Die rasche Entwicklung dynamischer Vanpool-Dienstleistungen hat sowohl in der akademischen Welt als auch in der Industrie zunehmendes Interesse geweckt. In diesem Projekt, das von der DFG in Zusammenarbeit mit der chinesischen National Science Foundation (NSF) finanziert wird, untersuchen wir grundlegende Probleme im Zusammenhang mit dynamischen Vanpooling-Diensten aus der Perspektive der Fahrgäste, der Betreiber und der politischen Entscheidungsträger. Die TUM hat sich bei dieser Forschung mit Prof. Hai Jiang von der Tsinghua Universität zusammengetan.

Konkret sind die Ziele dieser Studie (i) die Quantifizierung der Präferenz der Passagiere gegenüber verschiedenen Servicemerkmalen des dynamischen Vanpooling, wie Abholverzögerung, Umlauf der Strecken und Fahrpreis; (ii) der Aufbau einer Simulationsplattform, die es uns ermöglicht, die Leistung des dynamischen Vanpooling und seine Auswirkungen quantitativ zu bewerten; (iii) einen hochleistungsfähigen Planungsalgorithmus zu entwickeln, der eine Kerntechnologie für dynamisches Vanpooling darstellt und in der Lage sein sollte, mit Stochastizität sowohl bei der Nachfrage als auch bei der Reisezeit umzugehen, und eine Fahrzeugflotte in Megastädten wie Shanghai zu koordinieren; sowie (iv) die sozialen und ökologischen Auswirkungen von dynamischem Vanpooling zu bewerten und Wege zu finden, es in bestehende Reisemodi zu integrieren, um die Mobilitätsbedürfnisse der Bewohner zu befriedigen. Das Ergebnis des vorgeschlagenen Projekts würde es uns ermöglichen, ein gründliches Verständnis der Präferenzen der Fahrgäste, der betrieblichen Herausforderungen des dynamischen Vanpooling und seiner Auswirkungen auf den Bau umweltfreundlicherer und nachhaltigerer Städte zu gewinnen.

Um den Anforderungen an die Simulation autonomer dynamischer Vanpools gerecht zu werden, entwickeln wir verschiedene Verbesserungen der Modellierung für die aktuelle Generation mikroskopischer Verkehrssimulatoren. Ein mikroskopischer Verkehrssimulator kombiniert komplexe Angebots- und Nachfragemodelle, die miteinander interagieren, um eine Verkehrsumgebung im Detail zu simulieren.

Die laufenden Angebotsverbesserungen befassen sich mit den Anforderungen an die Modellierung des autonomen Transporterverhaltens und der Fahrten von Fahrgästen. Um Vanpools adäquat zu simulieren, sollten die Fahrzeuge ein autonomes Fahrverhalten und eine Infrastruktur aufweisen, die den Tür-zu-Tür Abhol- und Bringservice unterstützt. Zur Modellierung individueller Fahrgastfahrten sind separate zusätzliche Einrichtungen zur Erfassung individueller Fahrtvariablen erforderlich. In dieser Untersuchung wird eine Transporterkapazität von 8 bis 14 Passagieren berücksichtigt.

Die Abbildung skizziert die Gesamtarchitektur für die Modellierung dynamischer Vanpooling-Dienste. Die aktuelle Implementierung, die von der TUM entwickelt wurde, verwendet Scheduling-Algorithmen, die von der Tsinghua-Universität entwickelt wurden und eine Schnittstelle zwischen Python und dem mikroskopischen Verkehrssimulator Sumo bilden.

Die TUM und die Nanyang Technological University in Singapur arbeiten in einem groß angelegten interdisziplinären Projekt am Forschungsinstitut TUMCREATE in Singapur zusammen. Die Forschungsinitiative "towards the ultimate public transport" wird von der National Research Foundation of Singapore gefördert und umfasst die TUM-Lehrstühle Verkehrstechnik und Verkehrssteuerung (Prof. Busch), Erneuerbare und nachhaltige Energiesysteme (Prof. Hamacher), Kraftfahrzeugtechnik (Prof. Lienkamp), Robotik, Künstliche Intelligenz und Echtzeitsysteme (Prof. Knoll) und Industriedesign (Prof. Frenkler).

Ziel des Projekts ist die ganzheitliche Gestaltung eines autonomen und elektrifizierten öffentlichen Verkehrssystems, das sowohl Zubringer mit geringer Nachfrage als auch Korridore mit höherer Kapazität bedient. Das System mit dem Namen DART (Dynamic Autonomous Road Transit) ist nahtlos in das städtische Nahverkehrssystem und dessen Steuerungsinfrastruktur integriert. Das multidisziplinäre Team der TUM verfügt über die Schlüsselkompetenzen zur Gestaltung aller Komponenten des DART

DART OPERATION basiert auf autonomen und elektrischen Modulen, die Platz für dreißig Passagiere bieten. Die Module können elektronisch miteinander verbunden werden und Züge bilden, die als Straßenzüge durch die Stadt fahren. Die DART INFRASTRUKTUR besteht aus einer intelligenten Verkehrssteuerung, die für eine reibungslose Fahrt ohne unnötige Zeitverluste sorgt, einer Ladeinfrastruktur für die Module sowie aus intelligenten Haltestellen, die neben dem Fahrzeug optimiert sind, um ein schnelles Ein- und Aussteigen zu gewährleisten. DART POWER optimiert die Stromversorgung und das Energiemanagement der Fahrzeuge unter Berücksichtigung der Randbedingungen des Stromnetzes und des Transitbetriebs. DART CONNECT entwirft die Kommunikationsmechanismen zwischen den einzelnen Modulen sowie zwischen Modulen und der Infrastruktur. Schließlich verbindet ein DART CENTRAL alle Funktionen des Transitbetriebs, der Verkehrssteuerung und der Stromversorgung, um einen koordinierten Betrieb des Transitsystems zu gewährleisten.

Die Hauptfelder der Zusammenarbeit zwischen den Verkehrsingenieuren und Elektroingenieuren in diesem Projekt sind die koordinierte Planung des Transitsystem-Layouts und die Optimierung der Nachfrage nach öffentlichen Verkehrsleistungen, betriebliche Notwendigkeiten, wie z.B. notwendige Haltestellen zur Zusammenlegung und Aufteilung von Modulzügen, sowie die optimale Form und Lage der Gebühreninfrastruktur. Darüber hinaus arbeiten die beiden Disziplinen bei der Gestaltung der Hardware für Haltestelleneinrichtungen und Fahrbahnbeläge zusammen, die den Anforderungen an Fahrkomfort, Langlebigkeit und Integration der Ladeinfrastruktur entsprechen müssen.