Der Public Transport Network Explorer in GOAT: was er kann und wie wir ihn gebaut haben

GTFS (General Transit Feed Specification) ist das offene Format, in dem Verkehrsunternehmen und Verkehrsverbünde ihre Haltestellen, Linien und Fahrpläne veröffentlichen. Wer einen solchen Feed öffnet, sieht allerdings vor allem eines: einen Ordner voller Textdateien. Auf den ersten Blick ist das für Planerinnen und Planer kaum lesbar. Genau das haben wir immer wieder gehört: Man wollte sehen, was das eigene Netz tatsächlich leistet. Wie oft fährt jede Linie, was kostet der Betrieb, und wer erreicht das Angebot? Deshalb kam mit unserem neuesten Release nicht nur GOAT AI, sondern auch ein neues Werkzeug: der PT Network Explorer.

Was zeigt Ihnen der Explorer?

Kurz gesagt: Mit dem Explorer tauchen Sie in GOAT in die offenen Fahrplandaten Ihrer Stadt ein, aufbereitet in einer Oberfläche, die genau dafür gemacht ist. Er zeigt Linien, Stationen, Fahrten und den Verkehrskalender auf der Karte, daneben Takt, Fahrzeiten und Betriebskosten. Am Anfang kann das viel auf einmal sein. Aber glauben Sie mir: Wer einmal anfängt zu stöbern, hört so schnell nicht wieder auf. Und am Ende?

GTFS-Daten sind komplex, weil ÖPNV-Netze komplex sind. Auf der Karte werden sie fast greifbar.

Warum wir ihn gebaut haben: Offene Daten sind noch keine lesbaren Daten

GTFS-Daten sind in den letzten Jahren deutlich leichter zugänglich geworden und werden immer öfter genutzt, um ÖPNV-Netze zu planen und zu verbessern. Deutschland veröffentlicht inzwischen über DELFI einen bundesweiten Datensatz, der wöchentlich aktualisiert wird. In Baden-Württemberg lässt sich damit prüfen, welche Orte schon heute den 15- oder 30-Minuten-Takt haben, den die Mobilitätsgarantie des Landes verspricht. In Hamburg zeigt er, an welchen Haltestellen schon alle fünf Minuten etwas fährt, so wie es der Hamburg-Takt bis 2030 vorsieht.

Nur: Das in einem Ordner voller Textdateien zu erkennen, ist mühsam. Genau dort fing der Explorer an, bei Kundinnen und Kunden, die Erreichbarkeitsanalysen zusammen mit ihrem ÖPNV-Netz rechnen wollten. Sie brauchten zwei Dinge: Betriebskennzahlen für das bestehende Netz (Angebot, Kosten, Geometrie) und die Möglichkeit, das Netz zu bearbeiten, um Änderungen zu testen. Das Anzeigen haben wir zuerst veröffentlicht, mit GOAT 3.1 „Alpine“; an der Bearbeitung arbeiten wir gerade. Dabei konzentrieren wir uns bewusst auf die Angebotsplanung: Angebot, Kosten und Geometrie aktualisieren sich live während der Bearbeitung, und wenige Sekunden nach dem Speichern läuft die Erreichbarkeitsanalyse auf dem geänderten Netz.

Vorher und nachher: der Feed von Barcelona als Layer und Tabellen und derselbe Feed im Explorer.

Bevor wir mit dem Explorer begonnen haben, haben wir uns angesehen, wie andere ÖPNV-Planungswerkzeuge ähnliche Funktionen lösen. Die Bandbreite ist groß: von der Webanwendung eines großen Mobilitätssoftware-Anbieters, in der man Linien und Fahrpläne umplant und die Wirkung sofort sieht, bis zu einer kollaborativen Plattform, die alles von der Linienplanung über die Dienstplanung bis zu On-Demand-Verkehren abdeckt. Ein Werkzeug ist ganz auf Erreichbarkeit ausgerichtet und vergleicht, wie viele Arbeitsplätze oder Ziele Menschen in verschiedenen ÖPNV-Szenarien erreichen. Ein anderes ist ein kostenloser Editor im Browser, mit dem man Linien zeichnet, Fahrpläne erstellt und einen gültigen GTFS-Feed veröffentlicht.

Danach war der Rahmen klar: Wir wollten den Explorer für die Planung auf Netzebene bauen, passend zum Fokus von GOAT auf Erreichbarkeitsanalysen. Nicht enthalten sind die operative Betriebsplanung und Disposition, zusätzliche Datensätze wie Fahrgastzahlen sowie die Fahrgastperspektive, etwa Tarife oder Umstiege innerhalb von Stationen.

Wie wir ihn gebaut haben: vom Dateiordner zum Netz auf der Karte

Der Explorer baut auf dem ÖPNV-Netz-Datenpaket in GOAT auf. Wenn Sie einen GTFS-Feed importieren, legt GOAT ihn als Datenpaket ab: eine Gruppe zusammengehöriger Layer (Haltestellen, Linien, Fahrten, Haltezeiten). Diese Layer sind nur eine vereinfachte Sicht auf den Feed. Der Explorer liest deshalb den ganzen Feed auf einmal und zeigt ihn so, wie Fahrgäste und Planende über ein Netz nachdenken. Geöffnet wird er über das Menü Weitere Optionen des Datenpakets. GOAT zeichnet das Netz dann selbst, jede Linie in ihrer eigenen Farbe, und blendet die Layer des Datenpakets aus, bis Sie den Explorer wieder verlassen.

Ein GTFS-Datenpaket im Layer-Bereich und das Menü, über das sich der Explorer öffnet.

Die Oberfläche folgt dem Aufbau eines GTFS-Feeds und behält dessen Hierarchie bei. Man bewegt sich also vom Großen ins Kleine (vom ganzen Netz zu einer Linie, dann zu einer ihrer Fahrten und zu den Haltestellen dieser Fahrt), und Kennzahlen wie die Betriebskosten passen sich dabei laufend an. Beim Öffnen zeigt der Explorer eine Übersicht über Linien und Haltestellen, die Betriebskosten und das Netz auf der Karte. Linien und Stationen lassen sich durchsuchen und nach Verkehrsmittel und Verkehrsunternehmen filtern.

Netzübersicht für Barcelona: Linien, Haltestellen und Betriebskosten direkt nach dem Öffnen.

Jede Ebene zeigt, wonach Planende suchen:

• Linien: wie oft die Linie in jedem Zeitraum fährt, wie viele Fahrzeuge über den Tag im Einsatz sind, die Fahrzeit von Ende zu Ende sowie erste und letzte Abfahrt. Der Reiter Haltestellen zeichnet jede Richtung als Liniendiagramm mit Minuten und Abständen zwischen den Haltestellen, einschließlich Kurzläufern und Express-Varianten.
• Stationen: der Fahrplan jeder Linie und Richtung, die nächsten Abfahrten und, wo der Feed es enthält, die Angabe zur Rollstuhlzugänglichkeit.
• Fahrten: jede Haltestelle mit ihrer Zeit, mit Pfeilen zur vorherigen und nächsten Fahrt.
• Kalender: der Gültigkeitszeitraum des Feeds Monat für Monat, jeder Tag in der Farbe seines Verkehrstags, mit den Tagen, an denen Fahrten hinzukommen oder entfallen. Ein Klick auf einen Tag, und alle Zahlen im Explorer beziehen sich auf ihn.

Von links: Linienliste, Filter, der Takt einer Linie und der Fahrplan an einer Haltestelle.

Die Kostenkarte schätzt, was das Netz, eine Linie oder eine einzelne Fahrt im Jahr im Betrieb kostet: Fahrzeugkilometer mal Kilometersatz, plus optional Fahrzeugstunden mal Stundensatz, beides aus Fahrplan und Verkehrskalender berechnet. Für jede Fahrzeugart gibt es einen Standardsatz (zum Beispiel 5,5 € pro km für Busse und 24 € pro Zugkilometer für U-Bahn und Bahn), und Sie können je Verkehrsunternehmen eigene Sätze hinterlegen.

Barcelonas Netz im Tagesverlauf.

Die Leiste unten auf der Karte enthält Datum und Uhrzeit. Alle Zahlen im Explorer beziehen sich auf genau dieses Datum: Takt, Fahrtenzahl und Abfahrten an Haltestellen werden aus dem Fahrplan des Feeds für diesen Tag berechnet. Mit einem Klick auf Abspielen fahren die Fahrzeuge des Netzes durch den Tag, in 1-, 10- oder 60-facher Geschwindigkeit. So sehen Sie Haltezeiten und wo Anschlüsse zwischen Linien klappen oder nicht. Wählen Sie eine Linie, wird aus der Leiste ein Bildfahrplan: ein Zeit-Weg-Diagramm aller Fahrten, mit der Uhrzeit von links nach rechts und dem Weg entlang der Strecke von oben nach unten.

Technisch enthält ein ÖPNV-Netz-Datenpaket alle Daten des ursprünglichen GTFS-Feeds als Parquet-Dateien. Beim ersten Öffnen des Explorers werden sie komprimiert an Ihren Browser geschickt, deshalb dauert das erste Öffnen etwas länger. Danach bleibt das Netz im Browser zwischengespeichert, bis es bearbeitet wird. In beiden Fällen werden die Dateien in eine Datenbank geladen, die direkt in Ihrem Browser läuft (DuckDB). Deshalb erscheinen Diagramme und Zahlen im Explorer, sobald Sie klicken.

Was es schwierig machte: ein Fahrplan, viele Schreibweisen

Die größte Herausforderung beim Bau des Explorers war, die komplexe Struktur dichter ÖPNV-Daten so aufzubereiten, dass man sie versteht und damit arbeiten kann. Und das, während Auswertungen und Visualisierungen schnell und auf Abruf funktionieren sollten.

Beim Testen mit Feeds aus aller Welt habe ich gemerkt, dass sich dieselben Konzepte aus Netz- und Betriebsplanung auf ganz unterschiedliche Weise abbilden lassen, und der Explorer muss mit allen zurechtkommen. Ein Beispiel ist Barcelona: Dort haben manche Haltestellen entlang einer Linie keine eigene Abfahrtszeit. Der Explorer nutzt dann die Zeiten der Haltestellen davor und danach als Zeitfenster oder interpoliert dazwischen. Andere Feeds bilden Ferien-, Schul- oder Saisonverkehr über doppelte Linien und Linienäste mit komplexen Fahrtmustern ab.

So fährt Ihr Netz wirklich

Ein GTFS-Feed war bisher eine Sammlung von Tabellen. Im Explorer wird daraus ein Netz, das man lesen kann: welche Linien oft fahren und welche nicht, wann abends der Betrieb ausdünnt, an welchen Tagen eine Linie nicht fährt und ungefähr, was das alles im Betrieb kostet.

Nehmen wir die Metrolinie L5 an einem normalen Werktag im aktuellen Fahrplan. In der Morgenspitze fährt alle zwei Minuten ein Zug. Ab 22 Uhr ist es noch einer alle sieben Minuten. Wer morgens pendelt, verliert mit einem verpassten Zug fast nichts. Wer nach einer Spätschicht nach Hause fährt, steht womöglich sieben Minuten am Bahnsteig. Der Explorer zeigt diesen Unterschied für jede Linie im Feed, Stunde für Stunde.

Metrolinie L5 im Explorer. Im Diagramm unter der Karte ist jede Linie ein Zug: Spät am Abend rücken die Linien auseinander, weil seltener Züge fahren.

Als Nächstes kommt die Bearbeitung: Sie ändern das Netz und sehen sofort, was das für Angebot, Kosten und Erreichbarkeit bedeutet.

Der PT Network Explorer ist ab sofort in GOAT 3.1 verfügbar. Bringen Sie Ihren eigenen GTFS-Feed mit oder starten Sie mit einem von unseren: unter Layer hinzufügen → Daten verbinden → ÖPNV-Netz eine europäische Stadt auswählen und Hinzufügen. Dann im Explorer öffnen und sehen, was das Netz an jedem Tag des Jahres leistet.

Häufige Fragen

Was ist ein GTFS-Feed?

GTFS (General Transit Feed Specification) ist ein offenes Format, in dem Verkehrsunternehmen ihre Haltestellen, Linien, Fahrten und Fahrpläne als Sammlung von Texttabellen veröffentlichen.

Kann ich den GTFS-Feed meiner Stadt im PT Network Explorer öffnen?

Ja. Importieren Sie Ihren Feed als ÖPNV-Netz oder fügen Sie unter Layer hinzufügen, Daten verbinden, ÖPNV-Netz einen fertigen Feed für eine europäische Stadt hinzu. Öffnen Sie dann das Menü des Datenpakets im Layer-Bereich und wählen Sie Explorer. Beim ersten Mal bereitet GOAT den Feed vor, das kann eine Minute dauern.

Kann ich ein ÖPNV-Netz in GOAT schon bearbeiten?

Noch nicht. Der PT Network Explorer zeigt das Netz derzeit an. Die Bearbeitung, mit Angebots- und Kostenzahlen in Echtzeit und Erreichbarkeitsanalysen auf dem geänderten Netz, folgt in einem späteren Release.

Wie schätzt GOAT die Betriebskosten eines ÖPNV-Netzes?

GOAT zählt Fahrzeugkilometer und Fahrzeugstunden aus dem Fahrplan und bewertet sie mit europäischen Durchschnittssätzen. Die Sätze lassen sich je Verkehrsunternehmen und Fahrzeugart anpassen.

Warum dauert das erste Öffnen des PT Network Explorers länger?

Beim ersten Öffnen schickt GOAT eine komprimierte Kopie des Feeds an Ihren Browser. Danach bleibt sie zwischengespeichert, sodass der Explorer schneller öffnet, bis sich das Netz ändert.

Brauche ich GIS-Kenntnisse für den PT Network Explorer?

Nein. Sie bewegen sich vom ganzen Netz zu einer Linie, einer Fahrt oder einer Haltestelle, und GOAT berechnet alle Zahlen für Sie.