Entwicklung prototypischer GIS-Tools zur Unterstützung strategischer Überlegungen hinsichtlich automatisierter ÖV-Zubringerdienste des SAE-Levels 4 – Indexbasierte Abgrenzung potentieller Einsatzgebiete sowie Identifikation prioritär anzupassender Bottlenecks zur Erweiterung dieser

Abstract

Automatisiertes Fahren gilt als hoffnungsträchtige Innovation, welche das Potential bietet, den öffentlichen Verkehr zu komplementieren, beispielsweise in Form von Zubringern zu höherrangigen Haltestellen. Jedoch ist diese Technik noch nicht flächendeckend einsetzbar. Stattdessen sind automatisierte Fahrzeuge des SAE-Levels 4 an bestimmte Bedingungen gebunden, wie die Ausprägung der Infrastruktur, wodurch sie in ihrem räumlichen Einsatz eingeschränkt sind. Dementsprechend besteht Interesse daran, in welchen Gebieten automatisierte Zubringer frühzeitig eingesetzt werden könnten und wie sich diese Gebiete durch eine fortschreitende technische Entwicklung ausweiten könnten. Da aber teils ungeeignete Abschnitte potentiell geeignete Bereiche voneinander trennen, gilt es auch jene Straßenabschnitte, sogenannte Bottlenecks, abzugrenzen, deren Anpassung eine frühzeitige Erweiterung der Einsatzgebiete ermöglichen würde. In diesem Zusammenhang erörtert die vorliegende Diplomarbeit, wie die Abgrenzung der potentiellen Einsatzgebiete automatisierter Zubringer des SAE-Levels 4 sowie auch die Identifikation von Bottlenecks mittels prototypischen GIS-basierten Tools umgesetzt werden könnten. Diese Tools sollen generalisierte Aussagen auf regionaler Ebene treffen, gleichzeitig aber auch, im Falle des Auffindens von Bottlenecks, konkrete Abschnitte im Straßennetz abgrenzen können. Die wesentliche Grundlage ist der, durch Soteropoulos et al. (2020) entwickelte, „automated drivability index“ (ADX). Dieser schätzt ab, inwieweit spezifische Straßenabschnitte durch automatisierte Fahrzeuge des SAE-Levels 4 befahren werden könnten und legt einen Fokus auf technische Aspekte. Aufbauend auf diesem Index wurden rasterbasierte Routenberechnungen mittels GIS-Software durchgeführt. Dabei wurde mittels Szenarien vorgegangen, um auch einen künftigen Entwicklungspfad abzubilden, bei welchem automatisierte Fahrzeuge zunehmend auch weniger geeignete Straßenabschnitte befahren können. Daraufhin erfolgte die explorative Erarbeitung der GIS-Prototypen, wobei ein Fokus auf deren Entwurf und Weiterentwicklung gesetzt wurde. Abschließend wurden die GIS-Prototypen für ein Teilgebiet der Region Zürich angewandt, um deren Funktionalität zu prüfen und ihren Nutzen zu veranschaulichen. Die entwickelten GIS-Tools sind geeignet, potentielle Einsatzgebiete automatisierter Zubringerdienste abzugrenzen, deren räumliche Ausweitung durch die technische Entwicklung abzubilden sowie relevante Bottlenecks im Straßennetz aufzufinden. Letztlich soll dies helfen, ein Szenario zu zeichnen, in welchem automatisierte Zubringerdienste des SAE-Levels 4 zur Komplementierung des öffentlichen Verkehrs eingesetzt werden, beispielsweise durch den Einsatz der GIS-Tools zur Abgrenzung künftiger Testgebiete.

Automated driving is considered a promising innovation with potential to complement public transport, for example as a feeder service to higher ranking public transport stops. However, this technology cannot yet be applied universally. Instead, the use of SAE-level 4 automated vehicles is restricted to specific conditions, such as the characteristics of the infrastructure; therefore, their area of application is limited. Thus, the areas in which automated shuttle services could be deployed and how they could be further expanded through ongoing technical development are of great interest. Due to unsuitable road sections, so called bottlenecks, separating potentially suitable areas, it is necessary to pinpoint them, as their adjustment would allow an early expansion of operational areas. Consequently, the present diploma thesis explores how the delineation of potential operational areas of SAE-level 4 automated feeder services as well as the identification of bottlenecks could be realised using prototypical GIS-based tools. Those tools give generalised findings on a regional level and identify specific sections within the road network when pinpointing bottlenecks. The essential foundation is the “automated drivability index“ (ADX), developed by Soteropoulos et al. (2020). It evaluates whether specific road sections can be passed by SAE-level 4 automated vehicles and focuses on technical aspects. Based on this index, raster-based route calculations were carried out using GIS software. A developmental trajectory in which automated vehicles are increasingly able to use less-suited road sections was depicted through scenarios. Subsequently, GIS prototypes were developed in an explorative way, focusing on their design and refinement. Finally, the GIS prototypes were applied to part of the Zurich region to assess their functionality and depict their usage. The developed GIS tools are suitable for delineating potential operational areas of automated feeder services, depicting their spatial expansion driven by technical development as well as pinpointing bottlenecks within the road network. Ultimately this should help to create a scenario, in which SAE-level 4 automated feeder services are used to complement public transport, for example by using the GIS tools to delineate future test areas.