On-Demand Shuttles: Haltestelle oder Tür-zu-Tür?

 

Haltestelle oder Tür-zu-Tür?

In diesem Artikel nutzen wir unser flinc-Simulationsprogramm, um haltestellenbasierte Shuttle-Systeme und Tür-zu-Tür-Systeme miteinander zu vergleichen. Für beide Varianten werden wir dabei gute Argumente finden – es kommt darauf an, Kosten, Nutzen und Anwendungsfälle genau zu kennen.

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On-Demand Shuttle-Systeme lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Einige, darunter Lyft Line oder UberPool, holen ihre Passagiere an der Haustür ab und bringen sie genau bis zum eigentlichen Ziel. Andere – in Deutschland sind solche Systeme in Berlin und in Hamburg geplant – setzen dagegen auf Haltestellen. Passagiere gehen von zu Hause aus zu einer der nächsten Stationen und steigen erst dort ein. Die wichtigsten Vor- und Nachteile liegen dabei auf der Hand: Tür-zu-Tür bietet einen besseren Service für die Passagiere. Stationsbasierte Systeme wiederum ermöglichen ein besseres Pooling und dementsprechend geringere Umwege.

Im Folgenden geht es darum, diese Vor- und Nachteile mit Zahlen zu unterlegen. Die entscheidende Frage lautet: Wenn ich die Zahl der Stationen erhöhe welche Auswirkungen hat das auf das Pooling-Potential? In einem früheren Artikel (auf Englisch) habe ich beschrieben, wie wir bei flinc ein spezielles Simulationsprogramm für Shuttle-Systeme einsetzen, um solche Fragen zu beantworten. Die wichtigsten Punkte sind: Wir nutzen anonymisierte Telekommunikationsdaten, reichern diese mit Flächennutzungsdaten aus der Open Street Map Datenbank an und gewinnen so eine Auswahl an Fahrten, die in diesem System nachgefragt werden.

Die Shuttles werden dann so gesteuert, dass möglichst viele Fahrten in einem Fahrzeug zusammengelegt werden können. Dabei müssen allerdings gewisse Qualitätskriterien eingehalten werden. So dürfen Umweg und Wartezeiten einen kritischen Wert nicht überschreiten. Wir rechnen mit maximal sechs Passagieren pro Fahrzeug, leere Shuttles schicken wir zu den Stationen, an denen sie am dringendsten benötigt werden. Um die Untersuchung möglichst anschaulich zu machen, haben wir ein konkretes Geschäftsgebiet für unsere simulierten Shuttle-Service ausgewählt: Ein Gebiet im Zentrum Hamburgs mit etwa 250.000 Einwohnern.

Geschäftsgebiet HH

 

In diesem Gebiet gibt es aktuell rund 200 Bus- und U-Bahnhaltestellen. Um ein dichteres Haltestellennetz simulieren zu können, wurden weitere Stationen hinzugefügt. Diese befanden sich größtenteils an Straßenecken oder an längeren, ununterbrochenen Straßenzügen. Auf diese Weise konnten wir mit insgesamt rund 7000 “Haltestellen” arbeiten. Damit gibt es im Schnitt eine “Haltestelle” für 35 Anwohner – das dürfte eine ziemlich gute Näherung für einen Tür-zu-Tür-Service sein.

Mit diesen Stationen können wir nun die Entwicklung eines Shuttle-Systems beobachten – von nur wenigen Stationen hin zu einem Quasi-Tür-zu-Tür-System. In der ersten Simulation wurden 100 virtuelle Shuttles in einem haltestellenbasierten System mit 50 Stationen eingesetzt. Die maximale Wartezeit betrug zehn Minuten. Anschließend wurden weitere, zufällig gezogene, Haltestellen zum System hinzugefügt und die Simulation wiederholt, wobei alle anderen Parameter konstant blieben.

Die Effizienz eines Systems wurde daran bemessen, wie viele Fahrten ein Shuttle im Schnitt in einer Stunde absolvieren kann.

Hier ist das – etwas überraschende – Ergebnis:

capacity on station number
Offensichtlich hat die Zahl der Stationen (auf einem fixen Gebiet) einen Einfluss auf das Pooling-Potential. Je mehr Haltestellen, desto weniger Passagiere können zu einer Route zusammengelegt werden und desto weniger Fahrten werden pro Stunde durchgeführt. So weit, so erwartet. Weniger erwartbar dürfte sein, dass dieser Effekt nur im ganz linken Spektrum, also nur im Bereich weniger Stationen auftaucht. Nur im Bereich bis zu 400 Stationen – das ist lediglich das Doppelte der echten Stationen! – gilt die Gleichung “Weniger Haltestellen = Besseres Pooling”. Danach ist ein Tür-zu-Tür-Service genauso oder fast genauso effizient wie ein haltestellenbasiertes System!

Hier ist der interessante Bereich noch einmal vergrößert:

capacity on station number - detail

 

Interessanterweise liegt die Zahl der Haltestellen, die am wenigsten empfehlenswert erscheint, ziemlich genau im Bereich um 200. Grob gesagt gilt hier, dass ein Tür-zu-Tür-Service nur ein paar Prozent teurer sein müsste als ein Haltestellensystem – diesen kleinen Extrazuschlag dürfte vielen Passagieren der Extra-Service wert sein. Auf der anderen Seite kann die Effizienz deutlich erhöht werden, wenn die Zahl der Haltestellen von 200 aus sinkt. Das bedeutet für das untersuchte Szenario, dass die Einführung eines Shuttle-Systems auf dem bestehenden Haltestellen-Netz wenig empfehlenswert erscheint.

Einige weitere Beobachtungen:

  • “Alles oder wenig”: Wer kein Tür-zu-Tür-System aufbauen möchte, dürfte mit eher wenigen Haltestellen wohl am besten fahren. Denn so etwas wie eine goldene Mitte gibt es hier nicht! Ob dieser Use Case Sinn macht, ist eine andere Frage; immerhin dürften die 50 wichtigsten Punkte der Hamburger Innenstadt schon heute recht gut mit dem ÖPNV verbunden sein – wenn auch nicht immer ohne Umsteigen.
  • Wähle die richtigen Stationen aus: In dieser kleinen Skizze haben wir die Haltestellen zufällig aus einer Menge von Haltestellen gezogen. Wenn wir das Pooling-Potential dieser 200 Zufallsstationen mit den 200 echten Stationen vergleichen, dann sind die echten Haltestellen besser geeignet (12,8 Fahrten pro Stunde gegen 12,2 Fahrten pro Stunde). Das ist keine Überraschung: Die Zufallsstationen dürften öfter einmal in der Tempo-30-Zone liegen. Die Shuttles müssen dann die Hauptverkehrsstraßen verlassen, um Passagiere einzusammeln. Das kostet Zeit.
  • Haltestellen helfen, den Passagier zu finden: Für Ride-Hailing Services wie Uber oder Lyft ist es eine echte Herausforderung, den Passagier am Einstiegspunkt zügig zu finden. Die Zeit, die dieser Findungsprozess kostet, kann durch Haltestellen deutlich reduziert werden. Auch für die Kunden kann ein haltestellenbasiertes System, bei dem sich die Zustiegspunkte im Abstand von wenigen Dutzend Metern befinden, ähnlich bequem sein wie ein Tür-zu-Tür-Service.

Zum Abschluss soll noch einmal betont werden, dass es sich hierbei um eine grobe Skizze handelt. Dennoch können auf diese Weise  wichtige Einblicke in Wirkungsweisen und Anwendungsfälle von On-Demand Shuttles gewonnen werden. Haltestellenbasierte Systeme eignen sich vor allem, um relativ wenige, aber wichtige Stationen miteinander zu verbinden. Soll hingegen ein dichteres Haltestellennetz geschaffen werden, dann dürfte der Schritt hin zu einem sogenannten haltestellenbasierten Quasi-Tür-zu-Tür-Service kleiner sein als oft vermutet. Das bedeutet: idealerweise sollte das Netz so dicht gewählt werden, dass die Fußwege für den Kunden vernachlässigbar werden – während gleichzeitig der komplizierte Findungsprozess eines reinen Tür-zu-Tür-Services entfällt.

Autor: Steffen Huß

Autor: steffenhuss