Komplexer Algorithmus ermöglicht vereinfachten Tarif
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Landestarif für Nordrhein-Westfalen

Komplexer Algorithmus ermöglicht vereinfachten Tarif

03/2016 - Im Nahverkehr in Nordrhein-Westfalen führen verschiedene Wege ans Ziel. Für diese gab es aber bisher oft keine einheitlichen Preisstufen und Tickets. Ein komplexer mathematischer Algorithmus vereinfacht das System für den Reisenden erheblich – und bringt noch weitere Vorteile mit sich.

Bis zum Fahrplanwechsel im vergangenen Dezember war es in Nordrhein-Westfalen (NRW) nicht immer attraktiv, den Nahverkehr zu nutzen, um mobil zu sein. Solange sich der Reisende innerhalb einem der anfänglich neun Verkehrsverbünde in NRW bewegte, konnte er zwar auf die jeweiligen Verbundtickets zurückgreifen. Bei Fahrten über Verbundgrenzen hinweg gab es jedoch zahlreiche Restriktionen im übergelagerten, landesweiten Tarif, was die Flexibilität der verfügbaren Tickets betraf.

Mit dem Ticketkauf war der Fahrtweg festgelegt, was z. B. bei Verspätungen oder für Zeitkarteninhaber unbefriedigend war, da Alternativen kaum nutzbar waren. Auch die Verkehrsmittelfolge war eingeschränkt – Busse oder Straßenbahnen konnten z. B. nur in der Start- und Zielgemeinde für die Fahrt zum nächsten Bahnhof genutzt werden. Und bei Fahrtunterbrechungen mussten Reisende teils Zusatztickets lösen.

Damit ist seit dem letzten Fahrplanwechsel Schluss. Der ertüchtigte NRW-Tarif ist ein vollwertiger Verbundtarif auf Landesebene, der alle Nahverkehrsmittel einbindet. „Die Anforderungen an DB Regio kamen vom Land Nordrhein-Westfalen“, erinnert sich Dr. Reinhard Pfaffenbach, IT-Berater bei DB Systel, an den Beginn des Projekts. „Wenn der Reisende eine Verbundgrenze überschreitet, dann gilt für ihn jetzt der neue flexible NRW-Tarif: ein Ticket für alle Verbindungen, Fahrtunterbrechungen inklusive.“ Hinter dieser kundenfreundlichen Erleichterung steckt ein komplexer Algorithmus.

Ein Terabyte an Rohdaten

Ausgangspunkt war eine umfassende Analyse des Fahrplans mit der Herausforderung, für die Tarifvereinfachung ein mathematisches Modell zu entwickeln. „Das System umfasst 400 Start-/ Zielgemeinden mit 50.000 Haltestellen und über zehn Milliarden möglichen Verbindungen“, sagt Pfaffenbach. Der entwickelte Algorithmus verdichtet die Verbindungsmöglichkeiten und bewertet diese mit Entfernungen und Nutzungswahrscheinlichkeiten. Daraus wird ein Tarif mit allen räumlichen Möglichkeiten und einer entfernungsbasierten Preisstruktur automatisch abgeleitet, der letztlich 80.000 Tickets umfasst.

Insgesamt lag ein Terabyte an Rohdaten vor. Für die Berechnungen brauchte ein Cloud-Server mit 24 CPUs rund 100 Tage Rechenzeit. Mit dem selbst entwickelten Algorithmus hat die DB Systel Neuland betreten. „Wir haben mit dem neuen Tarif zwei langjährig getrennte Welten vereinigt“, resümiert Pfaffenbach. Der innovative Algorithmus verbindet das Wabensystem der Verbundtarife mit der entfernungsbasierten Preisbestimmung der DB-Tarife. Damit ist erstmals ein Nahverkehrstarif mit der Gültigkeit für ein gesamtes Bundesland genauso flexibel wie die lokalen Verbundtarife. Im Rahmen des Modells gelang es zudem, für 88 Prozent der Fahrgäste den alten Preis unverändert zu lassen. Für einen Teil der Fahrgäste wurden die Tickets sogar günstiger.

Im neuen NRW-Tarif erlaubt ein einziges Ticket von Start zum Ziel (grün) alle drei sinnvollen Wege (rot) über ausgewählte Gemeinden bzw. Tarifzonen (bläulich).

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Eine weitere Herausforderung bei der Entwicklung war die Abstimmung mit allen beteiligten Verkehrsverbünden. Es waren neben DB Regio viele Interessengruppen involviert. Bei der Preisberechnung standen große Tarifräume im Zielkonflikt mit sogenannten Tarifunterlaufungen, bei denen beispielsweise 100 Kilometer zurückgelegt, aber nur 90 Kilometer bezahlt werden. Eine komplette Auflösung dieses Widerspruchs ist mathematisch nicht möglich. Daher musste mit allen Beteiligten im intensiven fachlichen Dialog ein optimaler Kompromiss erarbeitet und algorithmisch umgesetzt werden.

Reisende gewinnen in vielerlei Hinsicht

Der Kunde profitiert davon mehrfach. Für den Reisenden ist es jetzt deutlich einfacher, die richtige Fahrkarte zu kaufen. Er muss nicht mehr beachten, welchen Weg oder welches Verkehrsmittel er nimmt, und wird dadurch deutlich flexibler. Außerdem kann der Reisende seine Fahrt beliebig oft unterbrechen. Beim Ticketkauf werden sämtliche Vertriebskanäle einbezogen (Internet, Automaten, Reisezentren, Ticket im Zug, Abo-Verkauf).

Der NRW-Tarif ergänzt die Verbundtarife auf Landesebene. Die Verbundtarife gelten in den jeweiligen Tarifgebieten jedoch weiterhin. Das bedeutet, dass der Kunde vor dem Ticketkauf wissen muss, ob er in einem Verbund bleibt oder die Grenzen überschreiten wird. Derzeit wird ihm das am Automaten nicht automatisch angezeigt. „Es wäre schön, wenn der Kunde am Automaten keinen Tarif mehr wählen müsste – wir haben im Projekt technische Grundlagen dafür geschaffen“, sagt Pfaffenbach. Noch sei das allerdings eine Vision, deren Umsetzung weiterer organisatorischer Absprachen und Detailklärungen mit den Verbünden und dem Land NRW bedürfe.

Eine weitere Vision ist die Nutzung des Algorithmus in anderen Bundesländern. „Die Ergebnisse kommen auch für beliebige andere Regionen und Tarife infrage“, bestätigt Pfaffenbach. „Die Grundfunktionalität ist da und kann auf jede andere Region unter Berücksichtigung der regionalen Besonderheiten angewendet werden.“ Der Algorithmus könne jederzeit auf Relationstarife aus dem jeweiligen Fahrplan angepasst werden. Damit würden die Tarifsysteme drastisch vereinfacht werden und sich stärker an den Anforderungen der Kunden orientieren. Dann würden Reisende auch außerhalb von Nordrhein-Westfalen von flexiblen Tickets für einen attraktiven Nahverkehr profitieren.