Dette papir redegør for opbygningen af en simpel trafikmodel (TIM), som DTU Transport har opstillet for Trafikstyrelsen og Transportministeriet til overordnet foreløbigt at kunne belyse effekter af Time-modellen i diverse scenarier for vej- og baneinfrastrukturen.
&nbsp

Holmblad, Mikal

Danish

Open Access Journals at Aalborg University

TIM: En trafikmodel til belysning af Timemodellen  Mikal Holmblad  Data- og analysspecialist   Modelcenter  Danmarks Tekniske Universitet Institut for Transport Bygningstorvet 116 Vest 2800 Kgs. Lyngby Tlf.  45 25 65 00 Dir.  45 25 65 04 Fax  45 93 65 33  mhb@transport.dtu.dk www.transport.dtu.dk           Indledning  Timemodellen er et centralt element i den politiske aftale ’En grøn transportpolitik’ fra januar 2009. Samtidig er Timemodellen en del af de overordnede målsætninger for udviklingen af hovedbanenettet og for en øget markedsandel for kollektiv transport. Timemodellen omfatter en reduktion af rejsetider-ne på strækningen København-Odense-Århus-Aalborg til én time for hver delstrækning.   Det er derfor nødvendigt at kunne redegøre for det passagermæssige potentiale og kunne belyse ef-fekterne som en sådan banebetjening vil kunne have. Den kommende Landstrafikmodel vil kunne be-lyse disse forhold, men arbejdet med opbygningen af denne er kun netop påbegyndt, og vil for nuvæ-rende ikke kunne bringes i anvendelse.  Dette papir redegør for opbygningen af en simpel trafikmodel (TIM), som DTU Transport har opstillet for Trafikstyrelsen og Transportministeriet til overordnet foreløbigt at kunne belyse effekter af Time-modellen i diverse scenarier for vej- og baneinfrastrukturen.   TIM er opbygget som en meget simpel traditionel makrobaseret 4-trins trafikmodel, hvor turproduktion, turfordeling, transportmiddelvalg beregnes pivot-point korrigeret til en opstillet basismatrice for år 2008. Rutevalget for bane foregår eksogent til modellen og gennemføres af Trafikstyrelsen med mo-dellen VISUM.  Trafikmodelberegninger med modellen indgår i det igangværende arbejde hos Trafikstyrelsen med strategiske analyser og vurderinger af infrastrukturprojekter, heriblandt Timemodellen. Dette papir fo-kuserer derfor alene på de modelmæssige aspekter ved trafikmodellen.   Modelinput  Det datastrukturelle input til TIM udgøres af en basismatrix, samt tidsværdier og udbudsdata for vej- og banetransport med deraf afledte generaliserede omkostninger.  ___________________________________________________ Trafikdage på Aalborg Universitet 2010___________                                                         ISSN 1603-9696_____________________________ ___________                                                                                                   1Basismatrix  Basismatricen er opstillet på baggrund af ca. 40.000 TU observationer for årene 2006-2008. Basisma-tricen er segmenteret efter de gamle kommunegrænser dvs. 271 zoner (i,j), 8 turformål (p): 1 Arbejde, 2 Uddannelse, 3 Hente/Bringe, 4 Indkøb, 5 Besøg, 6 Fritid, 7 Ferie og 8 Erhverv, samt 6 transportmid-ler (m): 1 Bil, 2 Bane & S-tog, 3 Fly, 4 Bus & Metro, 5 Lette trafikanter og 6 Erhvervskøretøjer.  En tur er i basismatricen defineret som en tur(kæde) fra bolig til primærformålet for turen. Ligeledes udgør tilbagetur(kæd)en til boligen også netop én tur. Eksempelvis udgør en pendlerrejse fra bolig til arbejde og tilbage til bolig med eventuelle ærinder, indkøb mv. undervejs derfor 2 ture i alt.   Basismatricen er beregnet med en gravitationsmodel for hvert turformål som en GA-matrix med ud-gangspunkt i en turlængdefordeling og bibetingelser for zonernes produktion og attraktion af ture.  Det samlede antal ture – eller den samlede produktion (eller attraktion) af ture - er for hvert turformål opgjort med opregnede TU-data. Produktionen og attraktionen af disse ture er for det aktuelle turfor-mål herefter fordelt på zonesystemet. Disse antages proportional med variabler, som det fremgår af tabel 1. Eksempelvis er produktionen af arbejdsture fordelt med antal beskæftigede i zonerne, mens attraktionen for arbejdsture er fordelt med antallet arbejdspladser.   Produktionsvariable Attraktionsvariable Arbejde Beskæftigede i 2006 Arbejdspladser i 2006 Uddannelse Befolkning 10-34 år i 2006 Elever på uddannelse og grundskole i 2005 Hente/bringe Børnfamilier i 2006 Elever i grundskole i 2005 Indkøb Husstande i 2006 Detailhandelsansatte i 2006 Besøg Befolkning i 2006 Befolkning i 2006 Fritid Befolkning i 2006 Befolkning i 2006 Ferie Husstande i 2006 By-, sports-, rekreations- og ferieområder i 2006 Erhverv Voksne i 2006 Antal virksomheder i 2006 Tabel 1: Proportionalitetsvariabler for produktion og attraktion af ture.  Turlængdefordelingerne, som er vist i figur 1, er også estimeret for hvert turformål på baggrund af de 40.000 TU-observationer, hvor turlængden er udtrykt ved en generaliseret omkostning for den tilsva-rende tur med bil på vej. ___________________________________________________ Trafikdage på Aalborg Universitet 2010___________                                                         ISSN 1603-9696_____________________________ ___________                                                                                                   200,20,40,60,810 100 200 300 400 500Generaliserede omkostningerKumuleret fordelingArbejdeUddannelseHenteBringeIndkøbBesøgFritidFerieErhverv Figur 1: Kumulerede turlængdefordelinger for modellens 8 turformål Basismatricen segmenteres efter transportmidler afhængigt af afstanden for turen inddelt i afstandsin-tervaller. En sammenhæng mellem transportmiddelvalg og afstand er ligeledes estimeret på baggrund af TU-observationerne. Figur 2 viser denne sammenhæng totalt for alle turformål.    0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2 5 10 15 20 30 40 60 80 100 200 400 600654321 Figur 2: Fordeling transportmiddelvalg og turlængde (km) i afstandsbånd samlet for alle turformål.    Turene med bil og med bane udskilles af matricen og kombineres med en stationsmatrix fra Trafiksty-relsen til en endelig basismatrice for vej og for bane. De overordnede karakteristika for denne er vist i nedenstående tabel 2.   ___________________________________________________ Trafikdage på Aalborg Universitet 2010___________                                                         ISSN 1603-9696_____________________________ ___________                                                                                                   3Turformål Vej Mio. ture Bane Mio. ture I alt Mio. ture Vej Mia. km Bane Mia. km I alt Mia. km Arbejde 588 48 636 11,9 1,3 13,2 Uddannelse 79 6 86 1,5 0,2 1,6 Hente/bringe 214 9 223 1,9 0,1 2,0 Indkøb 511 20 530 7,6 0,7 8,3 Besøg 395 28 423 9,3 1,1 10,3 Fritid 314 19 333 8,2 0,7 8,9 Ferie 80 7 87 3,8 0,4 4,3 Erhverv 45 5 50 2,1 0,3 2,4 I alt 2.226 142 2.368 46,3 4,7 50,9 Tabel 2: Overordnede antal ture og persontransportarbejde i modellens basismatrice for 2008.  Basismatricens antal af ture med bane er 142 mio. som opgjort af Trafikstyrelsen, mens det tilsvaren-de transportarbejde ligger noget i underkanten af de 6,1 mia. km, som Trafikstyrelsen opgør. Dette gælder ligeledes transportarbejdet på vej, hvor antallet af ture svarer til 46 mia. km, også noget i un-derkanten i forhold til det persontransporttransportarbejde på ca. 52-56 mia km på vej, som kan esti-meres på baggrund af Vejdirektoratets biltransportarbejde baseret på synsdata. I projektet har der ikke været ressourcer til for nuværende yderligere at følge op på disse forskelle. Det vurderes desuden, at afvigelserne ikke er kritiske for modellens anvendelse med hensyn til de overordnede relative ændrin-ger.  Generaliserede omkostninger  De generaliserede rejseomkostninger for vej bestemmes på baggrund af et ”alt-eller-intet” rutevalg på vej, hvor den generaliserede rejseomkostning simpelt er bestemt ved:   (1) yijyijypyijp OmkTidVOTC 1111 +⋅=   hvor yijTid 1  er køretiden (uden trængsel) og yijOmk 1  er driftsomkostningen per kilometer.   De generaliserede omkostninger for bane baseres på baneudbudsmatricer beregnet af Trafikstyrel-sen, som beskriver service mellem stationer udtrykt ved takst, køretid, skiftetid og frekvens.  Ved anvendelserne af TIM omsættes udbudsmatricerne til generaliserede rejseomkostninger mellem alle zoner i zonesystemet, idet en banerejse udlægges ”alt-eller-intet” i et pseudo-bimodalt net sam-mensat af den stationsbaserede udbudsmatrice og et multipelt zoneophæng af stationerne via vej til zonecentrene. En anden simplere fremgangsmåde er også benyttet, hvor de generaliserede omkost-ninger mellem stationerne sammenvægtes med faste zoneandele for stationsbenyttelsen i henholds-vis afrejsezonen og destinationszonen. Sidstnævnte metode giver dog ikke mulighed for ændringer i valg af stationer for en tur som følge af ændringer i baneudbuddet.  Den generaliserede omkostning for banetransport  har i TIM nedenstående form:  ___________________________________________________ Trafikdage på Aalborg Universitet 2010___________                                                         ISSN 1603-9696_____________________________ ___________                                                                                                   4 (2) xpyjsyisyijyijypyijp ASCCCOmkTidVOTC ++++⋅= '2222   Tidskomponenten yijTid 2  er en sammenvejning af køretid, skiftetid og frekvens efter et udtryk estime-ret i DATIV-projektet:   (3) −⋅++⋅+⋅+⋅+= )1260(4.012,60min65.15.1 22222 yijyijtransferijtransferijwaitijfreeijyij MinNtttTid νν  Omkostningen yijOmk 2  udgøres af taksten, mens yisC ogyjsC ' er de generaliserede omkostninger for-bundet med til- og frabringer transport. Den alternative specifikke konstant xpASC  er segmenteret ef-ter zone-interne og zone-eksterne ture og kalibreres i modellen for valg af transportmiddel.    Tidsværdier  De anvendte tidsværdier er hentet fra det danske tidsværdistudie DATIV og afhænger dermed af transportmiddel og formål. I DATIV-studiet er tidsværdierne angivet for år 2004. Tidsværdierne er tids-afhængige og omregnes til øvrige år proportionalt til ændringen i bruttonationalproduktet BNP efter ud-trykket:  (4) −⋅+⋅= 11 20042004BNPBNPVOTVOTypmypm ω   hvor proportionalitetsfaktoren er sat til 0,55, som i den engelske trafikmodel.   Bane Vej Arbejde 0,855 1,484 Uddannelse 0,983 1,412 Hente/bringe 0,924 1,254 Indkøb 0,924 1,254 Besøg 0,954 1,371 Fritid 0,954 1,371 Ferie 0,954 1,371 Erhverv 4,738 4,738 Tabel 3: Tidsværdier (2008) i modellen efter turformål og transportmiddel.   ___________________________________________________ Trafikdage på Aalborg Universitet 2010___________                                                         ISSN 1603-9696_____________________________ ___________                                                                                                   5DATIV’s tidsværdier for bil er tillige omregnet fra tidsværdier per bil til tidsværdier per person, idet der gennemsnitligt er antaget 1,12 personer per bil for turformålene Arbejde og Erhverv, mens der for de øvrige antages gennemsnitligt 1,66 personer per bil.   Delmodellerne i TIM  Fremskrivning af turantal  Det samlede antal ture for hvert formål 2008pB i basisåret 2008 er udregnet med TU-data og den givne definition af en tur. Turantallet fremskrives baseret på udviklingen i befolkningen samt en simpel anta-gelse om fastholdelse af den historiske udvikling i turfrekvensen (antal ture per person) opdelt på de 8 turformål.  (5) ⋅⋅= 200820082008pypypyp RRPOPPOPBT   Den historiske udvikling i turfrekvens er estimeret på TU-data for perioden 1994 til 2006.  Turformål Relativ ændring turfrekvens (2008 => 2020) Arbejde - 10 % Uddannelse - 10 % Hente/bringe + 25 % Indkøb + 25 % Besøg + 10 % Fritid + 10 % Ferie + 10 % Erhverv + 170 % Tabel 4: Modellens relative ændringer i turfrekvens efter turformål estimeret på TU-data.  Turfordeling  Turfordelingen foregår med en simpel gravitationsmodel med zone-segmenterede produktions- og at-traktions-variable, samt en afstand mellem zonerne baseret på en sammenvejning af generaliserede omkostninger (rejsetider og omkostninger) for vej og bane, hvor fordelinger for sammenhængen mel-lem antal ture og generaliserede omkostninger for vej er estimeret på baggrund af TU data:  (6) ( )yijppyjpyipjpipyijp CDAPGT ⋅⋅⋅⋅= βα   Gravitationsmodellen er den samme som blev anvendt til fastlæggelse af basismatricen. Ændringer i turfordelingen tillades nu imidlertid dels at ske gennem ændringer i de generaliserede omkostninger for vejtransport, men også gennem ændringer i de generaliserede omkostninger for bane, idet disse i TIM sammenvægtes: ___________________________________________________ Trafikdage på Aalborg Universitet 2010___________                                                         ISSN 1603-9696_____________________________ ___________                                                                                                   6 (7) ( ) 1, 212211 =+⋅+⋅⋅= yijpyijpyijpyijpyijpyijpypyijp WWhvorCWCWCFC   I basisfremskrivningen er gravitationsmodellen (med 120201 =ijpW ) kalibreret via faktoren ypCF , således ændringen i den gennemsnitlige turlængde for hvert turformål svarer til en estimeret historisk udvikling baseret på en analyse af TU-data, samt således at den relative vækst i transportarbejdet på vej og bane modsvarer væksten i Infrastrukturkommissionens fremskrivning. Faktoren kan tolkes at udtrykke ændringer i vilkårene for vej- og banetransport, som ikke eksplicit er repræsenteret ved modellens ge-neraliserede omkostningsudtryk.  Ved basisfremskrivningen til 2020 regnes pivot-point korrigeret til basis 2008:  (8) ∑ ⋅⋅⋅=ij ijpijpijppijpijpijpijpGBBGFFGBBGFF20082008202020202008200820202020   Ved et scenarie i 2020 modelberegnes pivot-point korrigeret til basisfremskrivningen 2020:  (9) ∑ ⋅⋅⋅=ij ijpijpijpypijpijpijpijpGFFGTFGFFGTT2020202020202008202020202020    Turformål Relativ ændring turlængde (2008 => 2020) Arbejde + 10 % Uddannelse + 10 % Hente/bringe     0 % Indkøb     0 % Besøg  + 3 % Fritid  + 3 % Ferie  + 3 % Erhverv     0 % Tabel 5: Modellens relative ændringer i den gennemsnitlig turlængde efter formål estimeret på TU-data.  Transportmiddelvalg  Modellen for valg af transportmiddel (m) involverer en traditionel bimodal logit-model til valg mellem bane og vej baseret på generaliserede omkostninger:  ___________________________________________________ Trafikdage på Aalborg Universitet 2010___________                                                         ISSN 1603-9696_____________________________ ___________                                                                                                   7(10) ( )( ) ( )yijpyijyijpmyijpyijpm CCCTM21 expexpexp⋅−+⋅−⋅−⋅=µµµ  Skalaparameteren er fastsat til 01,0=µ og estimeret ved undersøgelse af modellens elasticitet for ændringer i rejsetider og omkostninger på ture og transportarbejder for vejtransport henholdsvis bane-transport sammenlignet med elasticiteter i trafikmodellerne OTM og SAMPERS. Sammenstillingen vanskeliggøres imidlertid af forskelle på, hvad elasticiteterne dækker over. Den alternative specifikke konstant xpASC  i den generaliserede omkostning for bane er kalibreret således, at modellen i basis-året på landsplan giver basismatricens fordeling af ture på henholdsvis vej og bane, idet der skelnes mellem zone-eksterne og -interne ture.  Ved en scenarieberegning modelberegnes pivot-point korrigeret til basis:  (11) 200822008222008120081120082008ijpijpyijpijpijpyijpijpmijpmyijpmyijpyijpmMBMMBMMBMTT+⋅=   Turformål Vej Mio. ture Bane Mio. ture I alt Mio. ture Vej Mia. km Bane Mia. km I alt Mia. km Arbejde 551 47 598 12,9 1,4 14,2 Uddannelse 75 6 81 1,6 0,2 1,8 Hente/bringe 281 10 291 2.5 0,1 2,7 Indkøb 671 22 693 10.0 0,8 10,8 Besøg 456 30 486 11,2 1,2 12,4 Fritid 363 20 383 9,6 0,7 10,4 Ferie 93 8 101 4,6 0,5 5,1 Erhverv 125 10 135 5,8 0,6 6,5 I alt 2.226 154 2.767 58,2 5,5 63,8 Tabel 6: Overordnede antal ture og persontransportarbejde i modellens fremskrivning for 2020.  Basisfremskrivningen fra 2008 til 2020 indikerer en vækst på 8 % i antallet af ture med bane. Det tilhø-rende banetransportarbejde forudses at vokse med 17 % i rimelig overensstemmelse med Trafiksty-relsens forventning om en vækst på 13 %. På vejsiden repræsenterer fremskrivningen fra 2008 til 2020 en vækst i antallet af ture med bil på 17 % og en vækst i transportarbejdet på 26 % i overens-stemmelse med Infrastrukturkommissionens fremskrivning for vejtransportarbejdet.   Nygenerering af ture  I forbindelse med model beregning af scenarier omfatter TIM endvidere nygenerering af ture med ba-ne, som følge af ændringer i baneudbuddet: ___________________________________________________ Trafikdage på Aalborg Universitet 2010___________                                                         ISSN 1603-9696_____________________________ ___________                                                                                                   8 (12) ( )yBASISijpyBASISijpyijpyijpyijpyijp CCCBTT22222*2−⋅⋅+= ε   Denne turgenerering regnes i forhold til basisfremskrivningens antal ture med bane og de generalise-rede omkostninger med bane i fremskrivningsåret. Elasticiteten for nygenerering af baneture er esti-meret til 4.4−=ε  på baggrund af statistik for antallet af baneture over Storebælt før og efter åbnin-gen af den faste forbindelse.   Konklusion  Der er opstillet en meget simpel trafikmodel (TIM), som kan benyttes til at belyse konsekvensen af større ændringer i omkostninger og udbud på vej og/eller bane. Den grove model omfatter, som store detaljerede og komplekse trafikmodeller, væsentlig simplere delmodeller for fremskrivning, tur-produktion og -attraktion, turfordeling og transportmiddelvalg. Idet arbejdet med udviklingen af Lands-trafikmodellen kun netop er påbegyndt, og dermed foreløbigt ikke kan bringes i anvendelse, er TIM til-tænkt foreløbigt at kunne bidrage til indledende konsekvensvurderinger og screening af diverse støre infrastrukturprojekter og tiltag for vej- og banetransport. ___________________________________________________ Trafikdage på Aalborg Universitet 2010___________                                                         ISSN 1603-9696_____________________________ ___________                                                                                                   9

TIM: En trafikmodel til belysning af Timemodellen

https://journals.aau.dk/index.php/td/article/download/5508/4842

TIM: En trafikmodel til belysning af Timemodellen

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Open Access Journals at Aalborg University