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Erwartungen, verkehrspolitische Auswirkungen und Handlungsbedarf für automatisierte Fahrzeuge und Mobilitätsdienste

Expectation, impacts and needs for transport policy caused by automated transport and mobility as a service

C. J. Gruber; Em. o. Univ. Prof. DI. DR. G. Sammer, A-Graz

Technologische Entwicklungen im Bereich des Automatisierten Fahrens eröffnen zahlreiche neue Anwendungsoptionen. Die Triebfeder dieser Entwicklung liegt primär im betriebswirtschaftlichen Industrieinteresse. Gesellschaftliche und gesamtwirtschaftliche Interessen, wie die Reduktion von Schadstoffemissionen und der Treibhausgase spielen dabei so gut wie keine Rolle. Es besteht das Risiko, dass sich automatisiertes Fahren abgekoppelt von verkehrspolitischen Zielen und gesellschaftlich erwünschten Auswirkungen entwickelt. Deshalb ist es notwendig, verkehrspolitische Interessen vorausschauend und parallel zur technologischen Entwicklung zu verfolgen. Dieser Fachbeitrag zielt darauf ab, die Veränderung des Verkehrsverhaltens und die dadurch bedingten verkehrspolitisch relevanten Auswirkungen für die vielfältigen Möglichkeiten des Automatisierten Fahrens aufzuzeigen. Parallel dazu erfolgt eine Analyse der relevanten rechtlichen und richtlinienbezogenen Rahmenbedingungen. Die Ergebnisse werden mit den verkehrspolitischen Zielsetzungen verglichen und eine Auflistung notwendiger verkehrlicher Maßnahmen wird erstellt.

Technological innovations in the field of automated driving make hitherto unimaginable applications possible. These innovations are primarily industry-driven. Socio-economic interests, such as the reduction of greenhouse gases, environmental protection and promotion of public transport are left aside. Hence, there is the risk that automated driving is developed and used without taking into account issues of transport policy or social impacts. These issues therefore have to be at the centre of the discourse at a very early stage of the development of automated driving. The overall aim of this paper is to show changes in travel behaviour and its effects on automated driving. At the same time, the relevant legal and guideline framework is analyzed. The results are compared with transport policy objectives, and a list of essential and necessary accompanying measures is developed.

Infrastrukturbedarf beim automatisierten Fahren

Infrastructure modifications to support the introduction of the automated driving

Dipl.-Ing. B. Kollmus, Ass. jur. T. M. Gasser, Dipl.-Ing. P. Lubrich, Dr.-Ing. J. Ritter, Dr.-Ing. L. Rittershaus, Dipl.-Ing. K. Scharnigg, Bergisch Gladbach

Die schnell voranschreitende Entwicklung im Bereich der Fahrzeugautomatisierung wirft unter anderem die Frage auf, welche Anforderungen an eine entsprechende  Gestaltung bzw. Adaptation der Infrastruktur daraus hervorgehen. Es kann davon ausgegangen werden, dass bei einer Infrastruktur mit regelwerkskonformer Umsetzung der Standards automatisiertes Fahren auf Autobahnen grundsätzlich möglich ist. Da in der Praxis automatisiert fahrende Fahrzeuge aber mit allen Gegebenheiten  zurechtkommen müssen und der Status Quo der Infrastruktur nicht immer dem technischen Regelwerk entspricht, werden relevante infrastrukturseitige Umfeldbedingungen erörtert und im Vergleich mit dem Status Quo technologieoffen möglichen Lösungsansätzen sowie ihrer Realisierbarkeit gegenübergestellt. Dabei kommt einer digitalen Referenzkarte mit temporären Merkmalen eine zentrale Bedeutung zu. Entscheidend ist dabei auch der Aspekt der Bidirektionalität: So sollte die Referenzkarte einerseits Informationen zur Verfügung stellen, andererseits aber auch durch die Fahrzeugflotte selbst über plötzlich auftretende, durch die Fahrzeugsensorik erkannte Ereignisse Informationen aus der Fahrzeugflotte erhalten.

The forseeable introduction of highly automated vehicles raises the question which infrastructural measures could support the exploitation of the potential benefits of this  new technology for the traffic sector. Basically, automated driving seems to be possible on motorways that are designed according to the contemporary technical rules. However, automated vehicles have to be able to handle any kind of situation. Further, the status quo of the infrastructure is not always in accordance with the  contemporary technical rules. Thus, solutions are shown to fill this gap. Possible scenario-based solutions are developed and evaluated. It appears that a backend-based digital HD reference map combining event localization with all relevant infrastructure-information in a reference-base for Automated and Connected vehicles could be feasible as a central measure for enabling automated driving.

Auswirkungen des Automatisierten Fahrens auf die Leistungsfähigkeiten und Rahmenbedingungen der Straßeninfrastruktur

Effects of automated driving on performance and framework conditions of transport infrastructure

Dipl.-Ing. M. Haberl, BSc., Dipl.-Ing. S. Flucher, BSc., Univ.-Prof. Dr.-Ing. M. Fellendorf; A-Graz

Eine eigens durchgeführte Expertenbefragung deutet darauf hin, dass automatisiert fahrende Fahrzeuge zuerst im hochrangigen Straßennetz (Autobahnen und Schnellstraßen) im Mischbetrieb unterwegs sein werden. Daher werden in diesem Fachbeitrag Leistungsfähigkeitsuntersuchungen im hochrangigen Straßennetz  (Autobahnen und Schnellstraßen) bei unterschiedlicher Marktdurchdringung automatisiert fahrender Fahrzeuge beschrieben. Anhand von mikroskopischen  Verkehrsflusssimulationen werden Kapazitätsveränderungen durch automatisierte Fahrzeuge auf typischen Netzelementen österreichischer Autobahnen für  unterschiedliche Szenarien quantifiziert und basierend darauf mit einer makroskopischen Wirkungsanalyse auf das gesamte österreichische Autobahnnetz hochgerechnet. Die erzielten Ergebnisse bieten die Möglichkeit, die Auswirkungen automatisierter Fahrzeuge auf die Streckenverfügbarkeit und Netzqualität abzuschätzen und in einer  ökonomischen Netzplanung der Streckeninfrastruktur zu berücksichtigen.

Due to infrastructural conditions, there are many indications that (high) automation of driving systems will initially take place on high-level road network (motorways and expressways) and for a considerable period of time under mixed traffic conditions. In this paper, capacity changes due to automated vehicles are quantified on typical network elements of Austrian motorways for different scenarios in mixed traffic conditions based on microscopic traffic flow simulations. Subsequently, a macroscopic  impact analysis on the entire Austrian motorway network was undertaken. The results provide the opportunity to estimate the impact of automated vehicles on performance and availability of high-level road networks and to consider them in an economic network planning of the transport infrastructure.

Modellierung der Nachfragewirkungen von automatisierten Verkehrsmitteln und Mobilitätsdiensten

Modelling the demand effects of automated transport systems and mobility services

Univ.-Prof. Dr.-Ing. M. Friedrich, Dipl.-Ing. E. Richter, J. Sonnleitner, M. Sc.; Stuttgart

Automatisierte Fahrzeuge werden das Verkehrsangebot verändern und die Verkehrsnachfrage beeinflussen. Um diese Wirkungen abzuschätzen, müssen vorhandene Verkehrsnachfragemodelle für neue Einsatzbereiche erweitert werden. Es werden zwei Modellerweiterungen beschrieben, mit denen die Wirkungen hochautomatisierter  Fahrzeuge und die Wirkungen vollautomatisierter Fahrzeugflotten auf die Nachfrage abgeschätzt werden können. Die erste Erweiterung beinhaltet eine veränderte  Wahrnehmung der Fahrtzeit in hochautomatisierten Fahrzeugen, da ein Teil der Fahrtzeit für fahrfremde Tätigkeiten genutzt werden kann. Die zweite Erweiterung ermöglicht die Integration von Car- und Ridesharingangeboten in bestehende Verkehrsnachfragemodelle. Sie umfasst Methoden für direkte und intermodale Sharingangebote, einen Algorithmus für das Bündeln von Fahrtwünschen und einen Algorithmus für nichtganzzahlige Umlaufbildung. Um die Umsetzbarkeit der  vorgestellten Methoden zu testen und beispielhafte Ergebnisse zu erzeugen, werden die Modellierungsmethoden in das makroskopische Verkehrsnachfragemodell der Region Stuttgart integriert.

Automated vehicles will change transport supply and in consequence influence travel demand. In order to evaluate those changes existing travel demand models need to be extended. This paper discusses two model extensions. The first extension enables travel demand models to calculate demand changes induced by changes in travel time perception in highly automated vehicles as the active driving time is reduced. The second extension allows incorporating car- and ridesharing services with fully  automated vehicle fleets into existing travel demand models. This extension includes a method to integrate direct and intermodal sharing services into the demand model, a trip bundling algorithm for ridesharing demand and a vehicle-scheduling algorithm. In order to test the feasibility of the presented methods and to generate exemplary results, they are applied to the macroscopic travel demand model of the Stuttgart Region.

 

Dynamische Nachfrageabschätzung für ein AmoD System in Zürich

Dynamic demand estimation for an AMoD system in Zurichs

S. Hörl, F. Becker, K. W. Axhausen; CH-Zürich

Hauptaugenmerk dieses Fachbeitrags ist die Flottendimensionierung für ein Autonomous Mobility on Demand (AMoD)-System in Zürich. Es werden Resultate für eine Simulation vorgestellt, in welcher die Flottengrösse, die erzeugten Wartezeiten und auch die Fahrtpreise im Gleichgewicht stehen. Diese Werte sind dabei direkt von der Nachfrage selbst abhängig, sodass auch diese Teil der Gleichgewichtslösung ist. Der Fall der „dynamischen Nachfrage“ errechnet 17.500 AMoD-Fahrten pro Tag in Zürich  bei einer Flottengrösse von ca. 4.500 Fahrzeugen. Dies entspricht nur ca. der Hälfte der Fahrten, die strukurell möglich wären, wenn Nutzerpräferenzen nicht  berücksichtigt würden. Die Studie zeigt daher deutlich, dass statische Nachfragemuster, wie sie bisher oft für Flottendimensionierungen verwendet wurden, meist zu einer Überschätzung führen.

The main focus of the paper is fleet sizing of an Autonomous Mobility on Demand (AMoD) system in Zurich. Results are presented for a simulation in which fleet size, generated waiting times and service costs are in equilibrium. These values are directly dependent on the demand itself, which therefore is also part of the equilibrium state. The “dynamic demand” case for Zurich yields 17,500 AMoD trips per day with a fleet size of approx. 4,500 vehicles. This amounts to only about half the trips that are structurally possible in the “static demand” case where user preferences are not taken into account. Therefore, the study provides strong evidence that static demand patterns as they are used frequently in current research lead to an overestimation in fleet sizing.