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Entwurf eines Modells zur Abschätzung des Potenzials autonomer Fahrzeuge im ländlichen Raum

Vargas Díaz, Andrés (2016):
Entwurf eines Modells zur Abschätzung des Potenzials autonomer Fahrzeuge im ländlichen Raum.
TU Darmstadt, [Master Thesis]

Abstract

Aufgrund aktueller demografischer Entwicklungen stellt die Sicherstellung eines ausreichenden Mobilitätsangebots für viele ländlichen Regionen in Deutschland eine große Herausforderung dar. In den meisten ländlich geprägten Regionen ist im Zeitraum 2005-2025 mit einem Rückgang der Bevölkerung zwischen 3 % und 10 % zu rechnen. Im Osten der Bundesrepublik sind sogar noch deutlich höhere Bevölkerungsrückgänge zu erwarten (Böhler-Baedecker et al. 2010, S. 477). Gleichzeitig verändert sich die Altersstruktur der Bevölkerung: Die Anteile der jüngeren Altersgruppen an der Gesamtbevölkerung sinken, während der Anteil der älteren Altersgruppen wächst (Appel 2007, S. 13). Die Abnahme der Siedlungsdichte führt zur Schließung oder Zentralisierung von Einrichtungen und Angeboten der Grundversorgung, wie Schulen oder Artzspraxen (Böhler et al. 2009, S. 3). Die Vergrößerung der Entfernungen zu diesen Einrichtungen und die disperse Verteilung der Bevölkerung in der Fläche, erschweren die Bündelung der Nachfrage. Aufgrund der Alterung der Gesellschaft sinken außerdem die Schülerzahlen. Für den ÖPNV bedeutet dies eine Verringerung der wichtigsten Nachfragegruppe (Böhler-Baedecker et al. 2010, S. 477). Die wirtschaftliche Basis der Verkehrsunternehmen für die Bereitstellung von Mobilitätsoptionen wird somit zunehmend geschwächt. Aufgrund der schwierigen Rahmenbedingungen für den ÖPNV im ländlichen Raum ist eine attraktive Gestaltung des Mobilitätsangebots nur schwer oder z. T. nicht zu realisieren. Für eine freie Entfaltung der Mobilität und die soziale Teilhabe sind die Bewohner ländlicher Räume deshalb auf den Pkw angewiesen. Die Zunahme der Pkw-Nutzung aufgrund der Ausdünnung des ÖPNV-Angebots führt gleichzeitig zu einer zunehmenden Unwirtschaftlichkeit der Betriebe. Um die ÖPNV-Bedienung besser an die Struktur der Nachfrage in ländlichen Regionen anzupassen, besteht die Möglichkeit den Linienverkehr durch flexible Angebotsformen zu ersetzen oder zu ergänzen. Ihr wichtigstes Merkmal liegt in der bedarfsabhängigen Form der Haltestellenbedienung. Damit eine Fahrt stattfindet, muss diese erst vom Fahrgast angefordert werden. Die Haltestellen können außerdem zu festen Zeiten, innerhalb von Zeitintervallen oder zu reinzufälligen Zeiten angefahren werden (Appel 2007, S. 98). So lassen sich laufleistungsabhängige Kosten verringern, ein kostendeckender Betrieb ist jedoch nicht zu erwarten. Da die Personalkosten die anteilig größte Kostengruppe ist, verspricht der Einsatz autonomer Fahrzeuge große wirtschaftliche Vorteile für den öffentlichen Verkehr im ländlichen Raum. Aufgrund der Reduktion der Betriebskosten lassen sich die Frequenz und die Flexibilität der ÖPNVBedienung erhöhen. Angesichts dieses großen Kostensenkungspotenzials ist Ziel dieser Arbeit ein Modell zu erstellen, mit dessen Hilfe verschiedene Einsatzmöglichkeiten autonomer Fahrzeuge in Kombination mit bedarfsabhängigen Bedienungsformen untersucht werden können. Das Modell erstellt keine genaue Prognose über das zu erwartende Verhalten des simulierten Systems, sondern verhilft vielmehr zu einem Verständnis über grundlegende Zusammenhänge. Es bezieht sich auf den Untersuchungsraum Dieburg / Groß-Zimmern / Münster und berücksichtigt nur inner- und zwischenörtliche Verkehre. Es wurden drei Simulationsszenarien erstellt. Jedes Simulationsszenario setzt sich aus ein Angebots- und ein Nachfrageszenario zusammen. Das erste Simulationsszenario betrachtet vorhandene flexible Bedienungsformen im Untersuchungsraum. Die Simulationsszenarien 2 und 3 sind Zukunftsszenarien für das Jahr 2030. Im zweiten Simulationsszenario werden autonome Sammelverkehre betrachtet und im dritten Simulationsszenario werden individuelle Fahrten unter Nutzung autonomer Pkws abgebildet. Die individuell abrufbaren Pkws verkehren im Flächenbetrieb und die Sammelverkehre im Sektorbetrieb. Beide Mobilitätsangebote sind somit als Ergänzung des Hochleistungs-ÖPNV konzipiert und erfüllen die Funktion der Feinerschließung in der Fläche. In jeder Gemeinde des Untersuchungsraums werden ein Verknüpfungspunkt mit dem übergeordneten Linienverkehr und mehrere Flächenhaltestellen definiert. Von den Verknüpfungspunkten starten zur vollen und halben Stunde Sammelfahrten bei bestehender Nachfrage zu den Flächenhaltestellen im Sektor, an denen die Fahrgäste abgeholt werden. Die Hinfahrten gehen ohne Endhalt in Rückfahrten über und bringen die Fahrgäste zum Verknüpfungspunkt und/oder zu anderen Flächenhaltestellen. Am Verknüpfungspunkt bestehen für die Fahrgäste Anschlussmöglichkeiten an den übergeordneten Linienverkehr. Der Flächenbetrieb ähnelt einem konventionellen Taxi-Service, bei dem die individuellen Fahrtwünsche so schnell wie möglich bedient werden. Da die Fahrten zu beliebigen Zeiten stattfinden, ist eine Koordinierung mit dem Linienverkehr ausgeschlossen. Die Verknüpfung mit dem höherrangigen ÖPNV wird dem Fahrgast überlassen. Die Modellierung der Nachfrage erfolgt auf Basis von Strukturdaten des Untersuchungsraums. Es wird ein Raumstrukturmodell erstellt, das sich im Wesentlichen aus Verkehrszellen und Verbindungen zwischen ihnen zusammensetzt. Das Raumstrukturmodell erfasst außerdem Angaben zu Einwohnerzahlen je Verkehrszelle für den Analyse- und den Prognosezustand (Jahr 2030). Darüber hinaus werden bei der Nachfragemodellierung das Mobilitätsverhalten der Bewohner sowie verschiedene Parameter des ÖV-Grundangebots (Linienverkehr) im Untersuchungsraum berücksichtigt. Modelliert wird die Nachfrage an einem typischen Werktag. Die Tagesnachfrage wird anhand von typischen Ganglinien für den ländlichen Raum erst in Stundenwerten auflöst. Anschließend wird sie in fünf-Minuten-Intervalle verteilt. Aus der Kombination von Nachfrage- und Angebotsdaten werden die drei Simulationsszenarien gebildet. Die Simulationsergebnisse werden sowohl aus Betreiber- als auch aus Nutzersicht in drei Kategorien unterteilt dargestellt: Leistung des Systems, Leistung der Fahrzeuge sowie passagierbezogene Daten. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass das Potenzial der Fahrtenbündelung bei den Sammelverkehren gering ist. Maßgebender Grund dafür ist die räumlich und zeitlich disperse Verteilung der Nachfrage. Eine Möglichkeit das Bündelungspotenzial zu erhöhen besteht in der Reduzierung des Fahrtenangebots. Es wurden deutlich mehr Fahrten angeboten als von den Fahrgästen tatsächlich angefordert. Außerdem erweist sich der Einsatz von Pkws anstatt von Kleinbussen für die Durchführung der Sammelfahrten als geeigneter. Das Angebot unter Nutzung individuell abrufbarer autonomer Pkws ist zeitlich und räumlich flexibler als der Sektorbetrieb, deshalb bietet es einen größeren Komfort für die Nutzer, zum einen aufgrund kürzerer Fahrten, zum anderen weil der Fahrgast die Möglichkeit hat, seine Fahrt zu einer beliebigen Zeit zu planen. Ein Vorteil aus Betreiberperspektive ist, dass weniger Leerfahrten im Vergleich zum Sektorbetrieb durchgeführt werden. Da der größte Teil der Fahrten im Sektor zwischen den Flächenhaltestellen und nicht zum Verknüpfungspunkt stattfindet, fahren die Kleinbusse oft ohne Fahrgäste zum Verknüpfungspunkt zurück. Beim Flächenbetrieb bleiben die Fahrzeuge am Zielort des zuletzt beförderten Passagiers, bis ein nächster Fahrgast eine Fahrt anfordert. Da keine Fahrten gebündelt werden, müssen jedoch mehrere Fahrzeuge bereitgehalten werden. Ein weiterer sehr interessanter Vorteil dieses Angebots ist die Möglichkeit, den Nutzern verschiedene Fahrzeugtypen für unterschiedliche Fahrtzwecke anzubieten. Der Fahrgast könnte, je nachdem, ob er z. B. alleine zum Büro oder zusammen mit seiner Familie Einkaufen fahren möchte, vor jeder Fahrt entscheiden, ob er mit einem kleinen Pkw oder mit einem Familienauto seine Fahrt durchführt. Individuell abrufbare Fahrzeuge im Flächenbetrieb eignen sich insgesamt für die Bedienung der im Untersuchungsraum vorhandenen Nachfrage am besten. Der Erfolg flexibler Bedienformen ist aber sehr stark an die örtlichen Gegebenheiten des Bedienungsgebiets geknüpft. Daher ist die Nutzung der in dieser Arbeit dargestellten Simulationsergebnisse für die Planung flexibler Angebotsformen in anderen ländlichen Räumen nicht zu empfehlen. Um das Potenzial zur Ausweitung der vorhandenen flexiblen Bedienformen mit autonomen Fahrzeugen abschätzen zu können, ist jedoch eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erforderlich. Das Modell liefert alle hierfür notwendigen Eingangsgrößen. Eine Bewertung der betrachteten Mobilitätsangebote hinsichtlich aller Kosten und Erlöse würde jedoch den Rahmen dieser Arbeit überschreiten. Ausgehend von dem Modell in dieser Arbeit können im Rahmen einer detaillierteren Bearbeitung weitere Angebotsformen betrachtet werden, wie z. B. die Bündelung von Fahrten im Flächenbetrieb oder die Integration von Warentransporten in die Mobilitätsdienstleistungen. Ein weiterer Aspekt, der noch zu untersuchen ist, ist der Einfluss veränderter Nachfragebedingungen auf das Verhalten der Systeme.

Item Type: Master Thesis
Erschienen: 2016
Creators: Vargas Díaz, Andrés
Title: Entwurf eines Modells zur Abschätzung des Potenzials autonomer Fahrzeuge im ländlichen Raum
Language: German
Abstract:

Aufgrund aktueller demografischer Entwicklungen stellt die Sicherstellung eines ausreichenden Mobilitätsangebots für viele ländlichen Regionen in Deutschland eine große Herausforderung dar. In den meisten ländlich geprägten Regionen ist im Zeitraum 2005-2025 mit einem Rückgang der Bevölkerung zwischen 3 % und 10 % zu rechnen. Im Osten der Bundesrepublik sind sogar noch deutlich höhere Bevölkerungsrückgänge zu erwarten (Böhler-Baedecker et al. 2010, S. 477). Gleichzeitig verändert sich die Altersstruktur der Bevölkerung: Die Anteile der jüngeren Altersgruppen an der Gesamtbevölkerung sinken, während der Anteil der älteren Altersgruppen wächst (Appel 2007, S. 13). Die Abnahme der Siedlungsdichte führt zur Schließung oder Zentralisierung von Einrichtungen und Angeboten der Grundversorgung, wie Schulen oder Artzspraxen (Böhler et al. 2009, S. 3). Die Vergrößerung der Entfernungen zu diesen Einrichtungen und die disperse Verteilung der Bevölkerung in der Fläche, erschweren die Bündelung der Nachfrage. Aufgrund der Alterung der Gesellschaft sinken außerdem die Schülerzahlen. Für den ÖPNV bedeutet dies eine Verringerung der wichtigsten Nachfragegruppe (Böhler-Baedecker et al. 2010, S. 477). Die wirtschaftliche Basis der Verkehrsunternehmen für die Bereitstellung von Mobilitätsoptionen wird somit zunehmend geschwächt. Aufgrund der schwierigen Rahmenbedingungen für den ÖPNV im ländlichen Raum ist eine attraktive Gestaltung des Mobilitätsangebots nur schwer oder z. T. nicht zu realisieren. Für eine freie Entfaltung der Mobilität und die soziale Teilhabe sind die Bewohner ländlicher Räume deshalb auf den Pkw angewiesen. Die Zunahme der Pkw-Nutzung aufgrund der Ausdünnung des ÖPNV-Angebots führt gleichzeitig zu einer zunehmenden Unwirtschaftlichkeit der Betriebe. Um die ÖPNV-Bedienung besser an die Struktur der Nachfrage in ländlichen Regionen anzupassen, besteht die Möglichkeit den Linienverkehr durch flexible Angebotsformen zu ersetzen oder zu ergänzen. Ihr wichtigstes Merkmal liegt in der bedarfsabhängigen Form der Haltestellenbedienung. Damit eine Fahrt stattfindet, muss diese erst vom Fahrgast angefordert werden. Die Haltestellen können außerdem zu festen Zeiten, innerhalb von Zeitintervallen oder zu reinzufälligen Zeiten angefahren werden (Appel 2007, S. 98). So lassen sich laufleistungsabhängige Kosten verringern, ein kostendeckender Betrieb ist jedoch nicht zu erwarten. Da die Personalkosten die anteilig größte Kostengruppe ist, verspricht der Einsatz autonomer Fahrzeuge große wirtschaftliche Vorteile für den öffentlichen Verkehr im ländlichen Raum. Aufgrund der Reduktion der Betriebskosten lassen sich die Frequenz und die Flexibilität der ÖPNVBedienung erhöhen. Angesichts dieses großen Kostensenkungspotenzials ist Ziel dieser Arbeit ein Modell zu erstellen, mit dessen Hilfe verschiedene Einsatzmöglichkeiten autonomer Fahrzeuge in Kombination mit bedarfsabhängigen Bedienungsformen untersucht werden können. Das Modell erstellt keine genaue Prognose über das zu erwartende Verhalten des simulierten Systems, sondern verhilft vielmehr zu einem Verständnis über grundlegende Zusammenhänge. Es bezieht sich auf den Untersuchungsraum Dieburg / Groß-Zimmern / Münster und berücksichtigt nur inner- und zwischenörtliche Verkehre. Es wurden drei Simulationsszenarien erstellt. Jedes Simulationsszenario setzt sich aus ein Angebots- und ein Nachfrageszenario zusammen. Das erste Simulationsszenario betrachtet vorhandene flexible Bedienungsformen im Untersuchungsraum. Die Simulationsszenarien 2 und 3 sind Zukunftsszenarien für das Jahr 2030. Im zweiten Simulationsszenario werden autonome Sammelverkehre betrachtet und im dritten Simulationsszenario werden individuelle Fahrten unter Nutzung autonomer Pkws abgebildet. Die individuell abrufbaren Pkws verkehren im Flächenbetrieb und die Sammelverkehre im Sektorbetrieb. Beide Mobilitätsangebote sind somit als Ergänzung des Hochleistungs-ÖPNV konzipiert und erfüllen die Funktion der Feinerschließung in der Fläche. In jeder Gemeinde des Untersuchungsraums werden ein Verknüpfungspunkt mit dem übergeordneten Linienverkehr und mehrere Flächenhaltestellen definiert. Von den Verknüpfungspunkten starten zur vollen und halben Stunde Sammelfahrten bei bestehender Nachfrage zu den Flächenhaltestellen im Sektor, an denen die Fahrgäste abgeholt werden. Die Hinfahrten gehen ohne Endhalt in Rückfahrten über und bringen die Fahrgäste zum Verknüpfungspunkt und/oder zu anderen Flächenhaltestellen. Am Verknüpfungspunkt bestehen für die Fahrgäste Anschlussmöglichkeiten an den übergeordneten Linienverkehr. Der Flächenbetrieb ähnelt einem konventionellen Taxi-Service, bei dem die individuellen Fahrtwünsche so schnell wie möglich bedient werden. Da die Fahrten zu beliebigen Zeiten stattfinden, ist eine Koordinierung mit dem Linienverkehr ausgeschlossen. Die Verknüpfung mit dem höherrangigen ÖPNV wird dem Fahrgast überlassen. Die Modellierung der Nachfrage erfolgt auf Basis von Strukturdaten des Untersuchungsraums. Es wird ein Raumstrukturmodell erstellt, das sich im Wesentlichen aus Verkehrszellen und Verbindungen zwischen ihnen zusammensetzt. Das Raumstrukturmodell erfasst außerdem Angaben zu Einwohnerzahlen je Verkehrszelle für den Analyse- und den Prognosezustand (Jahr 2030). Darüber hinaus werden bei der Nachfragemodellierung das Mobilitätsverhalten der Bewohner sowie verschiedene Parameter des ÖV-Grundangebots (Linienverkehr) im Untersuchungsraum berücksichtigt. Modelliert wird die Nachfrage an einem typischen Werktag. Die Tagesnachfrage wird anhand von typischen Ganglinien für den ländlichen Raum erst in Stundenwerten auflöst. Anschließend wird sie in fünf-Minuten-Intervalle verteilt. Aus der Kombination von Nachfrage- und Angebotsdaten werden die drei Simulationsszenarien gebildet. Die Simulationsergebnisse werden sowohl aus Betreiber- als auch aus Nutzersicht in drei Kategorien unterteilt dargestellt: Leistung des Systems, Leistung der Fahrzeuge sowie passagierbezogene Daten. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass das Potenzial der Fahrtenbündelung bei den Sammelverkehren gering ist. Maßgebender Grund dafür ist die räumlich und zeitlich disperse Verteilung der Nachfrage. Eine Möglichkeit das Bündelungspotenzial zu erhöhen besteht in der Reduzierung des Fahrtenangebots. Es wurden deutlich mehr Fahrten angeboten als von den Fahrgästen tatsächlich angefordert. Außerdem erweist sich der Einsatz von Pkws anstatt von Kleinbussen für die Durchführung der Sammelfahrten als geeigneter. Das Angebot unter Nutzung individuell abrufbarer autonomer Pkws ist zeitlich und räumlich flexibler als der Sektorbetrieb, deshalb bietet es einen größeren Komfort für die Nutzer, zum einen aufgrund kürzerer Fahrten, zum anderen weil der Fahrgast die Möglichkeit hat, seine Fahrt zu einer beliebigen Zeit zu planen. Ein Vorteil aus Betreiberperspektive ist, dass weniger Leerfahrten im Vergleich zum Sektorbetrieb durchgeführt werden. Da der größte Teil der Fahrten im Sektor zwischen den Flächenhaltestellen und nicht zum Verknüpfungspunkt stattfindet, fahren die Kleinbusse oft ohne Fahrgäste zum Verknüpfungspunkt zurück. Beim Flächenbetrieb bleiben die Fahrzeuge am Zielort des zuletzt beförderten Passagiers, bis ein nächster Fahrgast eine Fahrt anfordert. Da keine Fahrten gebündelt werden, müssen jedoch mehrere Fahrzeuge bereitgehalten werden. Ein weiterer sehr interessanter Vorteil dieses Angebots ist die Möglichkeit, den Nutzern verschiedene Fahrzeugtypen für unterschiedliche Fahrtzwecke anzubieten. Der Fahrgast könnte, je nachdem, ob er z. B. alleine zum Büro oder zusammen mit seiner Familie Einkaufen fahren möchte, vor jeder Fahrt entscheiden, ob er mit einem kleinen Pkw oder mit einem Familienauto seine Fahrt durchführt. Individuell abrufbare Fahrzeuge im Flächenbetrieb eignen sich insgesamt für die Bedienung der im Untersuchungsraum vorhandenen Nachfrage am besten. Der Erfolg flexibler Bedienformen ist aber sehr stark an die örtlichen Gegebenheiten des Bedienungsgebiets geknüpft. Daher ist die Nutzung der in dieser Arbeit dargestellten Simulationsergebnisse für die Planung flexibler Angebotsformen in anderen ländlichen Räumen nicht zu empfehlen. Um das Potenzial zur Ausweitung der vorhandenen flexiblen Bedienformen mit autonomen Fahrzeugen abschätzen zu können, ist jedoch eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erforderlich. Das Modell liefert alle hierfür notwendigen Eingangsgrößen. Eine Bewertung der betrachteten Mobilitätsangebote hinsichtlich aller Kosten und Erlöse würde jedoch den Rahmen dieser Arbeit überschreiten. Ausgehend von dem Modell in dieser Arbeit können im Rahmen einer detaillierteren Bearbeitung weitere Angebotsformen betrachtet werden, wie z. B. die Bündelung von Fahrten im Flächenbetrieb oder die Integration von Warentransporten in die Mobilitätsdienstleistungen. Ein weiterer Aspekt, der noch zu untersuchen ist, ist der Einfluss veränderter Nachfragebedingungen auf das Verhalten der Systeme.

Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institutes of Transportation
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institutes of Transportation > Institute for Transport Planning and Traffic Engineering
Date Deposited: 28 Jan 2018 14:36
Official URL: https://www.verkehr.tu-darmstadt.de/media/verkehr/fgvv/beruf...
Referees: Boltze, Prof. Dr. Manfred and von Mörner, Dipl.-Ing. Moritz
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 2016
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
Due to the demographic transition that many rural regions in Germany are undergoing, it is becoming increasingly difficult for the public transport sector to ensure an adequate mobility offer for the rural residents. Between 2005 and 2025 most rural regions are going to experience a population decline from 3 % to 10 %. Rural regions in the east of the country will be even more affected by this demographic trend (Böhler-Baedecker et al. 2010, S. 477). The population decline is accompanied by the aging of the population: The elderly population is increasing, while the younger population is declining (Appel 2007, S. 13). As result of the demographic transition, the rural regions are also losing population density, which leads to closure or centralization of basic care facilities (Böhler et al. 2009, S. 3). A smaller number of unevenly distributed passengers, who have to be transported longer distances, makes the demand aggregation much more difficult. Besides, as the young population in rural regions is decreasing, so is the number of pupils. School transport usually represents the most important source of income for public transportation providers in rural regions (Böhler- Baedecker et al. 2010, S. 477). Since the economic conditions for the public transportation providers in many rural regions are weakening, it is becoming increasingly difficult for them to provide attractive mobility services. Therefore, the rural residents depend more and more on their private cars to fulfill their mobility requirements. The increase in car usage makes public transport even less economically efficient, which leads to a further decrease in the quality of the mobility offer. As regular mobility services are not very suitable for serving the dispersed demand in rural regions, many rural municipalities have adopted flexible transport systems in order to reduce operating costs. The most relevant characteristic of these systems is that they are demand-responsive. Stops are served only in response to passenger requests. If there are no requests, no transit rides are carried out. Even though flexible transport systems in rural regions can be more efficient than regular mobility services, a cost-effective operation is not to be expected. Since personnel costs make up the largest cost group for public transport providers, the use of autonomous vehicles promises considerable economic benefits for these companies, leading to a more economically viable operation. This makes possible to increase the frequency and flexibility of the service, making it more attractive. Considering the great cost reduction potential of autonomous cars for the public transport sector, the main goal of this thesis is to build a model, in order to study possible operating scenarios for autonomous vehicles as part of a flexible public transport system in rural regions. The model is not intended to give an exact prediction of how the simulated systems are going to behave under real conditions, but to understand fundamental relationships between system parameters and dependent variables, such as the fleet size and the number of rejected passenger requests. The selected model area comprises three peripheral municipalities of the city of Darmstadt, these are Dieburg, Groß-Zimmern, and Münster. The model consists of three different simulation scenarios. Every simulation scenario comprises a mobility-offer-scenario and a transport demand scenario. The first simulation scenario takes the actual flexible public transport services in the model area into consideration. The second and third simulation scenarios are future scenarios for the year of 2030. The second scenario depicts the use of autonomous minibuses and the third scenario simulates the operation of a fleet of shared autonomous vehicles. Both the autonomous minibuses and the shared autonomous vehicles are intended to operate in addition to the established regular public transport services in the model area. Every municipality in the model has a central transfer point to the regular transit service as well as normal stops. Every thirty minutes the autonomous minibuses start their roundtrips at the central transfer points and pick up the passengers at the requested stops. After every passenger has been collected, the minibuses distribute them throughout the service area or rather bring them to the central transfer point, depending on their destinations. In this scenario, every municipality has its own flexible transport system and the minibuses only travel within the borders of the respective municipality. The shared autonomous vehicles in the third scenario are more flexible. They operate very similarly to a regular taxi: A person can request the service at any time, if available, the autonomous vehicle heads directly to him, pick him up and brings him to his destination. The rides are not shared with other passengers. Since the passengers can travel at any given time, it is up to them to plan their trips with sufficient time to transfer into the regular services, in case that they need to reach a destination outside of the model area. On the contrary to the second scenario, the passengers can now travel from one municipality to the other using the flexible mobility service. The estimation of the transport demand is based on a spatial structure model in which every municipality is divided into traffic cells that are interconnected with each other. The model contains actual and forecast data about the number of residents in each traffic cell, the age distribution as well as the mobility patterns of the population. Furthermore, the fundamental parameters of the regular public transport services, such as the frequency of the served routes and the public transport fares, are also taken into consideration for modeling the transport demand. To simplify the model, it is assumed that actual parameters remain constant until the year 2030. The simulation results are presented from both a public transport provider and a user perspective. From the transport provider perspective, the results are differentiated into two categories: system performance and vehicle performance. The passenger-related results are not divided into any subcategories. The analysis of the results shows that, because of the small transport demand and its highly dispersed temporal and spatial distribution, the potential for demand aggregation in the model area is low. Besides, the trip frequency of the autonomous minibuses is too high. Since passengers have the possibility to request a trip every thirty minutes, the probability that two or more passengers request a trip with the same departure time is very low. A smaller number of trips should be offered to counteract the dispersed demand structure. Furthermore, since the occupancy rate of the minibuses is very low, it appears more suitable to serve the transport demand with smaller vehicles. The use of shared autonomous vehicles offers a lot more flexibility and comfort to the passengers: The transport times are shorter and the passengers can travel at any given time. One important benefit for the mobility provider is the reduction of empty trips compared to the mobility concept in the second simulation scenario. Most passengers do not travel to the central transfer points, but from one regular stop to the other. Since the autonomous minibuses always do roundtrips that start and end at the central transfer points, the return trips happen in most cases without any passengers. On the contrary, the shared autonomous vehicles wait at the destination point of the last transported passenger for the next request. The only empty trips occur on the way to pick up a new passenger. One disadvantage of this operating model is that there is no combination of individual trips, therefore a larger number of vehicles is needed. However, this also makes possible to offer the users different vehicles types for different purposes. For commuting, a person could, for example, use a two-seat vehicle, while for a family trip he could request a van or an SUV. Due to the characteristics of the transport demand in the model area, the shared autonomous vehicles performed better than the minibuses. However, to estimate the potential of autonomous mobility in rural regions is necessary to analyze its economic efficiency. The model provides all the required input values to estimate the operating costs and the expected profits. An economic viability analysis would go however beyond the scope of this thesis. It should be noted that the success of the flexible transport systems depends largely on the local conditions of the service area. Therefore, it is recommended not the use the simulation results presented in this thesis for planning flexible transport systems in other rural regions. Based on the results of this thesis, an extended and more detailed model to determine the potential of autonomous vehicles in rural areas can be built by taking other flexible transport systems into consideration. For example, it could be tested how a fleet of pooled-shared autonomous vehicles performs or if the transport of goods can be integrated into the mobility services. Another aspect that should be studied further is the influence of many different transport demand scenarios in the performance of the flexible transport systems.English
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