On the transformation of public mobility services toward more sustainability

Dirks, Nicolas Bernd Frank; Walther, Grit (Thesis advisor); Kuhnimhof, Tobias Georg (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021, 2022)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2021

Kurzfassung

Im Kampf gegen den Klimawandel, die schlechte Luftqualität in den Innenstädten und die Endlichkeit der fossilen Ressourcen vollzieht sich weltweit ein sektorübergreifender Wandel hin zu mehr Nachhaltigkeit. Da der Verkehrssektor zu einem großen Teil von der Verbrennung fossiler Brennstoffe abhängt, ist eine Umgestaltung dieses Sektors von entscheidender Bedeutung. Insbesondere die öffentlichen Mobilitätsdienste müssen umgestaltet werden, um die damit verbundenen globalen und lokalen Emissionen zu reduzieren, aber auch um der Abhängigkeit vom privaten Autobesitz entgegenzuwirken. Vor diesem Hintergrund besteht diese kumulative Dissertation aus vier Publikationen, die alle zur Transformation hin zu (nachhaltigeren) öffentlichen Mobilitätsdiensten beitragen. Alle Publikationen sind entweder bereits veröffentlicht oder befinden sich in der Begutachtung in wissenschaftlichen Fachzeitschriften im Bereich der Verkehrsplanung. Die Dissertation gliedert sich in zwei Hauptteile mit jeweils zwei Publikationen. Der erste Teil befasst sich mit einem Transformationspfad des öffentlichen Mobilitätsangebots in städtischen Gebieten, nämlich der Integration von batterieelektrischen Bussen in städtische Busnetze, da diese zur Verringerung der Schadstoffkonzentration in Innenstädten beitragen. Batterieelektrische Busse, die mit Energie aus erneuerbaren Quellen betrieben werden, reduzieren auch die globalen Treibhausgasemissionen und den Verbrauch fossiler Ressourcen. Der zweite Teil befasst sich mit einem Transformationspfad der öffentlichen Mobilitätsdienste in ländlichen Gebieten, nämlich der Integration multimodaler Mobilitätsknotenpunkte, die bedarfsorientierte Verkehrsmittel mit dem öffentlichen Verkehr verbinden, um insbesondere die letzte Meile zu überwinden und die Abhängigkeit vom privaten Pkw-Besitz zu verringern. Die beiden Teile werden von einem Vorwort und einer Schlussfolgerung eingerahmt. Die erste Publikation ist ein kompakter Leitfaden zur Entwicklung von Entscheidungshilfen für die Integration von batterieelektrischen Bussen in städtische Busnetze für Praktiker und Wissenschaftler. In einem ersten Schritt werden die Anforderungen von Praktikern an die Integration von batterieelektrischen Bussen aus dem Stand der Technik, Projektberichten und Expertenwissen abgeleitet. In einem zweiten Schritt wird die Erfüllung der identifizierten Anforderungen aus der Praxis durch den Stand der Wissenschaft analysiert. Basierend auf dieser Analyse wird die Lücke zwischen Praxis und Forschung aufgezeigt. Die zweite Publikation beinhaltet ein neuartiges optimierungsbasiertes Modell zur Ermittlung eines kostenoptimalen Transformationsplans für die Integration von batterieelektrischen Bussen. Es umfasst unter anderem die Flottenplanung, die Positionierung der Ladeinfrastruktur und die Betriebsplanung. Das Planungsmodell ist für reale Anwendungen geeignet und schließt die Lücke eines strategischen Transformationsplanungsmodells, das den Betrieb antizipiert, während es das teilweise Aufladen an Ladestationen innerhalb des Busnetzes berücksichtigt. Basierend auf einer realen Fallstudie werden wertvolle betriebswirtschaftliche Erkenntnisse, z.B. hinsichtlich der Machbarkeit und Wettbewerbsfähigkeit von batterieelektrischen Bussen sowie vorteilhafter technischer Spezifikationen, abgeleitet. Die dritte Publikation stellt eine neue (intuitive) Methodik zur Identifizierung kritischer Verbindungen innerhalb von (öffentlichen) Verkehrssystemen vor, insbesondere für Entscheidungsträger in ländlichen Gebieten. Der Ansatz basiert auf einem Vergleich der Indikatoren Reisebedarf und Reisegeschwindigkeit. Jede Verbindung wird auf der Grundlage dieser beiden Indikatoren klassifiziert, um daraus Handlungsbedarf abzuleiten. So verspricht beispielsweise die Verbesserung einer Verbindung mit hoher Verkehrsnachfrage und niedriger Reisegeschwindigkeit hohe Verbesserungen hinsichtlich der Erreichbarkeit von Sehenswürdigkeiten und Arbeitsplätzen. Die Methodik wird auf eine reale Fallstudie in einer ländlichen Region angewandt. Die vierte Publikation stellt ein neuartiges Entscheidungshilfewerkzeug vor, das auf einem optimierungsbasierten Modell für die Einrichtung multimodaler Mobilitätsknotenpunkte basiert und gleichzeitig auf eine Verbesserung der Erreichbarkeit von Sehenswürdigkeiten und Arbeitsplätzen abzielt. Das Modell umfasst Entscheidungen über die Standorte multimodaler Mobilitätsknotenpunkte, die verfügbaren On-Demand-Verkehrsträger, die erforderlichen Parkplätze und die neu ermöglichten Reiserouten. Auf der Grundlage der ermöglichten Reiserouten wird die allgemeine Erreichbarkeit von Sehenswürdigkeiten und Arbeitsplätzen verbessert. Im Rahmen einer Fallstudie für eine ländliche Region werden unter anderem die Auswirkungen direkter Carsharing-Routen auf die Verbesserung der Erreichbarkeit analysiert.