Diplomarbeit von Michael Düsterwald

Analyse von Zeitreihen und Rhythmen des Verkehrsverhaltens auf der Ebene von Personengruppen und Einzelpersonen

Bearbeiter: cand.-Ing. Michael Düsterwald
Betreuer: Dipl.-Ing. Thomas Wehmeier
Aachen, im Januar 2001

Kurzfassung

Die Verkehrsplanung dient unter anderem zur Entscheidungshilfe bei Maßnahmen zur Verkehrsbeeinflussung. Für eine optimale Verkehrsbeeinflussung sind genaue Kenntnisse über das Verkehrsverhalten von Personengruppen nötig. Analysen des Verkehrsverhaltens in Abhängigkeit von der Zeit führen zur Identifikation von Stabilität (u.a. Rhythmen) und Variabilität. Die "Zeitreihenanalyse" bietet eine Möglichkeit, Rhythmen im Verkehrsverhalten mathematisch zu untersuchen. In dieser Arbeit wird untersucht, wie geeignet die "Zeitreihenanalyse" zur Identifikation von Rhythmen ist. Schwerpunkte wurden auf die Zeitreihenanalyse mittels ARIMA Modellen und auf die Untersuchung "kurzer" und "synthetischer" Zeitreihen gelegt.

Im Anschluss an eine ausführliche Einführung in die Theorie der Zeitreihenanalyse werden zwei Datensätze mit dieser Methode untersucht.

Aus dem Datensatz der kontinuierlichen Erhebung zum Verkehrsverhalten des Jahres 1989 (KONTIV 89) sind lange "synthetische" Zeitreihen kodierbar. Die Untersuchung dieses Datensatzes mittels der Zeitreihenanalyse ist sehr problematisch. Die Gewichte, die für Hochrechnungen auf das gesamte Jahr 1989 entwickelt wurden, können nicht verwendet werden, was die kodierten Zeitreihen verzerrt. Die Anzahl der befragten Personen pro Tag schwankt sehr stark, z.B. an machen Tagen wurden nur sechs Personen befragt. Personen mit ungewöhnlichen Verkehrsverhalten beeinflussen somit Mittelwerte (aus denen Zeitreihen kodiert werden) an diesen Tagen erheblich. Ein Eliminieren dieser Ausreißer führt zu besser modellierbaren Zeitreihen.

Die Daten der im Rahmen des Mobidrive Projektes stattgefundenen, sechswöchigen Panel-Erhebung waren für die Kodierung "kurzer" Zeitreihen geeignet. Diese Analyse lehnt sich an die vorangegangene an. Somit ist ein Vergleich der Analysen "langer, synthetischer" und "kurzer, nicht synthetischer" Zeitreihen möglich. Die Anzahl der befragten Personen pro Tag ist bei diesem Datensatz auf Grund der Panelerhebung sehr konstant. Dennoch können hier nur Aussagen zu Rhythmen sehr regelmäßiger Variablen gemacht werden, da die kodierbaren Zeitreihen sehr kurz sind und ein Eliminieren der Ausreißer die geringe Anzahl der pro Tag befragten Personen noch mehr verringert.

Ein Indiz für die Qualität der Zeitreihenanalyse ist, dass trotz der Probleme in vielen untersuchten Zeitreihen ein ausgeprägter und plausibler wöchentlicher Rhythmus identifiziert wurde. Wie geeignet die Zeitreihenanalysen ist, Rhythmen im Verkehrsverhalten zu identifizieren, hängt von vielen Parametern ab. Die Qualität des Datensatzes, die Länge der Zeitreihen, die Anzahl der Merkmalsträger pro Zeiteinheit und die Eigenschaften (z.B. Standardabweichung) der Merkmalsträger, beeinflussen die Qualität der Zeitreihenanalyse entscheidend.

Die Übertragbarkeit von Rhythmen "synthetischer" Personengruppen auf Einzelpersonen ist ebenso problematisch wie bei "nicht synthetischen" Personengruppen.

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