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Auswirkungen automatisiert fahrender Mobilitätsdienste auf den urbanen Mobilitätsmarkt : Agenten-basierte Modellierung am Beispiel der Stadt Stuttgart
(2025) Stratz, Florian; Pyka, Andreas
Urbane Mobilitätssysteme stehen weltweit unter Veränderungsdruck. Insbesondere der Trend der stetig zunehmenden Urbanisierung, die daraus folgenden Überlastungen der Verkehrssysteme sowie die verkehrsbedingte Klima- und Umweltbelastung in Städten führen dazu, dass die sich über das 20. Jahrhundert hinweg etablierte automobile Mobilität im urbanen Raum an ihre Grenzen stößt. Hinzu kommen technologische Entwicklungen im Zuge der Digitalisierung, wodurch neue technologische Möglichkeiten auf der Angebotsseite von Mobilitätsmärkten entstehen, wie beispielsweise Shared-Mobility-Angebote, die das vorherrschende Paradigma des privaten Autobesitzes in Frage stellen. Durch die Technologieinnovation des vollautomatisierten Fahrens kommt nun ein potenzieller Technologiesprung hinzu, dem eine transformative Rolle auf dem Mobilitätsmarkt zugeschrieben wird, da selbstfahrende Mobilitätsdienste durch das Ersetzen des menschlichen Fahrers wesentlich günstiger und zu jeder Tageszeit angeboten werden könnten. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich damit, inwiefern diese potenziell transformative Rolle selbstfahrender Mobilitätsdienste für den urbanen Mobilitätsmarkt einerseits generell untersucht und andererseits konkret bewertet werden kann. Es ist das zentrale Ziel dieser Arbeit, einen Beitrag zur wissenschaftlichen Diskussion darüber zu leisten, inwiefern eine mögliche Marktausbreitung automatisiert fahrender Mobilitätsdienste modelliert werden kann und wie resultierende Auswirkungen auf den urbanen Mobilitätsmarkt eingeschätzt werden können. Zur Herleitung der Untersuchungsmethodik der agenten-basierten Modellierung wird die Innovationsökonomik und die Theorie der Neo-Schumpeterianischen Innovationsforschung zu Grunde gelegt, da sich hierin Ansätze finden lassen, potenzielle Ausbreitungsdynamiken und Marktauswirkungen von Technologieinnovationen zu analysieren. Darauf aufbauend werden die konventionellen Methoden der Verkehrswissenschaften auf ihre Anwendbarkeit zur Untersuchung der Ausbreitung und Auswirkungen von selbstfahrenden Mobilitätsdiensten hin untersucht. Mit Hilfe von umfassenden Verkehrsmodellen, die auf empirischen Mobilitätsnachfragemodellierungen basieren, kann beispielsweise ein bestehendes Mobilitätsverhalten einer bestimmten Bevölkerung präzise abgebildet und für kurze Zeiträume prognostiziert werden. Möchte man jedoch, wie im Rahmen dieser Arbeit, eine Betrachtung des Mobilitätsmarkts über größere, zukünftige Zeiträume durchführen und potenzielle Veränderungen durch das Aufkommen von selbstfahrenden Fahrdiensten ableiten, so stoßen die konventionellen Methoden der Verkehrsnachfragemodellierung an ihre Grenzen. Dies liegt insbesondere daran, dass es keine Datengrundlage zu menschlichem Entscheidungsverhalten bezüglich Transportmittelwahlentscheidungen von selbstfahrenden Mobilitätsdiensten geben kann, so lange auf dem tatsächlichen Markt diese Technologie selbst noch nicht verfügbar ist. Die Innovation des automatisierten Fahrens beschreibt zudem eine derartige Veränderung der Angebotsseite auf dem Mobilitätsmarkt, so dass bestehende Verhaltensmuster auf der Nachfrageseite potenziell grundlegend verändert werden. Daher wird im Rahmen dieser Arbeit der Ansatz der konventionellen Mobilitätsnachfragemodellierung zwar als Grundlage zur regionsspezifischen Modellerweiterung für den Mobilitätsmarkt der Region Stuttgart verwendet, jedoch wird darüber hinaus ein agenten-basiertes Modell entwickelt, welches auf einer abstrakteren Ebene mögliche Auswirkungen der Innovation auf den urbanen Mobilitätsmarkt abbildet. In Verbindung mit der Neo-Schumpeterianischen Denkschule wird im Rahmen der sozial- und wirtschaftswissenschaftlichen Innovationsforschung zur Modellierung von komplexen, sozialen Systemen in den letzten Jahrzehnten vermehrt auf die Methodik der agenten-basierten Modellierung gesetzt. Für die Auswahl der Methodik der agenten-basierten Modellierung im Rahmen dieser Arbeit spricht zudem die Charakteristik des Untersuchungsgegenstandes des urbanen Mobilitätsmarkts als komplexes System, dessen Dynamiken von heterogenen, individuellen, sich beeinflussenden Einzelentscheidungen von Verkehrsteilnehmern ergeben. Der Modellentwicklungsprozess im Rahmen der Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Zuerst wird ein generisches, agenten-basiertes Diffusionsmodell für automatisierte Mobilitätsdienste auf einem abstrakten Mobilitätsmarkt entwickelt, welches systematische Zusammenhänge vereinfacht abbildet. In einem zweiten Schritt wird dieses generische Modell deskriptiv erweitert, indem das bestehende, empirisch kalibrierte Mobilitätsnachfragemodell für die Stadt Stuttgart mobiTopp angebunden wird. Diese Modellerweiterung spiegelt einen zentralen Kern der Arbeit wider, indem die innovationökonomische Perspektive des generischen agenten-basierten Modells mit der verkehrswissenschaftlichen Perspektive für eine konkreten urbanen Mobilitätsmarkt verknüpft wird. Durch die Anwendung des entwickelten Modells werden potenzielle Zielkonflikte und Rückkopplungseffekte aufgezeigt, die bei einem Markthochlauf selbstfahrender Mobilitätsdienste in der Stadt Stuttgart entstehen. Zudem werden über verschiedene Simulationsexperimente regulatorische Handlungsfelder analysiert, die die Auswirkungen der Marktausbreitung automatisiert fahrender Mobilitätsdienste beeinflussen.