Technologien + Informationssysteme 28 INTERNATIO NALES VERKEHRSWESEN (62) 1+2/ 2010 Wencke Krause / Sten Ruppe Multimodales Routing Umsetzung und Einfluss eines Routing-Systems D er grundlegende Zweck von Verkehrsinformationsdiensten ist es, Einzelpersonen durch passende Verkehrsinformationen in Abhängigkeit von der Verkehrssituation und den persönlichen Präferenzen optimal zu routen. Daraus ergibt sich als zentrale Forschungsfrage: Welche Wirkung hat die Nutzung eines Verkehrsinformationsdienstes auf das Verkehrsverhalten? Die Analyse dieser Frage war Schwerpunkt der Begleitforschung in dem vom BMBF/ BMWi geförderten Forschungsprojektes O RINO KO . Als eine von mehreren Anwendungen, die eine Fusion unterschiedlicher verkehrsrelevanter Daten zum Ziel hatten, wurde dort ein Multimodaler Routing-Dienst aufgesetzt und hinsichtlich seiner Nutzbarkeit und Nutzung getestet. Der Dienst richtet sich sowohl an Nutzer des Motorisierten Individualverkehrs (MIV) als auch des Ö ffentlichen Personennahverkehrs (Ö PNV). Zusätzlich kann sich der MIV-Nutzer über Umsteigemöglichkeiten zum Ö PNV informieren. Im Folgenden wird dargestellt, wie das Multimodale Routing-System umgesetzt wurde und wie die technische Umsetzung und die Auswirkungen dieses Systems auf das Verkehrsverhalten der Nutzer evaluiert wurden. D ie Autoren W encke Krause, Institut für Verkehrsforschung (IVF), Wencke.Krause@dlr.de, Sten Ruppe, Institut für Verkehrssystemtechnik (ITS), Sten.Ruppe@dlr.de, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Rutherfordstr. 2, 12489 Berlin Das M ultimodale Routing-System Basis-System Das in O RINO KO entwickelte Multimodale Routing-System setzt auf ein vom DLR existierendes monomodales Routing System für den MIV auf. Das Basis-System besteht hauptsächlich aus zwei Komponenten, der Client-Anwendung und dem Routing-Server. Die Client-Anwendung ist eine einfache Navigationssoftware, die für mobile Endgeräte entwickelt wurde. Die Implementierung erfolgte in JAVA. 1 Die Client-Anwendung kann als O ffboard-System kla ssifiziert werden, d. h. auf dem Server werden sowohl die Routenberechnungen durchgeführt als auch Verkehrs- und Netzdaten zur Verfügung ge stellt. Für die Routenberechnung werden aktuelle und historische Verkehrsdaten verwendet, die vornehmlich aus proze ssierten Floating Car Data von Taxis [Mieth et al. (2004), Schäfer et al. (2002)] stammen. Die Routen können sowohl pre-trip als auch on-trip berechnet werden. Die s bedeutet für den Nutzer, da ss sowohl vor als auch während der Fahrt eine Route ba sierend auf aktuellen Verkehrsinformationen ausgegeben wird. Das Routing ist im Basis-System auf den Motorisierten Individualverkehr beschränkt und kann nur in den Städten erfolgen, in denen das DLR einen Routing-Server betreibt. Systemaufbau Innerhalb des Forschungsprojektes O RI- NO KO wurde das existierende System um die folgenden Funktionalitäten zu einem Multimodalen Routing System [Ruppe (2006)] erweitert: Unterstützung der Anwender bei der Routenwahl für den Ö ffentlichen Personennahverkehr (Ö PNV) Hinweis für die MIV-Nutzer auf Umsteigemöglichkeiten zum Ö PNV durch eine intermodale Routenplanung (MIV- Ö PNV) Möglichkeit des Zugriffs auf aktuelle Verkehrskamerabilder von bestimmten Kreuzungen. Daraus ergibt sich aus inhaltlicher Sicht folgender allgemeiner Systemaufbau (siehe Abbildung 1). ÖPNV-Routing Das integrierte Ö PNV-Routing baut auf einen vom Projektpartner zur Verfügung gestellten Routing-Service auf. Der Zugriff auf den Routing-Dienst erfolgt über eine Web-Service-Schnittstelle. Die berechnete Ö PNV-Route beruht auf zeitnahen Verkehrsinformationen, d. h. aktualisierte Fahrplanänderungen werden berücksichtigt, während kurzfristige Störereignisse, die noch nicht in die Fahrplanänderung aufgenommen sind, gewöhnlich nicht berücksichtigt werden. Intermodales Routing Das intermodale Routing berechnet kombinierte Routen für den MIV und den Ö PNV. Für alle Berechnungen werden Informationen über die aktuelle Verkehrslage berücksichtigt. Den im Folgenden beschriebenen Prozess veranschaulicht Abbildung 2. Wird eine Routing-Anfrage vom Nutzer gestellt, werden die Start- und Zieladresse in geografische Koordinaten (WGS84) georeferenziert und eine Referenzroute für den MIV berechnet. Im zweiten Schritt werden alle für die Route relevanten Umsteigepunkte gesucht. Da in einer Region sehr viele Umsteigepunkte existieren können, muss dieser Algorithmus sehr effektiv sein, das heißt einfach und schnell. Ein möglicher Ansatz wäre, die berechnete MIV- Route zu untersuchen und zu überprüfen, ob sich Umsteigepunkte in einem definierten Bereich befinden. Dieser Ansatz hat bei längeren Routen eine zu hohe Anzahl von Vergleichen und wird zu stark von der berechneten MIV-Route beeinflusst. Statt- Abb. 1: Allgemeiner Systemaufbau (aus Sicht des Dienstes und der Instrumente) Technologien + Informationssysteme 29 INTERNATIO NALES VERKEHRSWESEN (62) 1+2/ 2010 dessen wurde ein sehr einfacher Algorithmus zum Finden der relevanten Umsteigepunkte verwendet (vgl. Abbildung 2.3). Dieser berücksichtigt die kürzeste Strecke (Luftlinie) zwischen der Start- und der Zieladresse (s 1 ), zwischen der Startadresse und dem Umsteigepunkt (s 2 ) sowie zwischen dem Umsteigepunkt und der Zieladresse (s 3 ). Dabei darf das Verhältnis zwischen (s 2 +s 3 ) und (s 1 ) einen festgelegten Abweichungsfaktor f a ( ∀ f a ∈ R ≥ 1, siehe (1)) nicht überschreiten [Ruppe/ Krause et al. (2008)]: s 2 + s 3 ≤ f a s 1 (1) Für den Feldtest wurden alle Umsteigepunkte mit einem Initialwert f a = 1.5 für die Berechnung von intermodalen Routen berücksichtigt. Um den Algorithmus zu beschleunigen, werden die Entfernungen zwischen den geographischen Positionen mit einer bestehenden Methode 2 approximiert berechnet. Weiterhin werden alle Umsteigepunkte nicht jedes Mal neu angefordert, sondern temporär gespeichert und periodisch aktualisiert. Im vierten Schritt werden für die ermittelten Umsteigepunkte MIV-Routen vom Startpunkt zum Umsteigepunkt berechnet. Mit der ermittelten Ankunftszeit am Umsteigepunkt kann eine anschließende Ö PNV-Route berechnet werden. Eine Umsteigezeit, festgelegt für jeden Umsteigepunkt, und ein zusätzlicher Zeitpuffer, festgelegt durch den Benutzer, wird der Ankunftszeit am Umsteigepunkt hinzugefügt, so dass sich eine neue Startzeit ergibt. Für jeden Umsteigepunkt werden beide Teilrouten - MIV und Ö PNV - anschließend zu einer kombinierten Route zusammengefasst. Alle kombinierten Routen werden sortiert nach ihrer Reisezeit. Im letzten Schritt wird die kombinierte Route mit der kürzesten Fahrzeit und für Vergleichszwecke die Referenzroute zum Gerät des Endnutzers zurückgesendet. Verkehrskamerabilder Eine Erweiterung des Systems stellt die Bereitstellung von aktualisierten Videobildern von Verkehrskameras dar. Die Integration von Video-Snapshots von ausgewählten neuralgischen Verkehrsknoten ermöglicht es dem Nutzer, sich über die aktuelle Verkehrslage zu informieren und sich danach für eine Route zu entscheiden. Eine Suchfunktion für Verkehrskameras, verknüpft mit ausgewählter Route, Adressenfunktion und einer Favoritenliste, erhöht die Benutzerfreundlichkeit der Client-Software. Vollständiger Systemaufbau Das Konzept und die Architektur des Systems sind in Abbildung 3 dargestellt. Das Routing und die ermittelten Verkehrszustände basieren auf Daten, die von unterschiedlichen Partnern im Rahmen des Forschungsprojekts geliefert werden. Das Multimodale Routing-System wurde für den urbanen Verkehrsraum Nürnberg entwickelt, ist aber hinsichtlich seiner Übertragbarkeit bzw. Skalierbarkeit auf andere Regionen auf Grund seiner Modularität nicht eingeschränkt. Das Evaluierungskonzept Das Konzept zur Evaluierung der in O RI- NO KO entwickelten mobilen Verkehrsinformationsdienste sah vor, Akzeptanzbedingungen und Nutzungserfordernisse sowie den Befolgungsgrad und damit die Wirkung der Dienste zu analysieren. Ausgangspunkt der Konzeptentwicklung war die grundsätzliche Intention von Verkehrsinformationsdiensten, Individuen durch angemessene Verkehrsinformationen in Abhängigkeit von der verkehrlichen Situation und den persönlichen Präferenzen optimal zu routen . Die derzeit nachweisbare Diskrepanz zwischen Bekanntheit und Nutzung von Verkehrsinformationsdiensten weist auf eine geringe Nutzerakzeptanz hin [Franken/ Lenz (2004); Wermuth (2003)]. Zur Klärung der Frage, wie die Nutzerakzeptanz und somit der Nutzungsgrad eines mobilen Verkehrsinformationsdienstes für potenzielle Nutzer erhöht werden kann, wurden deshalb zunächst die Anforderungen an einen solchen Dienst mittels „ Fokusgruppen“ ermittelt (siehe Abbildung 4). Innerhalb der Fokusgruppe sollten folgende Fragen beantwortet werden [Franken/ Lenz (2007)]: Welche Verkehrsinformationen werden zu welchem Zeitpunkt bzw. in welcher Situation benötigt? Was erwartet der Verkehrsteilnehmer von einem solchen Dienst? Die Ergebnisse führten zu einer Bewertung und Modifizierung des Konzeptes „ Multimodales Routing“ und zur nutzerangepassten Umsetzung des Dienstes [Ruppe/ Krause et al. (2008) ]. Nachfolgend wurden die Nutzer erneut in den Entwicklungsprozess eingebunden, indem sie in einer weiteren Feldphase den Dienst testeten. Ziel war es, die Nutzbarkeit des Dienstes und seine Wirkungsweise auf das Verkehrsverhalten der Nutzer zu analysieren. Um gruppenspezifische Unterschiede angemessen zu berücksichtigen, wurden bei der Analyse drei unterschiedliche Nut- Abb. 2: Beispiele einer multimodalen Routenberechnung Abb. 3: Konzept und Architektur des M ultimodalen Routing-Systems Technologien + Informationssysteme 30 INTERNATIO NALES VERKEHRSWESEN (62) 1+2/ 2010 zergruppen ausgewählt, bei denen davon ausgegangen wurde, dass diese auch unterschiedliche Anforderungen an den Dienst stellen würden. Als Nutzergruppen wurden „ Junge Berufstätige“ , „ Taxifahrer“ und „ Dienstleister“ benannt. Während der zweiwöchigen Feldphase sollte jeder Teilnehmer unabhängig davon, ob der Dienst genutzt wurde oder nicht, alle getätigten Wege mittels des Kurzfragebogens auf dem PDA bewerten und erläutern. Insgesamt wurde der elektronische Fragebogen von den Teilnehmern für 346 Wege beantwortet. Für die einzelnen Wege lassen sich somit Aussagen zu den genutzten Funktionen des Dienstes und zur Akzeptanz der zur Verfügung gestellten Verkehrsinformationen treffen. Abschließend wurde der Dienst „ Multimodales Routing“ mittels Gruppendiskussionen mit den Testpersonen evaluiert und der potenzielle Einfluss der Dienstnutzung auf das Verkehrsverhalten ermittelt. Im Folgenden werden zunächst die drei wesentlichen Elemente der methodischen Herangehensweise - Gruppendiskussion, Befragung und Elektronisches Wegetagebuch - vorgestellt. Gruppendiskussion Um sowohl die Anforderungen an einen Dienst zu ermitteln als auch subjektive Erfahrungen und Einstellungen der potenziellen Nutzer zu analysieren, wurden Gruppendiskussionen durchgeführt. Wie bereits oben beschrieben (siehe auch Abbildung 4) wurden zunächst die Anforderungen an den Dienst des Multimodalen Routings ermittelt. Bei Planung, Entwurf und Verbesserung neuer Produkte werden Gruppendiskussionen als „ nützliches, vorbereitendes bzw. exploratives Tool“ [Morgan 1988, S. 10] angesehen. Die zweite Gruppendiskussion fand in zeitnahem Anschluss an die Feldphase statt, um die subjektiven Erfahrungen und Einstellungen der potenziellen Nutzer mit dem Dienst festzuhalten. Die Methode der Gruppendiskussion wurde auch hier gewählt, da die Einstellung von Personen nicht ausschließlich durch quantitative Methoden erfasst werden kann. Jede Gruppe wurde einzeln befragt. Pro Gruppendiskussion nahmen drei bis sechs Testpersonen teil. Diese Gruppengröße entspricht der in der Literatur für eine Gruppendiskussion empfohlenen (vgl. Mangold 1973, S. 229). Ziel der Gruppendiskussion war es, den Dienst gemeinsam mit den Teilnehmern zu evaluieren und die sich ergebenden Wirkungen im Verkehrsverhalten abzuschätzen. Zusätzlich konnten damit die Gründe einer Nutzung bzw. Nicht-Nutzung des Dienstes, aber auch seiner Befolgung bzw. Nicht-Befolgung detailliert analysiert werden [vgl. Ruppe et al. (2008), S. 3 ff]. Befragung Im Vorfeld des Feldtests haben die Teilnehmer einen Kurzfragebogen beantwortet. Durch diesen ließen sich u. a. Rückschlüsse auf den soziodemographischen Hintergrund der Feldtestteilnehmer ziehen. Zudem konnte bereits durch die gestellten Fragen der Umgang der Nutzer mit Verkehrsinformationen und technischen Geräten ermittelt werden. Ein weiterer Grund dieser Vorabbefragung war es herauszufinden, in welchem Maße bereits Möglichkeiten zur Erlangung von Verkehrsinformationen bekannt sind und inwiefern diese bereits genutzt werden. Elektronisches Wegetagebuch Während der Feldphase beantworteten die Nutzer täglich einen elektronischen Fragebogen (siehe Abbildung 5) auf dem PDA. Dieser Fragebogen war angelehnt an das Wegetagebuch der Studie „ Mobilität in Deutschland“ (MiD) aus dem Jahr 2002 (http: / / www.mid2002.de). Die aufgezeichneten Positionsdaten wurden auf eine digitale Karte projiziert und dem Nutzer innerhalb des Fragebogens zur Verfügung gestellt, so dass die gestellten Fragen im direkten Zusammenhang zu den jeweils zurückgelegten Wegen beantworten werden konnten. Durch die Kombination der Positionsdaten mit der Befragung war es möglich, den Einfluss des Multimodalen Routing-Systems auf das Verkehrsverhalten detailliert zu analysieren. Bei der Umfragesoftware handelte es sich um eine in PHP geschriebene Webanwendung, die den gängigen Standards der elektronischen Befragung entspricht (Nutzerdatenerfassung, -speicherung, Filterung, etc.). Auswirkungen auf das Verkehrsverhalten Das Multimodale Routing-System dient der Unterstützung des Verkehrsteilnehmers durch eine individuelle Lenkung. Dabei wird davon ausgegangen, dass verbesserte Informiertheit über den Verkehr (Routenhinweise, Verkehrsmittelangebot, Verkehrslage etc.) die individuelle Verkehrsnachfrage beeinflusst und damit auch Auswirkungen auf das Gesamtsystem haben kann. Der Befolgungsgrad spielt dabei ebenso eine Rolle wie die Gründe für die Nichtbefolgung der Empfehlungen und Hinweise [Ruppe et al. (2008)]. Zur Analyse des Einflusses des Multimodalen Routings auf das individuelle Verkehrsverhalten wurde im Frühjahr 2008 ein zweiwöchiger Feldtest mit 18 Nutzern durchgeführt. Für diesen Feldtest wurden drei verschiedene Gruppen von Nutzern akquiriert, um neben der privaten Nutzung des Dienstes auch die Nutzung im beruflichen Kontext zu untersuchen: Junge Berufstätige (Privatpersonen, 25 - 40 Jahre alt) Dienstleister (Monteure, Wartungsmitarbeiter etc.) Taxifahrer. Während der Feldphase hatten alle Teilnehmer das Multimodale Routing auf einem PDA zur freien Nutzung zur Verfügung, und es wurden die Positionsdaten der Nutzer - unabhängig von der Nutzung des Dienstes - mit ihrer Einwilligung kontinuierlich aufgezeichnet. Die anhand der Positionsdaten aufgezeichneten Wege wurden den Teilnehmern Abb. 4: Evaluierungskonzept Abb. 5: Abfragen des auf dem PDA umgesetzten Wegetagebuches Technologien + Informationssysteme 31 INTERNATIO NALES VERKEHRSWESEN (62) 1+2/ 2010 ten Wegen die Nutzung eines derartigen Dienstes als sehr positiv bewertet wurde und gleichzeitig dieser Personenkreis auch zeigte sich, dass anhand von aktuellen und jederzeit verfügbaren Verkehrsinformationen hier nicht nur auf nicht-habitualisierinnerhalb des elektronischen Fragebogens auf dem PDA dargestellt. Für jeden dieser Wege sollten im direkten Zusammenhang Fragen beantworten werden. Ausgewählte Ergebnisse Insgesamt beantworteten die Teilnehmer den elektronischen Fragebogen für 346 Wege. Für die einzelnen Wege lassen sich somit Aussagen zu den genutzten Funktionen und der Akzeptanz der zur Verfügung stehenden Verkehrsinformationen treffen. Die Auswertung zeigte, dass die Verkehrskameras durch die Testpersonen nicht verwendet wurden (siehe Abbildung 6). Im Rahmen der Gruppendiskussionen, die nach dem Feldtest stattfanden, stellte sich heraus, dass entlang der von den Teilnehmern verwendeten Routen meist gar keine Verkehrskameras vorhanden waren und damit das Interesse an der Kameranutzung auch sehr gering war. Das Ö PNV-Routing wurde in erster Linie von den Jungen Berufstätigen genutzt, und am häufigsten wurde das Routing für die Autofahrt verwendet. Bereits an dieser Stelle zeigt sich, dass vor allem in der Gruppe der „ Jungen Berufstätigen“ das Potenzial für die Nutzung eines Multimodalen Dienstes vorhanden ist. Auf 129 der insgesamt 346 Wege wurde der Routing-Dienst verwendet. Dies entspricht einem Nutzungsgrad von 37 % . In 60 % der Nutzungsfälle wurde der Dienst dann tatsächlich befolgt. Abbildung 7 zeigt die Dienstbefolgung entsprechend der Testgruppenzugehörigkeit, die bei den „ Jungen Berufstätigen“ besonders hoch ausfällt. Bemerkenswert ist, dass auch Taxifahrer als Berufskraftfahrer den Dienstempfehlungen in der Mehrzahl der Fälle durchaus folgen. Der hohe Befolgungsanteil des Dienstes lässt sich auch auf die Zufriedenheit der Teilnehmer mit den Dienstanweisungen zurückführen. Für die 129 Wege, auf denen der Dienst verwendet worden ist, wurde für mehr als 80 % der Wege von den Teilnehmern angegeben, dass sie die Angaben des Dienstes mit sehr zufrieden bis befriedigend bewerten. Insgesamt ließ sich anhand der Auswertungen feststellen, dass die „ Jungen Berufstätigen“ die größte Aufgeschlossenheit gegenüber der Möglichkeit zur Nutzung multimodaler Dienste aufweisen. Dies bestätigte auch die anschließende Gruppendiskussion. Es zeigte sich zudem, dass dann, wenn der Dienst nicht genutzt wurde, die genaue Kenntnis des Weges bzw. ein gewohnheitsmäßiges Zurücklegen des Weges der Grund für die Nicht-Nutzung war (vgl. Abbildung 8). Dies bedeutet, dass auf Routen, wie z. B. dem Weg zur Arbeit, die bereits bekannt sind und häufig durchgeführt werden, ein solcher Dienst seltener Verwendung findet. Vor dem Hintergrund der Gruppendiskussion kann auch festgestellt werden, dass die Nutzung eines multimodalen Dienstes Auswirkungen auf das Mobilitätsverhalten von Personen haben kann. Vor allem in der Gruppe der „ Jungen Berufstätigen“ Abb. 6: Anzahl der Wege, bei denen die unterschiedlichen Funktionen des Dienstes „M ultimodales Routing“ genutzt wurde. Abb. 7: Dienstbefolgung bei Nutzung des Dienstes Abb. 8: Anzahl der Nennungen der Gründe für Nicht-Nutzung nach Gruppenzugehörigkeit