnenschifffahrt steht das Kriterium Transportzeit im Mittelpunkt. Für die Schiene hingegen wurde eine detaillierte Umlegung durchgeführt.

Das folgende Beispiel nimmt den Kreis Emden mit seinem Seehafen genauer in den Blick. Neben einer reinen Transportstromanalyse wird auch die volkswirtschaftliche Bedeutung bestimmter Branchen für den Kreis herausgearbeitet. Abbildung 3 zeigt die mengenmäßig wichtigsten Routen. Wichtige Quell- oder Zielorte können durch eine separate Betrachtung grafisch identifiziert werden.

Die Karte zeigt alle Verkehrsströme von und nach Emden, farblich differenziert nach den drei Verkehrsträgern Binnenschiff, Schiene und Straße und in der Dicke der Linien durch die Transportmenge bestimmt. Empfang und Versand des Kreises Emden im Jahr 2010 in Tonnen differenziert nach VerkehrsträgernAbbildung 3: Empfang und Versand des Kreises Emden im Jahr 2010 in Tonnen differenziert nach Verkehrsträgern Quelle: BBSR, TraViMo, 2018

Die volkswirtschaftliche Analyse der Transportströme ergänzt die mengenmäßige Betrachtung um branchenspezifische Besonderheiten für eine Region. Emden ist als Im- und Exportdrehscheibe für die Fahrzeugindustrie volkswirtschaftlich ein bedeutender Standort. Abbildung 4 stellt die wichtigsten Quell- und Zielregionen des Kreises Emden im Jahr 2010 kartografisch dar.

Um nur die volkswirtschaftlich wichtigsten Routen zu identifizieren, wurde bei der Bruttowertschöpfung (BWS) ein Filter in Höhe von 80 Millionen Euro gesetzt. Die farbliche Differenzierung nach Gütergruppen verdeutlicht den hohen gesamtwirtschaftlichen Stellenwert der Fahrzeugindustrie im Vergleich zu den anderen Gütergruppen. Die braunen Linien markieren die Relationen zu wichtigen Produktionsstandorten der Kraftfahrzeugindustrie. So werden beispielsweise die in Leipzig produzierten und für den Export bestimmten Fahrzeuge der Firma Porsche per Bahn zum Seehafen nach Emden transportiert. Viele weitere Werke des Volkswagen-Konzerns verschiffen ihre Neufahrzeuge ebenfalls über den Nordseehafen Emden.

Die Karte zeigt alle Verkehrsströme von und nach Emden, farblich differenziert nach den Gütergruppen (NST 2007). Die Dicke der Linien gibt die Bruttowertschöpfung in Mrd. € an. Wichtige Quell- und Zielregionen des Kreises Emden im Jahr 2010 auf Basis der BWS in Euro differenziert nach GütergruppenAbbildung 4: Wichtige Quell- und Zielregionen des Kreises Emden im Jahr 2010 auf Basis der BWS in Euro differenziert nach Gütergruppen Quelle: BBSR, TraViMo, 2018

Beispiel Modul 03 – Verkehrsleistungsstatistiken

Bildet man alle Transportströme aus dem Jahr 2010 mit der Verkehrsleistungsstatistik ab, dann entsteht eine Karte, in der kaum Strukturen zu erkennen sind. Durch die Verwendung eines Filters in Höhe von einer Millionen Tonnen Jahresaufkommen können jedoch wichtige Relationen identifiziert werden (vgl. Abbildung 5). So fanden beispielsweise im Jahr 2010 signifikante Rohöltransporte von Nigeria nach Oldenburg per Seeverkehr statt.

Die Karte zeigt das Transportaufkommen auf Basis der Verkehrsleistungsstatistik, farblich differenziert nach den drei Verkehrsträgern Bahn, Binnenschiff und Seeverkehr. Die Dicke der Linien wird durch die Transportmenge bestimmt. Darstellung der Transportströme ab einem Jahresaufkommen von einer Million Tonnen im Jahr 2010 auf Basis der VerkehrsleistungsstatistikAbbildung 5: Darstellung der Transportströme ab einem Jahresaufkommen von einer Million Tonnen im Jahr 2010 auf Basis der Verkehrsleistungsstatistik Quelle: BBSR, TraViMo, 2018

Zusatzinformationen

Kontakt

Dr. Bernd Buthe
Referat I5 - Digitale Stadt, Risikovorsorge und Verkehr
Tel.: +49 228 99401-2332

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