Ministerium: BMWI

Förderprogramm: Mobilität und Verkehr

Förderschwerpunkt: Mobilität besser verstehen

Fördervolumen: 639.251 €

Laufzeit: 01.05.2000-30.04.2003

Projektbetreuung:

Partner:
Gerhard-Mercator-Universität Duisburg
Physik von Transport und Verkehr
Prof. Dr. Michael Schreckenberg
Forsthausweg 2
47057 Duisburg
Tel.: 0203/379-35-52
schreckenberg[at]uni-duisburg.de

Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Laboratorium für Experimentelle Wirtschaftsforschung
Forschungskoordinator:
Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Reinhard Selten
Adenauerallee 24-42
53113 Bonn
Tel.: 0228/73-91-92
rselten[at]uni-bonn.de

Aufgabe und Ziel:
Das Forschungsprogramm "Mobilität und Verkehr" geht davon aus, dass durch das Entwicklungstempo der Informationstechnologien auch die Leistungsfähigkeit der Modellierungs-, Simulations- und Prognosewerkzeuge im Verkehrsbereich gesteigert wird. Die Anwendung dieser Werkzeuge führt zu erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen bei Verkehrsplanung, Verkehrsleitung, -steuerung und
-information, wenn bei den weiteren Entwicklungen neben den technologischen Qualitätssprüngen auch die informationsbedingten Verhaltensänderungen einzelner Verkehrsteilnehmer bzw. -gruppen und deren Auswirkungen auf den Gesamtverkehr berücksichtigt werden.

Das Projekt SURVIVE untersucht diese Zusammenhänge (die Wirksamkeit technischer Lösungen – hier Verkehrsinformationen – bzgl. der verschiedenen Entscheidungsmuster von Verkehrsteilnehmern) experimentell, um die Akzeptanz und die Effekte verkehrlicher Maßnahmen – hier Verkehrsprognosen – bereits im Vorfeld ihres Einsatzes abschätzen zu können. Das Ergebnis kann in vorhandenen bzw. noch zu entwickelnden Simulationswerkzeugen eingesetzt werden und ist daher für die Verkehrsplanung und deren Prognoseinstrumentarien ein wertvoller Baustein.

Ziel des Projekts ist, das Verhalten von Verkehrsteilnehmern als Theorie zu entwickeln, die sich experimentell aus unterschiedlichen Motivationen, Typisierungen und Lernprozessen von Personen in Bezug auf Verkehrsinformationen und Routenwahl ergibt. Diese Erkenntnisse werden in ein Modell umgesetzt, das die einzelnen Fahrer in ihrem typischen Verhalten und in ihrer Wechselwirkung mit anderen Verkehrsteilnehmern abbilden kann (Multi-Agenten-Modell). Die Simulation dieses Modells (mit Hilfe des bereits entwickelten Zellularautomaten) soll dann Aufschluss über die Verkehrsbelastung großer Straßennetzwerke geben und Verkehrsentwicklungen zeitlich und räumlich realitätsnäher prognostizieren können.

Der Ansatz geht von der individuellen Verhaltensentscheidung des Verkehrsteilnehmers bzgl. aktueller Verkehrsinformationen aus, von der er seine Routenwahl abhängig macht. Sollte eine Typisierung von Entscheidungsmustern aus den Experimenten heraus möglich sein und sind gewisse Lernprozesse aus wiederholten Entscheidungen zu Verkehrssituationen ableitbar, so würde eine Simulation mit diesem Input einen merkbaren Schritt in Richtung detaillierterer Beschreibung des Verkehrsflusses bedeuten. Bisherige Modelle der Simulation (auch der Mikrosimulation) gehen von einer rationalen Entscheidung der Verkehrsteilnehmer zur Routenwahl aus. Für aktualisierte Aussagen zu Verkehrsprognosen sind jedoch auch die Rückkopplungen der Verkehrsteilnehmer auf die Verkehrsinformationen zu berücksichtigen. Die Kenntnis derartiger, über das rationale Verhalten hinausgehende Prozesse soll zu einer Verbesserung von Verkehrszustandprognosen führen.

Der Nachweis der Effektivität eines solchen Ansatzes ist bisher noch nicht erbracht worden. Der Bedarf an weiter verfeinerten und aktualisierten Verkehrs-informationen und -prognosen wird aufgrund zunehmender Verkehrsdichte immer größer; damit steigen auch die Anforderungen an die entsprechenden Simulationswerkzeuge. Mit dem hier vorgestellten, vorrangig wissenschaftlich orientierten, Vorhaben würde eine wesentliche Voraussetzung für die Verbesserung der vorhandenen Modelle geschaffen.

Ergebnis:
Das Forschungsprojekt SURVIVE hatte das Ziel, empirisch gestützte Theorien über die Auswirkung von Verkehrsnachrichten auf das Verhalten der Verkehrs-teilnehmer festzustellen. In den letzten Jahren wurden vermehrt Untersuchungen durchgeführt, wie Autofahrer den Weg auswählen, auf dem sie zu ihrem Ziel gelangen möchten. Allerdings ist bisher wenig darüber bekannt, wie diese Routenwahl durch Verkehrsinformationen beeinflusst wird. Im Rahmen des Projektes wurden Laboratoriumsexperimente durchgeführt, um sich einer Antwort auf diese Frage zu nähern.

Die Experimente fanden im Laboratorium für experimentelle Wirtschaftsforschung der Universität Bonn statt. An einem typischen Experiment nahmen Versuchspersonen teil, die voneinander getrennt an Computerterminals saßen. Sie hatten die Aufgabe, einen von zwei Wegen für eine Fahrt von A nach B auszuwählen. Es gibt eine Hauptstrecke und eine Nebenstrecke. Wie viel Zeit für die Fahrt benötigt wird, hängt von der Anzahl derjenigen ab, die den betreffenden Weg wählen. Je höher diese Anzahl ist, desto größer ist auch die benötigte Zeit. Bei gleicher Belastung ist die Hauptstrecke schneller.

Die Versuchspersonen erhielten Geldauszahlungen, die umso höher sind, je weniger Zeit sie für ihre Fahrt benötigen. Das Experiment erstreckte sich über 200 Runden (=Tage). Nach jeder Runde erfuhr jeder Spieler nur seine Fahrtzeit auf der von ihm gewählten Strecke jedoch nicht den Zusammenhang zwischen Belastung und Fahrtzeit.

Man kann für die experimentelle Situation sehr leicht ein theoretisches Gleichgewicht ausrechnen, bei dem die Fahrtzeiten auf beiden Strecken als gleich groß angenommen werden. In diesem Gleichgewicht wählen mehr Teilnehmer die Haupt- als die Nebenstrecke.

Eine wichtige Frage war, ob dieses Gleichgewicht jemals erreicht wird. Es wäre möglich, dass nach einiger Zeit genau die richtige Zahl der Teilnehmer die Haupt- und Nebenstrecke wählen und sich dann an diesem Zustand nichts ändert. Dies war jedoch nicht der Fall. Es wurden vielmehr bis zum Ende der 200 Perioden Schwankungen um das Gleichgewicht beobachtet. Diese Schwankungen sind jedoch in ihrem Ausmaß beschränkt. Woran lag es, dass es nicht noch zu sehr viel größeren Schwankungen kommt?

Die Antwort auf diese Frage hängt damit zusammen, dass die Versuchspersonen verschiedene Strategien verfolgten. So wechselten z.B. viele ihre Strecke, wenn sie das letzte Mal eine lange Fahrtzeit hatten. Andere aber blieben gerade dann bei ihrer vorigen Wahl, weil sie damit rechneten, dass andere umschwenken werden. Aus den gleichen Gründen wechselten manche Teilnehmer, wenn die Fahrtzeit besonders günstig war. Es gibt also ganz verschiedene Verhaltenstypen. Natürlich gibt es auch Teilnehmer, die manchmal der einen und manchmal der anderen Überlegung folgen. Als nächstes wurden Experimente durchgeführt, in denen jeder Teilnehmer nach jeder Runde nicht nur die eigene Fahrtzeit erfuhr, sondern auch die Fahrtzeit auf der von ihm nicht gewählten Strecke. Auch Informationen über Baustellen wurden zusätzlich eingespeist.

Dabei stellten die Wissenschaftler fest, dass die große Mehrheit der Fahrerinnen und Fahrer in der Hoffnung auf kürzere Fahrzeiten auf Basis ihrer gemachten Erfahrung sehr häufig die Wegstrecke wechseln. Erhielten die Teilnehmer des Experiments jedoch externe Zusatzinformationen über die gesamte Verkehrslage auf der Strecke (Baustellen), nahm die Zahl der notorischen Wechsler stark ab und das Verkehrssystem stabilisierte sich merklich. Ein zunehmendes Wissen über den Gesamtzustand hatte also einen gleichmäßigeren Verkehrsfluss zum Nutzen der einzelnen Verkehrsteilnehmer und der optimalen Ausnutzung der Verkehrsinfrastruktur zur Folge.

Zusammenfassend ist zu sagen, dass die Experimente Erkenntnisse über die Koordinationsmechanismen der Verkehrsteilnehmer lieferten, welche für die Entwicklung von Verkehrsleitstrategien von fundamentaler Bedeutung sind.

Mehr Informationen finden Sie unter der Homepage des Projektes: Survive