DE102021104454A1

DE102021104454A1 - Systeme und verfahren zum bewerten eines mikrotransitdienstes

Info

Publication number: DE102021104454A1
Application number: DE102021104454.5A
Authority: DE
Inventors: Richard Twumasi-Boakye; Yifan Chen; James Fishelson; Xiaolin CAI; Archak Mittal; Andrea Broaddus; Seema Jain; Eric H. Wingfield
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2021-09-02
Also published as: US20210272039A1; CN113326997A

Abstract

Die Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zur Bewertung eines Mikrotransitdienstes bereit. Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren und Systeme zum Durchführen einer Kosten-Nutzen-Analyse eines Mikrotransitdienstes, beinhaltend ein Verfahren, das sowohl eine Verkehrssimulation als auch eine Versuchsanordnung in Verbindung mit der Kosten-Nutzen-Analyse nutzt.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein Computersystem zum Durchführen einer Kosten-Nutzen-Analyse beim Bewerten eines Mikrotransitdienstes, die sowohl eine Verkehrssimulation als auch eine Versuchsanordnung in Verbindung mit der Analyse nutzt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Simulation von Verkehrssystemen beinhaltet das Planen, Entwerfen und Betreiben von Verkehrssystemen durch mathematische Modellierung der betreffenden Verkehrssysteme (z. B. Autobahnkreuzungen, Verkehrsadern, Kreisverkehre, Stral engitter in der Innenstadt usw.). Die Simulation von Verkehrssystemen ist eine sich ständig erweiternde Disziplin. Verschiedene nationale und lokale Verkehrsagenturen, akademische Einrichtungen und Beratungsunternehmen verwenden Simulation, um ihre Verwaltung von Verkehrsnetzen zu unterstützen.
Verkehrssimulationsuntersuchungen bieten wichtige Vorteile gegenüber herkömmlichen Verkehrsplanungsuntersuchungen für komplizierte Szenarien. Die Verkehrssimulation kann auch attraktive visuelle Demonstrationen gegenwärtiger und zukünftiger Verkehrsszenarien erzeugen.
Mikrotransit ist ein schnell wachsender Teil des Verkehrssystems und stellt eine breite Palette von gemeinsam genutzten Mobilitätsdiensten zwischen privaten Fahrzeugen und öffentlichen Verkehrsmitteln mit unterschiedlichem Grad/Arten von Streckenführung und gemeinsamer Nutzung dar. Eine Form von Mikrotransit ist der bedarfsgesteuerte Transport (Demand Response Transit - DRT), der flexible Streckenführung und/oder flexible Zeitplanung von z. B. Kleinbussen bietet. Typischerweise erstellen Anbieter von Mikrotransit Routen, um Nachfrage (Fahrten) und Angebot (gefahrene Fahrzeuge) anzupassen und die Effizienz und Zugänglichkeit des Transitdienstes zu erweitern. Bei diesem Konzept, das allgemein als Mobilität als Dienstleistun (Mobility-as-a-Service - MaaS) bekannt ist, handelt es sich um einen hochdynamischen und überaus wettbewerbsfähigen expandierenden Markt. Jedoch betreiben die meisten Verkehrsnetzunternehmen diese Dienste derzeit aus Gründen, die unverhältnismäl ige Bewegung von Fahrzeugen ohne Einnahmen und unrealistische Geschäftsmodelle beinhalten, mit einem finanziellen Verlust.
Es besteht ein aktueller Bedarf an einem Verfahren und System zum Bewerten der Rentabilität des Einsatzes von Mikrotransit und anderen gemeinsam genutzten Mobilitätsdiensten für unterschiedliche Interessensbereiche. Tatsächlich sind keine Verfahren zum Bewerten der Wirtschaftlichkeit von Mikrotransitdiensten zwischen Unternehmen und Kunde (business-to-consumer - B2C) bekannt, in denen ein ganzheitlicher umfassender Ansatz in Betracht gezogen wird, der Konzepte zur Verkehrsmodellierung, Mikrotransitdienstparameter, durchführbare Dienstarten, Vorteile auf Systemebene und finanzielle Rentabilität erfordert.
Im Gegenteil, bestehende Techniken zum Bewerten gemeinsam genutzter Mobilitätsdienste waren in ihrem Umfang begrenzt. Zum Beispiel offenbart die CN108292473 A , übertragen an Zoox, Inc., ein System zum Simulieren des Betriebs eines autonomen Fahrzeugs in einer Flotte, einschliel lich der Interaktion zwischen einem Fernbedienungsmanager und einem autonomen Fahrzeug.
Die US20160234648 A1 offenbart ein Verfahren zum Generieren einer personalisierten Route zur Fahrt auf Grundlage von berechneten und aufgezeichneten Routenerfahrungsinformationen. Gleichermal en offenbart US 10,203,220 B2 , übertragen an Polaris Industries, Inc., eine mobile Anwendung, die es einem Benutzer ermöglicht, eine ausgewählte Fahrt „in der Vorschau“ anzuzeigen, zum Beispiel durch Bereitstellen einer „Durchflug“-Ansicht aus Benutzerperspektive oder einer Simulation einer ausgewählten Route auf Grundlage von in der Datenbank gesammelten Fotos oder Videos der Strecke.
Die oben zitierten Referenzen offenbaren jedoch kein Verfahren zum Durchführen einer Kosten-Nutzen-Analyse an einer Vielfalt von Mikrotransitsystemen, geschweige denn die Fähigkeit, verschiedene alternative Mikrotransitsysteme oder -modalitäten vor dem Umsetzen des Systems zu simulieren und zu vergleichen.
In Bezug auf diese und andere Überlegungen wird die hierin dargelegte Offenbarung präsentiert.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und System zum Bewerten der Durchführbarkeit einer Integration von Mikrotransitdiensten in Verkehrssystemen an gewünschten Standorten. Diese Offenbarung beinhaltet die Fähigkeit, unter anderem spezielle Anwendungsfälle, wie etwa Dienste der ersten/letzten Meile, zu bewerten und Mikrotransit zu verwenden, um spezifischen Fahrtzwecken zu dienen (z. B. Heimarbeitsfahrten).
Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren und System zum Bereitstellen einer Bewertung/Optimierung einer Verkehrsmodellierung eines Mikrotransitdienstkonzepts, bevor Hardwareressourcen für den Betrieb festgeschrieben werden (z. B. vor dem Aufbau/Kauf einer Flotte von Dienstfahrzeugen und/oder Einstellen eines Fahrerteams zum Steuern der Fahrzeuge).
Eine beispielhafte Ausführungsform kann ein Verfahren zur Bewertung/Optimierung von Mikrotransitsystemen in einem geografischen Gebiet beinhalten. Das Verfahren kann das Ausführen einer Reihe von vollfaktoriellen Dienstexperimenten beinhalten, um die Auswirkung gewisser ausgewählter unabhängiger Variablen auf einen vorgeschlagenen Mikrotransitdienst aus den unterschiedlichen Perspektiven der Reisenden, der Systembetreiber und lokaler Behörden zu identifizieren. In dieser Hinsicht können die unabhängigen Variablen eine Anzahl von Dienstfahrzeugen (z. B. Flottengröl e), Dienstgebiete, maximale Wartezeiten, einen maximalen Umwegfaktor, eine oder mehrere Dienstraten, nicht bediente Nachfrage, Dienstzeiten, Abholstandorte und Absetzorte beinhalten.
Die Faktoren, die durch das offenbarte Verfahren bestimmt und analysiert werden können, beinhalten eine maximale Wartezeit, einen maximalen Umwegfaktor, d. h. ein Widerspiegeln, wie viel zusätzliche Zeit ein Fahrgast bereit wäre, für Mikrotransit im Vergleich zu einem privaten Transport aufzubringen, eine Nachfrage nach einem konkreten Transitdienst, die Dichte der Abhol- und Absetzorte; und eine Anzahl verfügbarer Dienstfahrzeuge, einschliel lich Flottengröl e und Fahrzeugdienststunden.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden in dieser Schrift ausführlicher bereitgestellt.
Figurenliste
Die detaillierte Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargelegt. Die Verwendung der gleichen Bezugszeichen kann ähnliche oder identische Elemente angeben. Für verschiedene Ausführungsformen können andere Elemente und/oder Komponenten verwendet werden als jene, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, und einige Elemente und/oder Komponenten sind in verschiedenen Ausführungsformen unter Umständen nicht vorhanden. Die Elemente und/oder Komponenten in den Figuren sind nicht zwingend mal stabsgetreu gezeichnet. Für die gesamte Offenbarung gilt, dass Ausdrücke im Singular und Plural je nach Kontext synonym verwendet werden können.

1 ist ein Ablaufdiagramm, das ein übergreifendes Kosten-Nutzen-Analyseverfahren gemäl dem offenbarten Verfahren veranschaulicht.
2 ist ein zweites Ablaufdiagramm, das eine Analyse der Simulation /Versuchsanordnung gemäl dem offenbarten Verfahren veranschaulicht.
3 ist ein drittes Ablaufdiagramm, das ein weiteres Gesamtkosten-Nutzen-Analyseverfahren gemäl dem offenbarten Verfahren veranschaulicht.
4 ist eine beispielhafte Rechenumgebung gemäl Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Offenbarung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung gezeigt sind, näher beschrieben, und ist nicht einschränkend gedacht.
Wie in der vorliegenden Offenbarung eingesetzt, kann eine große Vielfalt von Diensten durch den Begriff „Mikrotransit“ umfasst sein. Zum Beispiel kann der Einsatz von Mikrotransitdiensten im „Stadtmaßstab“ unter anderem (i) Shuttles für die erste/letzte Meile, (ii) medizinische Nicht-Notfallbeförderung (non-emergency medical transportation - NEMT), (iii) Ersatz für Busse mit niedriger Frequenz/niedriger Auslastung, (iv) Park-and-Ride, (v) Beförderung zu einem Event, (vi) Erweiterung des Dienstes für Verkehrsverbunde und (vii) alternative Mobilitätsdienste, z. B. E-Roller, neben anderen, beinhalten.
Konkrete Beispiele für Mikrotransitmodalitäten beinhalten zudem dynamische Shuttles, gemeinsam genutzte Taxis, Dienste mit festen Routen, wie zum Beispiel Via^® und Chariot^®, und gemeinsames Nutzen von Fahrten durch Fahrgäste.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreiben ein Verfahren und ein System, die ein Simulationsprogramm für ein Verkehrsnetz verwenden, das dazu konfiguriert ist, die beste Strategie zum Einsetzen und Entwickeln eines für ein ausgewähltes geografisches Gebiet angepassten Mikrotransitdienstes zu identifizieren. Ausführungsformen beschreiben die Erstellung von Simulationsmodellen für ein Verkehrsnetz, die verwendet werden können, um Mikrotransitsysteme unter Verwendung verschiedener vordefinierter Leistungsmessgröl en zu bewerten. Organisationen, Städte und andere können die hierin beschriebene Techniken und Systeme anwenden, um optimale Transitlösungen gemäß geografisch definierten Gebieten (z. B. geografisch gebundenen Bereichen) zu bestimmen. Als Einführung in einige in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Konzepte werden in den folgenden Absätzen mehrere Begriffe erörtert.
Simulationsmodelle für ein Verkehrsnetz simulieren, wie Angebot und Nachfrage in Verkehrssystemen interagieren. Diese Modelle ermöglichen die Berechnung von Leistungsmessgröl en und Benutzerströmen für jedes Angebotselement (Fahrtverbindung auch als Netzverbindung bekannt), die sich aus Ausgangsort-Zielort-Nachfrageströmen, Benutzerpfadauswahlverhalten und den wechselseitigen Interaktionen zwischen Angebot und Nachfrage ergeben.
In der Vergangenheit wurden Verkehrsmodelle manchmal in drei verwandte Kategorien unterteilt: (mikroskopisch, mesoskopisch und makroskopisch). Mikroskopische Modelle prognostizieren kontinuierlich oder einzeln den Zustand einzelner Fahrzeuge und konzentrieren sich hauptsächlich auf einzelne Fahrzeuggeschwindigkeiten und -standorte. Am anderen Ende der Skala können makroskopische Modelle eine Beschreibung des Verkehrsstroms, der einer konkreten Beförderungsmodalität zugeordnet ist, aggregieren und die Effektivität dieser Faktoren messen, die zum Beispiel neben anderem Faktoren Verkehrsgeschwindigkeit, Verkehrsstrom und Nutzungsdichte beinhalten können. Mesoskopische Modelle können Aspekte sowohl von makro- als auch von mikroskopischen Modellen beinhalten. Die mesoskopischen Modelle können die Lücke zwischen einem Ansatz auf aggregierter Ebene von makroskopischen Modellen und den einzelnen Interaktionen der mikroskopischen Modelle füllen, indem sie die Verkehrsinstanzen auf einer hohen Detailebene beschreiben, während ihr Verhalten und ihre Interaktionen auf einer niedrigeren Detailebene gestaltet sind.
Ein Beispiel für eine Klasse von makroskopischen Modellen wird als Tools zur makroskopischen Verkehrssimulation (Macroscopic Transportation Simulation Tools - MTST) bezeichnet. Ein makroskopisches Simulationsmodell kann auf den deterministischen Beziehungen des Flusses, der Geschwindigkeit und der Dichte der Verkehrsströme beruhen, die verschiedenen Modalitäten von Transitdiensten zugeordnet sind. Die Simulation in einem makroskopischen Modell kann auf einer abschnittsweisen Basis (d. h. durch Geofence-Bereiche wie zum Beispiel konkrete Wohnblöcke) statt durch Verfolgen einzelner Fahrzeuge erfolgen.
Als Simulationsmodell können MTST ein angebots- und nachfragebasiertes Tool sein. Das heil t, ein MTST verknüpft das aktuelle Transportangebot mit der Transportnachfrage, um das System zu simulieren, was einem Infrastrukturentwickler oder -manager ermöglicht, eine Netzzuweisung aus Angebots- und Nachfragedaten zu erstellen. MTST können Verkehrsdaten aus einer Vielzahl von Quellen einsetzen. Zum Beispiel sind sie in der Lage, private Verkehrsdaten und öffentliche Verkehrsdaten aus einer Vielzahl von kommerziell verfügbaren Quellen zu importieren, wie etwa Shape, DiVA (Digitala Vetenskapliga Arkivet), HAFAS (Das HaCon Fahrplan-Auskunfts-System, jetzt im Besitz von Siemens) und OpenStreetMap. Alternativ können Daten mittels bestehender Verkehrsnetz-Suites, wie etwa Vision Traffic Suite von der PTV Group, erhalten werden. Die genaue Quelle der Daten ist für das Verfahren dieser Offenbarung nicht mal geblich und soll nicht einschränkend sein.
Auf der Angebotsseite kann das Verkehrssimulationsprogramm Entwicklern ermöglichen, eine breite Vielfalt von Verkehrsinformationen einzugeben, einschliel lich Stral en, Verkehrsaufkommen und öffentlicher Verkehrsmittelversorgung für den gewünschten Standort, indem Zeitpläne für den öffentlichen Verkehr in das Tool integriert werden. Ein Vorteil einiger beschriebener Ausführungsformen kann ein erhöhtes Mal an Genauigkeit beim Prognostizieren eines mit Verkehrssimulationen verknüpften Ergebnisses beinhalten, teilweise weil Echtzeitdaten für die Simulationskonstruktion und -eingaben genutzt werden können. Auf der Nachfrageseite kann das MTST unter anderem Daten aus einer Vielfalt von Quellen erhalten, einschliel lich öffentlich zugänglicher und kommerziell verfügbarer Daten für den gewünschten Standort, Fahrgastticketinformationen und Fahrgastbefragungen, einschliel lich interner und externer Quellen. Das MTST kann auch Mittel bereitstellen, die es Entwicklern ermöglichen, Daten aus den gebräuchlichsten Systemen über Schnittstellen zu importieren, die mit öffentlich verfügbaren Datenquellen online verbunden sind. Die Importdatensätze können zum Beispiel Stral en- und öffentliche Verkehrsnetze oder -fahrpläne beinhalten.
Die quantitative Analyse des Netzes und der Dienste kann ferner das Berücksichtigen von statistischen Daten der geografisch gebundenen Gebietsnutzung, wie zum Beispiel einer Anzahl von Bewohnern und Arbeitsplätzen in den untersuchten Verkehrszonen, und das Vergleichen dieser mit den Daten von lokal relevanten Zielorten beinhalten. Darüber hinaus kann das MTST kalibriert werden, um Verkehrsbedingungen darzustellen, um realistische Fahrzeiten des Stral ennetzes besser widerzuspiegeln.
In dieser Hinsicht kann die Ausgabe des MTST eine Verkehrsnetzsimulation, wie etwa eine oder mehrere Ausgangsort-Zielort(Origin-Destination - OD)-Matrizen und OD-Fahrtpaarungen beinhalten, die von den OD-Matrizen abgeleitet sind, die die Personenbewegung in geografisch gebundenen Bereichen beschreiben kann.
Es gibt mehrere fachbekannte Modelle, die eingesetzt werden können, um eine OD-Matrix zu schätzen, wie etwa ein Schwerkraftmodell und ein Schwerkraftopportunitätsmodell, die beide zur Verwendung in dem beschriebenen Verfahren geeignet sein können. Die Erzeugung einer OD-Matrix beinhaltet typischerweise einen iterativen Prozess, in dem ein Verhältnis von zugewiesenen OD-Fahrten in einer anfänglichen Matrix bewertet wird und die Verhältnisse zwischen den Arten von Fahrten modifiziert und innerhalb einer modifizierten Fahrtmatrix neu zugewiesen werden, bis eine statistisch akzeptable Fahrttabelle und Zuweisung generiert ist.
Das primäre Konzept in dieser Hinsicht besteht darin, eine solide OD-Tabelle zu finden, die bekannte Verkehrszählungen wiedergibt. In großen Netzen können unterschiedliche OD-Tabellen verwendet werden, die Verkehrszählungen mit gleicher Qualität wiedergeben können. Die meisten heute verfügbaren Algorithmen ergänzen die Verkehrszählungen mit einer „Kern“-OD-Tabelle, die eine bestmögliche Annäherung des gewünschten Ergebnisses ist. Zu diesem Zweck kann eine Kern-OD-Tabelle eine beliebige von Folgenden sein: eine, die in der Vergangenheit beobachtet wurde, eine, die kürzlich, aber ungenau beobachtet wurde, oder eine, die anhand von Prinzipien des Fahrerverhaltens entwickelt wurde.
Zusätzlich zum Erzeugen von OD-Matrizen ermöglicht MTST, dass verschiedene OD-Fahrten innerhalb der OD-Matrix getrennt werden. Zum Beispiel ermöglicht die Software dem Entwickler, eine Klasse von Fahrten, z. B. OD-Fahrten mit gemeinsam genutztem Dienst, von anderen Klassen, z. B. privaten OD-Fahrten, zu trennen.
Das MTST ist auch in der Lage, ein Netzzuweisungsmodell zu erzeugen. In dieser Hinsicht sind die Konzepte der Verkehrsnetzzuweisung und der Ausgangsort-Zielort-Fahrtbedarfsschätzung eng miteinander verwandt, da ein Verkehrszuweisungsmodell Routenauswahlinformationen von Benutzern bereitstellt und Verkehrsfahrten unterschiedlichen Fahrtarten und/oder unterschiedlichen Stral ensegmenten eines Netzes zuweist, während die meisten aktuellen OD-Matrixschätzungstechniken Routenauswahlinformationen des Benutzers erfordern, um die OD-Matrix abzuleiten. Anders ausgedrückt werden Netzzuweisungsmodelle verwendet, um den Strom von Benutzern in einem Verkehrsnetz zu schätzen. Diese Modelle können eine Matrix von Strömen als Eingabe verwenden, die das Verkehrsvolumen zwischen Paaren von Ausgangsort und Zielort (OD) angeben kann. Sie ziehen auch Eingaben bezüglich Netzwerktopologie, Verbindungseigenschaften und Verbindungsleistungsfunktionen heran. Die Ströme für jedes OD-Paar werden auf Grundlage der Fahrzeit oder Impedanz der alternativen Pfade, die diesen Verkehr führen könnten, in das Netzwerk geladen.
Netzzuweisungsmodelle beziehen sich im Allgemeinen auf das Finden von Verbindungen von der Ausgangsort- zu der Zielortpaarung und das Zuweisen der Verwendung jeder Art von Verbindung zu den verschiedenen OD-Paaren. Es gibt eine Reihe von fachbekannten Zuweisungsverfahren, einschliel lich (i) transportbasierter Zuweisungen, (ii) frequenzbasierter Zuweisungen und (iii) zeitplanbasierter Zuweisungen. Transportbasierte Zuweisungen sind die einfachsten, da sich diese auf das verfügbare Fahrtnetz und die zugehörigen Fahrtzeiten für das Netz konzentrieren.
Andererseits werden die zeitplanbasierten Zuweisungen zu den komplexesten Verfahren gezählt, da diese den höchsten Kenntnisstand auf Seiten der Fahrgäste voraussetzen. Wie in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben, können die Fahrgäste über veröffentlichte Zeitpläne für das in Betracht gezogene Verkehrsnetz Bescheid wissen. Unabhängig von dem eingesetzten Zuweisungsverfahren kann das MTST ein Netzzuweisungsmodell für die fraglichen OD-Paarungen erzeugen.
Zusätzlich zu den vorstehenden Beförderungs-Tools hat das Auftauchen von Mikrotransitsystemen zum Aufkommen einer anderen Klasse von Simulationen geführt. Diese Klasse von Simulationen versucht, das Mikrotransitsystem Mobility-as-a-Service (MasS) eines Verkehrsnetzes zu simulieren. Somit kann eine zweite Art von Fahrtsimulation, die in dem offenbarten Verfahren eingesetzt wird, ein Tool zur Simulation einer gemeinsam genutzten Mobilität (Shared Mobility Simulation tool - SMST) beinhalten.
SMST ermöglichen die Beurteilung einer Vielzahl von MaaS-Konzepten und sind dazu ausgelegt, in die bestehende multimodale Transportinfrastruktur integriert zu werden. SMST können Betreibern von gemeinsam genutzten Diensten wertvolle Unterstützung beim Entwickeln realisierbarer Beförderungsdienste unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit und Muster von bestehenden städtischen Transportsystemen, Flotten-/Fahrzeugkonfigurationen und Betriebskosten-/Ertragsszenarien bieten.
Bezugnehmend auf das Verfahren dieser Offenbarung ist 1 ein Ablaufdiagramm, das einen Überblick über ein Kosten-Nutzen-Analyseverfahren veranschaulicht. Wie zu sehen ist, beinhaltet das offenbarte Verfahren sowohl einen Simulationsverfahrensschritt, z. B. eine kombinierte Simulations-/Versuchsanordnungsanalyse 200, als auch einen Kosten-Nutzen-Analyseschritt 300.
Das Simulationsverfahren 200 involviert die Verwendung sowohl eines MTST als auch eines SMST, wobei die Verfahren eine Ausgabe ableiten, die in den Kosten-Nutzen-Analyseschritt 300 einfließt. Die Eingabe für das Simulationsverfahren 200 wird von bekannten statischen Eingaben 100 (z. B. gewünschter geografischer Standort für den Dienst und eine anfängliche OD-Matrix) und variablen Fahrtparameter 110 abgeleitet. Während sich der Simulationsverfahrensschritt 200 auf die Analyse eines einzelnen simulierten Systems beziehen kann, ist es bevorzugt und wird in Betracht gezogen, dass eine Vielzahl von simulierten Mikrotransitsystemen als eine vollfaktorielle Analyse ausgeführt wird, und diese offenbarten Verfahren sollen nicht einschränkend sein.
Die Ausgabe des Simulationsverfahrensschritts 200 beinhaltet eine Vielzahl von KPI für das vorgeschlagene System, die beim Berechnen sowohl der Kosten, die jedem simulierten Mikrotransitnetzwerk zugeordnet sind, als auch der Nutzen jedes simulierten Mikrotransitnetzes eingesetzt werden kann.
Eine Ausgabe 400 einer Kosten-Nutzen-Analyse 300 für das simulierte System beinhaltet Entscheidungsparameter wie etwa erwartete Betriebskosten, Umsatz und Gewinn für das simulierte System 410, eine Umweltauswirkung 420 des simulierten Systems und eine Verkehrsstrombewertung 430 für das simulierte System. Wenn der Entwickler des vorgeschlagenen Mikrotransitsystems die Ausgabe 400 überprüft, kann eine Entscheidung 500, mit welchem Mikrotransitsystem, falls überhaupt, es weitergehen soll, auf einem Vergleich der Nutzen und der Kosten beruhen.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform der gesamten Simulations-/Versuchsanordnungsschrittanalyse des offenbarten Verfahrens. Wie in 2 gezeigt, kann die übergeordnete Architektur des Simulationsschritts 200 mit einer Verkehrsnetzsimulation für einen gewünschten geografischen Bereich beginnen. Zum Beispiel kann ein regionales Fahrtbedarfsmodell 210 Beförderungszuweisungsdaten für eine anfängliche OD-Matrix bereitstellen. Dieses anfängliche Modell 210 kann OD-Paarungen sowohl für private als auch für gemeinsame Fahrten beinhalten. Das anfängliche Modell 210 fließt in ein Tool zur makroskopischen Verkehrssimulation (MTST) 220 ein.
Die Ausgabe des MTST 220 beinhaltet eine Verkehrsnetzsimulation, die sich auf das vorgeschlagene Mikrotransitsystem konzentriert, wie zum Beispiel eine Netzzuweisung für die mikrotransitspezifischen OD-Matrix/Fahrt-Paarungen, die in ein Tool zur Simulation einer gemeinsam genutzten Mobilität (SMST) 230 einfließt.
Auf Grundlage dieser Informationen kann das SMST 230 (i) die Flottengröl en, die benötigt werden, um bestehende Transportsysteme zu ergänzen, (ii) relevante Schlüsselleistungsindizes (Key Performance Indizes - KPI) in Bezug auf das Geschäftsmodell für Flotten der Mobilität als Dienstleistung (MaaS) innerhalb eines gewünschten Standorts, (iii) Betriebs- und Dienstparameter für das System, (iv) ein Modell von MaaS-Flottenvorgängen innerhalb eines multimodalen Verkehrssystems und (vi) mögliche Nutzung einer MaaS-Flotte berechnen.
In dieser Hinsicht kann die gewünschte Ausgabe von dem SMST 230 für die Zwecke dieser Offenbarung mikrotransitsystemspezifische Simulationsdaten beinhalten, die zum Beispiel (i) eine OD-Matrix von Mikrotransitfahrten für das betrachtete Mikrotransitsystem und (ii) einen Bereich von Leistungsfaktoren für das Mikrotransitsystem beinhalten.
Ein Teil der Ausgabe von dem SMST 230 beinhaltet überarbeitete OD-Matrizen für ein simuliertes Mikrotransitsystem, das wieder in eine Nachzuweisung in das MTST 240 einfließt.
Das MTST 240 kann dann eine überarbeitete Simulation bereitstellen, die zum Beispiel eine Kombination der generierten mikrotransitsystemspezifischen OD-Fahrtanforderungen von der mikrotransitsystemspezifischen OD-Matrix mit den OD-Fahrtanforderungen für eine private Fahrt, die zuvor aus der ursprünglichen OD-Matrix abgetrennt wurden, beinhaltet. Die Kombination aus gemeinsamen OD-Fahrten und privaten OD-Fahrten in dem MTST bildet die Grundlage für die Erstellung einer überarbeiteten OD-Matrix für die gewünschte geografische Region auf die gleiche Weise, wie die ursprüngliche OD-Matrix berechnet wurde.
Das SMTS 230 generiert zudem Schlüsselleistungsindizes (KPI) für das vorgeschlagene Mikrotransitsystem. Das Verfahren dieser Offenbarung stellt zudem die Analyse eines oder mehrerer Schlüsselleistungsindizes (KPI) 250 für das simulierte Mikrotransitsystem bereit, wobei die Daten mit anderen simulierten Systemen verglichen werden können.
Ein erster Aspekt einer Ausführungsform des Verfahrens dieser Offenbarung beinhaltet die Generierung einer anfänglichen Ausgangsort-Zielort(OD)-Matrix für das gewünschte geografische Gebiet unter Verwendung eines Transportkonzeptmodells für regionale Fahrtnachfrage 210 der 2. Geeignete Transportkonzeptmodelle sind in der Technik wohlbekannt und müssen hier nicht weiter beschrieben werden.
Das Verfahren kann dann das MTST-Simulationstool (220, 2) einsetzen, um den Bedarf für das gewünschte Mikrotransitsystem anzuvisieren. In dieser Ausführungsform kann die anfängliche OD-Matrix in das MTST einfließen. Diese Merkmale dieses beispielhaften MTST können durch die untergeordnete Architektur für Schritt 220 in 2 veranschaulicht werden.
Spezifische Beispiele für geeignete kommerziell verfügbare MTST-Tools, die beim Bereitstellen der Funktionalität, die für das offenbarte Verfahren benötigt wird, eingesetzt werden können, beinhalten Visum der PTV Gruppe; Anylogic 7; MATSim; TransCAD; TRANSIMS; Simulation von Urban MObility (SUMO); Aimsun Next; TransModeler; und Quadstone Paramics.
Kurz gesagt, können MTST öffentlich oder kommerziell verfügbare Fahrdaten, einschliel lich demografischer Merkmale, Stral en und Transitsysteme, einsetzen und kommerziell verfügbare Echtzeit-Verkehrsdaten für die Fahrzeugnachfrage verwenden, indem sie ein vorläufiges Modell von Fahrzeit, Geschwindigkeit und Ausgangsort- und Zielortinformationen für verschiedene Mikrotransitmodalitäten entwickeln. Insbesondere teilt das Tool als ein Beispiel für die durch das MTST durchgeführten Schritte den gewünschten Standort zunächst effektiv in eine Anzahl von Ausgangsort-/Zielortzonen der Fahrt.
Als nächstes werden die eingegebenen Daten in Bezug auf Fahrten auf die Zonen und eine Matrix, eine Matrix für Ausgangsort und Zielort (OD) angewendet. Das MTST kann eine oder mehrere OD-Matrizen erzeugen, um eine jeweilige Anzahl von Fahrten von einer Fahrzone zu einer anderen zu veranschaulichen. Eine OD-Matrix kann als Matrix in Diagrammform veranschaulicht werden. Alternativ kann die OD-Matrix grafisch als eine numerische Matrix oder eine Reihe von OD-Fahrten veranschaulicht werden, die auf einer Karte eines konkreten geografisch gebundenen Gebiets überlagert sind. Aus der OD-Matrix kann das MTST eine oder mehrere Reihen von OD-Fahrtpaarungen erzeugen, identifizieren und/oder definieren, die Fahrten von einer Zone zu einer anderen darstellen können. Diese Daten können grafisch oder in Matrixform auf einer Benutzerschnittstelle veranschaulicht werden, wie etwa einem Desktop-Computer 416 oder einem Laptop-Computer 418, wie in Bezug auf 4 beschrieben.
Darüber hinaus beinhaltet diese Trennung die Berücksichtigung einer Reihe von Faktoren, die der OD-Matrix zugeordnet sind. Diese Faktoren beinhalten das Auswählen, welche der Ausgangsort-/Zielortzonen und entsprechende OD-Fahrtpaarungen aus der OD-Matrix als auf gemeinsame Fahrten oder private Fahrten bezogen betrachtet werden. Darüber hinaus sind auch geeignete Abhol- und Absetzorte innerhalb der Gebietszonen definiert, um dabei zu helfen, die OD-Paarungen für den gemeinsam genutzten Dienst von dem privaten Transport zu trennen. Schliel lich können die erwarteten Fahrzeiten für die OD-Fahrten berechnet und eingesetzt werden, um die Bestimmung der Trennung von gemeinsamen und privaten Fahrten zu unterstützen. Die Extraktion des Bedarfs eines gemeinsam genutzten Dienstes aus der OD-Matrix kann als Startbasis für Fahrtanforderungen für den Mikrotransitdienst dienen.
Die Trennung der OD-Daten durch das MTST kann ferner dabei helfen, die erwartete Anzahl von Dienstfahrzeugen zu bestimmen, die anfänglich für das vorgeschlagene System erforderlich sein werden. Das heil t, ein Anfangswert für die erwartete Anzahl von Dienstfahrzeugen kann von der anfänglichen erwarteten Anzahl von Mikrotransitfahrtanforderungen abgeleitet werden, die aus der Trennung der gemeinsamen OD-Fahrten erhalten werden.
Der erwartete Bedarf, d. h. ein vorgewählter Wert, z. B. von 3% - 15 % der Gesamtzahl der erwarteten Mikrotransitfahrten, kann ebenfalls berechnet werden. Die Anzahl der Fahrzeuge, d. h. die Flottengröl e, wird dann auf Grundlage der erwarteten Nachfrage bestimmt. Als eine geeignete Technik zum Festlegen einer Basisflottengröl e identifiziert ein Satz von Kalibrierungsdurchgängen die erforderliche Mindestflottengröl e, um sicherzustellen, dass ein gewünschter Prozentsatz der erwarteten Nachfrage bedient wird. Eine alternative Flottengröl e, z. B. eine Anzahl, die größer oder kleiner als die Basisflotte ist, kann verwendet werden, um die Auswirkung der variierenden Flottengröl e auf den Mikrotransitfahrtdienst zu bewerten.
Die Ausgabe des MTST ist eine Verkehrsnetzsimulation für das vorgeschlagene Mikrotransitsystem, die dann in ein zweites Simulationstool einfließen kann. Wie vorstehend erörtert, ist das zweite Simulationstool, das in dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung eingesetzt wird, ein Tool zur Simulation einer gemeinsam genutzten Mobilität (SMST) 230.
SMST, die zur Verwendung in der vorliegenden Offenbarung geeignet sind, sind typischerweise dazu in der Lage, die Informationen aller teilnehmenden Transportunternehmer aus ihren statischen und Echtzeitdateneinspeisungen heranzuziehen und sie über ihre gemischte modale Streckenführungs-Engine zu verarbeiten, um Streckenführung für Fahrten und Optionen unter Verwendung einer beliebigen Kombination von privatem, öffentlichen und kommerziellem Transport zu erzeugen. Beispiele für SMST können die folgenden Unternehmen und/oder zugehörige SMST beinhalten, einschliel lich PTV-MaaS-Modellierer: A-to-Be - Movebeyond^® und LinkBeyond^®; SkedGo^® - TripGo^®; MaaS Global^®; und Conduent^®. Andere SMST können ebenfalls geeignet sein, und derartige Tools sind möglich und werden zur Verwendung in offenbarten Verfahren in Betracht gezogen, was nicht als einschränkend angesehen werden sollte.
Ein Beispiel für ein besonders geeignetes SMST ist die MaaS Modeler-Software, die von der PTV Group erhältlich ist. Insbesondere ist MaaS Modeler eine Cloud-Softwarelösung, die zum Beispiel sowohl eine OD-Matrix als auch eine Vielfalt von Leistungsfaktoren für ein öffentliches Transportsystem berechnen kann.
Bei der Verwendung des MaaS-Modellierers als SMST kann die Eingabe sowohl statische als auch Echtzeitdateneinspeisungen beinhalten. Die statische Einspeisung kann ein Netzzuweisungsmodell von OD-Fahrten beinhalten, wie etwa diejenigen, die von dem MTST für das gewünschte Fahrtnetzwerk erhalten werden können, sowie eine Vielfalt von anderen Variablen, z. B. Leistungsfaktoren, für das gewünschte Mikrotransitsystem.
Beispielhafte Leistungsfaktoren können (i) maximale Wartezeit, d. h. wie lange ein Fahrgast bereit ist zu warten, bis er abgeholt wird, (ii) maximaler Umwegfaktor, d. h. wie viel zusätzliche Zeit ein Fahrgast bereit ist, auf einer Fahrt mit Mikrotransit im Vergleich zu einer Fahrt mit einem privaten Fahrzeug aufzubringen, als ein Verhältnis zwischen den beiden Zeiten, (iii) die Nachfrage, d. h. welcher Prozentsatz der Fahrten durch eine Fahrt mit Mikrotransit ersetzt wird, beinhalten. Die Nachfrage kann anfangs ein festes Nachfrageprofil annehmen, aber diese Offenbarung zieht auch die Fähigkeit in Betracht, einzeln zu modellieren, welche Personen sich für Mikrotransit entscheiden; (iv) Standortdichte für Abholen und Absetzen (PUDO) (diese Offenbarung berücksichtigt sowohl die Verwendung vorbestimmter oder variabler Abhol- und Absetzpunkte in dem System und sollte nicht als einschränkend betrachtet werden); und (v) Flottengröl e/-abdeckung, d. h. die Anzahl der Fahrzeuge in der Mikrotransitflotte und die Flottenbetriebsstunden.
Die Bedeutung dieser Leistungsfaktoren liegt in ihrer Fähigkeit, verwendet zu werden, um eine Reihe von Schlüsselleistungsindizes (KPI) bereitzustellen, die analysiert werden, um die Effektivität des Dienstbetriebs, die Kosten und die Rentabilität des Einsatzes des betreffenden Dienstes zu bestimmen. Konkrete Beispiele für KPI, die in dem Verfahren dieser Offenbarung abgeleitet werden können, können (1) einen Faktor für erfahrene Umwege, der eine beobachtete durchschnittliche Umwegzeit (einschliel lich Wartezeit) beschreiben kann, die ein Fahrgast erlebt, geteilt durch den Dienstzeitraum; (2) zurückgelegte Fahrzeugmeilen (Vehicle Miles Travelled - VMT), die tägliche gefahrene Meilen pro Fahrzeug beschreiben können; (3) Fahrzeugnutzung, auch bekannt als zurückgelegte Fahrzeugstunden (Vehicle Hours Travelled - VHT), die eine Anzahl von Stunden pro Tag beschreiben kann, während der ein bestimmtes Fahrzeug verwendet wird, einschliel lich Abholen und Absetzen von Fahrgästen, Fahrten mit Fahrgästen und Fahrten ohne Fahrgäste; (4) Fahrzeugbelegung, die ein Mal für den Grad der Fahrzeugnutzung über die Entfernung beschreiben kann, erhalten durch das Verhältnis von Fahrgastmeilen zu VMT (d. h. mehr Leerfahrten verringern die Belegung, während mehr gemeinsames Fahren die Belegung erhöht); (5) Tägliche Fahrten pro Fahrzeug - wie viele Fahrgäste jedes Fahrzeug pro Tag bedient; (6) zurückgelegte Fahrgastmeilen (passenger miles travelled - PMT) pro Tag; (7) zurückgelegte Fahrgaststunden (passenger hours travelled - PHT) pro Tag; (8) Stauverminderung, wie sie z. B. durch die prozentuale Reduzierung von VMT/VHT repräsentiert wird; (9) Umweltauswirkungen, z. B. die Auswirkungen auf die CO₂-Emissionen für das Mikrotransitsystem; und (10) Fahrzeugrentabilität, d. h. wie viel Geld jedes der gemeinsam genutzten Fahrzeuge pro Tag erzielt (oder verliert), beinhalten.
Das Verfahren dieser Offenbarung beinhaltet ferner den Schritt des Bestimmens und Analysierens einer Vielzahl von Schlüsselleistungsindizes (KPI) für überarbeitete Verkehrsnetzwerksimulationen, die von dem SMST abgeleitet werden, unter Verwendung einer vollfaktoriellen Analyse von Leistungsfaktoren und unter Verwendung der so bestimmten KPI, um die erwarteten Kosten und Nutzen der überarbeiteten Verkehrsnetzsimulationen zu berechnen. Die Fähigkeit, KPI zu berechnen, ist ein Kernmerkmal des SMST-Tools und muss daher hier nicht ausführlich beschrieben werden.
Die Berechnung des KPI für ein einzelnes Mikrotransit-Beispiel von dem SMST kann in seiner Nützlichkeit einschränkend sein. Zum Beispiel kann der Entwickler mit einem einzigen Datensatz nicht in der Lage sein, ein vollständiges Bild der Einschränkungen und Möglichkeiten des vorgeschlagenen Mikrotransitsystems zu erhalten.
Zu diesem Zweck beinhaltet die vorliegende Offenbarung sowohl eine Verkehrssimulation als auch ein Szenario einer Versuchsanordnung. In der Statistik ist ein vollfaktorielles Experiment ein Experiment, dessen Versuchsplan aus zwei oder mehr Faktoren besteht, die jeweils über einzelne mögliche Werte oder „Niveaus“ verfügen, und deren experimentelle Einheiten alle möglichen Kombinationen dieser Niveaus über alle derartigen Faktoren heranziehen. Ein vollständiger Versuchsplan kann auch als vollständiger Kreuzversuchsplan bezeichnet werden. Ein derartiges Experiment ermöglicht es dem Forscher, die Auswirkung jedes Faktors auf die Reaktionsvariable sowie die Auswirkungen von Interaktionen zwischen Faktoren auf die Reaktionsvariable zu untersuchen.
Hierbei wird eine Reihe von vollfaktoriellen dynamischen Experimenten durchgeführt, um die Auswirkungen gewisser Leistungsfaktoren, d. h. unabhängiger Variablen, auf den Mikrotransitdienst aus der Perspektive von Reisenden, Systementwicklern/Betreibern und Planern von städtischen Verkehrsmitteln zu identifizieren.
Als eine geeignete Technik beim Vergleichen der Auswirkung jedes Leistungsfaktors auf das System wird das SMST in Abhängigkeit von den bezeichneten Leistungsfaktoren eine vorbestimmte Anzahl von Malen in Form einer Reihe von Batchläufen wiederholt. In einer Ausführungsform beinhaltet die vollfaktorielle Analyse einen Batchlauf für jeden von einem Basiswert und einem alternativen Wert für jeden der ausgewählten Leistungsfaktoren.
Im Kontext dieser Offenbarung können die Leistungsfaktoren einen oder mehrere der folgenden Faktoren beinhalten, wobei geeignete Werte auf vorhandenen kommerziellen Mikrotransitdaten basieren.
Ein Faktor ist die maximale Wartezeit, d. h. wie lange ein Fahrgast bereit ist zu warten, um von dem Mikrotransitdienst abgeholt zu werden. Geeignete Werte für diesen Faktor beinhalten zum Beispiel 5 bis 15 Minuten.
Ein weiterer Faktor ist der maximale Umwegfaktor, d. h. wie viel zusätzliche Zeit ein Fahrgast bereit ist, für eine Fahrt mit dem Mikrotransit im Vergleich zu einer Fahrt mit einem privaten Fahrzeug aufzubringen. Geeignete Werte, die als Verhältnis zwischen der Mikrotransitzeit und der Zeit des privaten Fahrzeugs berechnet werden, sind zum Beispiel eine Faktorrate von 2 bis 3.
Ein dritter Faktor ist die Nachfrage, d. h. wie viel Prozent der Fahrten durch Mikrotransitfahrten ersetzt werden. Geeignete Werte liegen beispielsweise im Bereich von etwa 3-15 %. Während die geeigneten Werte auf einem festen Bedarfsprofil beruhen können, liegt es auch innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung, den Wert auf Grundlage der Bestimmung, welche Fahrgäste sich entscheiden, den betrachteten Mikrotransit zu wählen, dynamisch zu berechnen.
Ein vierter Faktor ist die Standortdichte für Abholen und Absetzen (PUDO). Beim Berechnen dieses Faktors können die Abhol- und Absetzorte entweder vorbestimmte oder variable Punkte in dem System sein. Zum Beispiel kann die Standortdichte für Abholen und Absetzen (PUDO) von einem Abstand von 50 m (entsprechend einem Fußweg von etwa 45 Sekunden für den Fahrgast) bis zu einem Abstand von etwa 400 m (entsprechend einem Fußweg von 5 Minuten) variieren.
Ein fünfter Faktor ist die Flottengröße - die Anzahl der in der Mikrotransitflotte eingesetzten Fahrzeuge. Dieser Wert bezieht sich auf die Anzahl der Fahrzeuge, die benötigt werden, um einen vorbestimmten Prozentsatz der erwarteten Mikrotransitnachfrage zu bedienen. Die Flottengröl e kann zum Beispiel einen Basiswert für die Anzahl der Fahrzeuge aufweisen, der darauf gerichtet wäre, etwa 99 % der erwarteten Nachfrage zu bedienen, was alternativ als etwa 1 % nicht bediente Nachfrage bezeichnet werden kann. Die Flottengröl e kann auch einen alternativen Wert für die Anzahl der Fahrzeuge aufweisen, der etwa 15 % unter dem Basiswert liegt.
Ein letzter Faktor betrifft Dienstzeiten, wobei der SMST-Faktor das Identifizieren profitabler Stunden involvieren kann, in denen die Dienste betrieben werden sollen.
Die Werte für die vorstehend erörterten Faktoren sind geeignet und beispielhaft, sollen jedoch den offenbarten Prozess in keiner Weise einschränken. Konkrete Werte für einen gewünschten geografischen Standort können vom Fachmann ohne Weiteres bestimmt werden.
Die KPI-Ergebnisse der vollfaktoriellen Analyse können dann einer Kosten-Nutzen-Analyse unterzogen werden, wie in 3 veranschaulicht. Der vollfaktorielle Simulation/Versuchsanordnungsschritt 200 weist eine Eingabe 310 auf, die eine Vielzahl von Versuchsplanparametern beinhaltet, die dazu in der Lage ist, die vollfaktoriellen Batchläufe im Schritt des Simulationsverfahrensschritts 200 bereitzustellen. Die Ausgabe des Schritts des Simulationsverfahrensschritts 200 kann einen oder mehrere KPI für jeden der Batchläufe beinhalten.
Zu diesem Zweck wird eine Kosten-Nutzen-Analyse-Ausgabe 410 für die verschiedenen simulierten Systeme durchgeführt, indem sowohl die Kostenfunktion 330 als auch die Nutzenfunktion 320 auf Grundlage des resultierenden KPI betrachtet und verglichen werden. Die Ausgabe der Schritte 320 und 330 führt zu den Betriebskosten und Einnahmen/Nutzen der getesteten Systeme.
Die Berechnung der Betriebskosten kann auf einer Reihe von erkannten Parametern beruhen, wie etwa Beträge für Kosten pro Meile, die vom IRS erlangt werden, Arbeitskosten pro Stunde, Fixkosten pro Tag (d. h. Systemverwaltung) und tägliche Betriebskosten pro Fahrzeug. Zukünftig können Entwickler direkte Schätzungen erhalten, um detaillierte Kostenmodelle zu erstellen, die für gegebene Anwendungsfälle spezifisch sind. Unterschiedliche Dienstmodelle und -bereiche weisen unterschiedliche Kosten- und Einnahmeprognosen auf.
Die Verfahren dieser Offenbarung können durch ein Computersystem umgesetzt werden, wie etwa ein Cloud-basiertes Computersystem, das in 4 ganz allgemein veranschaulicht ist. Insbesondere können die Software und die Daten, die jedem der Verfahrensschritte zugeordnet sind, auf Servern gespeichert und abgerufen werden, die über das Internet eingerichtet sind, anstatt sich vor Ort zu befinden. Dies sollte jedoch nicht als einschränkend betrachtet werden, und es liegt innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung und wird in Betracht gezogen, dass sich das System auch in Servern vor Ort bei den Endbenutzern befinden kann.
In 4 steht eine Rechenvorrichtung 415, die Komponenten wie etwa einen Prozessor 415A und einen Speicher 415B beinhaltet, mit einem Cloud-System-Netzwerk 420 in Kommunikation, das eine Vielzahl von Speichervorrichtungen 412 beinhaltet. Auf die Cloud kann durch eine Vielfalt von Computervorrichtungen zugegriffen werden, einschliel lich Handgeräten 414, (einem) Desktop-Computer(n) 416 und (einem) Laptop-Computer(n) 418.
Zu diesem Zweck kann das Computersystem, das zum Umsetzen des Verfahrens dieser Offenbarung geeignet ist, einen oder mehrere Prozessoren und einen Speicher beinhalten, der kommunikativ an den einen oder den mehreren Prozessoren gekoppelt ist. Der Computer kann über eine Speicherschnittstelle mit einer oder mehreren internen und/oder externen Speichervorrichtungen, wie zum Beispiel einer oder mehreren Datenbanken, verbunden sein und Informationen mit diesen kommunizieren. Beispielsweise kann der Computer in einer Ausführungsform mit einer internen und/oder externen Datenbank, wie etwa einer Profildatenbank (bezeichnet als die Benutzerdatenbank), verbunden sein und Informationen mit dieser kommunizieren.
Der Computer kann einen oder mehrere Netzwerkadapter beinhalten (in 4 nicht gezeigt), die dazu in der Lage sind, den Computer kommunikativ mit dem einen oder den mehreren Netzwerken zu verbinden. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann/können das/die Netzwerk(e) eine Telekommunikationsnetzinfrastruktur sein oder beinhalten. In derartigen Ausführungsformen kann der Computer ferner einen oder mehrere Telekommunikationsadapter beinhalten.
Der Computer kann ferner eine oder mehrere Eingabevorrichtungen und/oder eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen (in 4 nicht gezeigt) beinhalten und/oder über einen E/A-Adapter mit diesen verbunden sein.
Der eine oder die mehreren Prozessoren stellen gemeinsam eine Hardwarevorrichtung zum Ausführen von Programmanweisungen (Software) dar, die in einem computerlesbaren Speicher gespeichert sind. Der eine oder die mehreren Prozessoren können einen mal geschneiderten oder kommerziell erhältlichen Prozessor, eine zentrale Recheneinheit (CPU), eine Vielzahl von CPU, einen Hilfsprozessor neben mehreren anderen Prozessoren, die mit dem Computer verbunden sind, einen halbleiterbasierter Mikroprozessor (in der Form eines Mikrochips oder Chipsatzes) oder im Allgemeinen jegliche Vorrichtung zum Ausführen von Programmanweisungen verkörpern.
Der eine oder die mehreren Prozessoren können in Kommunikation mit einer oder mehreren Speichervorrichtungen (z. B. dem Speicher und/oder einer oder mehreren externen Datenbanken usw.) über eine Speicherschnittstelle angeordnet sein. Die Speicherschnittstelle kann außerdem eine Verbindung mit einer oder mehreren Speichervorrichtungen herstellen, einschliel lich unter anderem einer oder mehrerer anderer Speicherlaufwerke, einschliel lich zum Beispiel eines Wechselplattenlaufwerks, Cloud-Speicher usw., wobei Verbindungsprotokolle, wie etwa Serial Advanced Technology Attachment (SATA), Integrated Drive Electronics (IDE), IEEE-1394, Universal Serial Bus (USB), Fibre Channel, Small Computer Systems Interface (SCSI) usw. eingesetzt werden.
Der Speicher kann einen Direktzugriffsspeicher (random access memors - RAM), wie zum Beispiel dynamischen Direktzugriffsspeicher (dynamic random access memory - DRAM), synchronen Direktzugriffsspeicher (synchronous random access memory - SRAM) synchronen dynamischen Direktzugriffsspeicher (synchronous random access memory - SDRAM) usw., und einen Festwertspeicher (read-only memory - ROM) beinhalten, was ein beliebiges oder mehrere nicht flüchtige Speicherelemente beinhalten kann (z. B. löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (erasable programmable read-only memory - EPROM), Flash-Speicher, elektronisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (electronically erasable programmable read-only memory - EEPROM), Band, Compact-Disc-Festwertspeicher (compact disc read-only memory -CD-ROM) usw.). Ferner kann der Speicher elektronische, magnetische, optische und/oder andere Arten von nichttransitorischen computerlesbaren Speichermedien einschliel en. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Speicher außerdem eine verteilte Architektur beinhalten, bei der verschiedene Komponenten physisch voneinander entfernt gelegen sind, jedoch durch den einen oder die mehreren Prozessoren aufgerufen werden können.
Die Anweisungen in dem Speicher können ein oder mehrere separate Programme beinhalten, wovon jedes eine geordnete Auflistung von computerausführbaren Anweisungen zum Umsetzen von logischen Funktionen beinhalten kann. Die Anweisungen in dem Speicher können ein Betriebssystem beinhalten.
Die in dem Speicher gespeicherten Programmanweisungen können ferner Anwendungsdaten und Anweisungen zum Steuern des Computers und/oder Interagieren mit diesem über eine Benutzerschnittstelle beinhalten. Die Anwendungsdaten können zum Beispiel eine oder mehrere Datenbanken beinhalten.
Der E/A-Adapter kann eine Vielzahl von Eingabevorrichtungen mit dem Computer verbinden. Die Eingabevorrichtungen können zum Beispiel eine Tastatur, eine Maus, ein Mikrofon, einen Sensor usw. beinhalten. Der E/A-Adapter kann ferner einen Anzeigeadapter beinhalten, der an eine oder mehrere Anzeigen gekoppelt ist. Der E/A-Adapter kann dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere Eingabe/Ausgabe-(E/A-) Vorrichtungen mit dem Computer betriebsmäl ig zu verbinden. Zum Beispiel kann der E/A-Adapter eine Tastatur und eine Maus, einen Touchscreen, einen Lautsprecher, eine haptische Ausgabevorrichtung oder eine andere Ausgabevorrichtung verbinden. Die Ausgabevorrichtungen können unter anderem einen Drucker, einen Scanner und/oder dergleichen beinhalten. Schliel lich können die E/A-Vorrichtungen, die mit dem E/A-Adapter verbindbar sind, ferner Vorrichtungen beinhalten, die sowohl Eingaben als auch Ausgaben kommunizieren, zum Beispiel unter anderem eine Netzwerkkarte (network interface card - NIC) oder einen Modulator/Demodulator (zum Zugreifen auf andere Dateien, Vorrichtungen, Systeme oder ein Netzwerk), einen Funkfrequenz(HF)- oder anderen Transceiver, eine Telefonschnittstelle, eine Bridge, einen Router und dergleichen.
Wie zu sehen ist, weisen das Verfahren und das System der vorliegenden Offenbarung einen breiten Anwendungsbereich auf dem Gebiet der Beförderung auf. Zum Beispiel ist es in der Lage, über eine große Vielfalt von geografischen Gebieten mit unterschiedlichen Größen und Bevölkerungsdichten angewendet zu werden, ganz zu schweigen von einem breiten Querschnitt von Verkehrsnetzen, Mikrotransitsystemen und ihren Dienstparametern. Tatsächlich kann dieses Verfahren auf andere Formen von Mobilitätsdiensten, wie etwa Mikromobilitätslösungen, erweitert werden.
Die offenbarten Verfahren können eine Reihe von Vorteilen gegenüber bestehenden Simulationen bereitstellen. Zum Beispiel kann das Verfahren eine Kosten-Nutzen-Analyse einer Reihe von möglichen Mikrotransit-Szenarien gleichzeitig bereitstellen, wodurch ein schneller Entscheidungsfindungsprozess und ein effizienterer Geschäftsbetrieb bereitgestellt werden.
Darüber hinaus liegt das Verfahren in Form eines vollständig digitalen Tools vor, das unabhängig von einem spezifischen kommerziellen Simulationstool oder Datentyp ist, was sowohl beim Bestimmen des Marktzugangs als auch der Marktrentabilität hilft. Tatsächlich kann das Verfahren Fälle und Einschränkungen identifizieren, unter denen gemeinsam genutzte Mobilitätsdienste aus der Perspektive des Betreibers gedeihen können, einschliel lich des optimalen Betriebs des Dienstes für verschiedene geografische Standorte auf Grundlage der Nachfrageprofile und der Fahrbedarfe für diese Standorte.
Dementsprechend versteht es sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Aus der Lektüre der vorangehenden Beschreibung ergeben sich viele andere Ausführungsformen und Anwendungen als die aufgeführten Beispiele. Der Umfang sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorangehende Beschreibung, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Patentansprüche bestimmt werden, zusammen mit der gesamten Bandbreite an Äquivalenten, zu denen diese Patentansprüche berechtigen. Es wird erwartet und ist beabsichtigt, dass zukünftige Entwicklungen in den in dieser Schrift beschriebenen Techniken eintreten werden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige zukünftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass die Anmeldung modifiziert und verändert werden kann.
Allen in den Patentansprüchen verwendeten Ausdrücken soll deren allgemeine Bedeutung zugeordnet werden, wie sie Fachleuten auf dem Gebiet der in dieser Schrift beschriebenen Technologien bekannt ist, sofern in dieser Schrift kein ausdrücklicher Hinweis auf das Gegenteil erfolgt. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel, wie etwa „ein“, „eine“, „der“, „die“, „das“ usw., dahingehend zu verstehen, dass eines oder mehrere der angegebenen Elemente genannt werden, sofern ein Anspruch nicht eine ausdrückliche gegenteilige Einschränkung nennt. Mit Formulierungen, die konditionale Zusammenhänge ausdrücken, wie unter anderem „kann“, „könnte“, „können“ oder „könnten“, soll im Allgemeinen vermittelt werden, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Schritte beinhalten könnten, wohingegen andere Umsetzungen diese nicht beinhalten können, es sei denn, es ist ausdrücklich etwas anderes angegeben oder es ergibt sich etwas anderes aus dem jeweils verwendeten Kontext. Somit sollen derartige Formulierungen, die konditionale Zusammenhänge ausdrücken, nicht implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Schritte für eine oder mehrere Ausführungsformen in irgendeiner Weise erforderlich sind.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die Kosten-Nutzen-Analyse das Vergleichen von einem oder mehreren von Betriebskosten, Verkehrsstrombewertung und Umweltauswirkung für Batchläufe des SMST.
Gemäl der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Prozessor; und einen Speicher zum Speichern von ausführbaren Anweisungen, wobei der Prozessor dazu konfiguriert ist, die Anweisungen zu Folgendem auszuführen: Erzeugen einer Verkehrsnetzsimulation eines vorgeschlagenen Mikrotransitsystems in einem gewünschten geografischen Gebiet unter Verwendung einer makroskopischen Verkehrssimulation (MTST); Durchführen einer vollfaktoriellen Analyse des vorgeschlagenen Mikrotransitsystems, umfassend eine Reihe von Batchsimulationsläufen ausgewählter unabhängiger Variablen für das vorgeschlagene Mikrotransitsystem unter Verwendung eines Tools zur Simulation einer gemeinsam genutzten Mobilität (SMST); Erzeugen einer überarbeiteten Verkehrsnetzsimulation für das gewünschte geografische Gebietfür jeden Batchlauf des vorgeschlagenen Mikrotransitsystems unter Verwendung des MTST; Berechnen einer Vielzahl von Schlüsselleistungsindizes (KPI) für das vorgeschlagene Mikrotransitsystem für jede der überarbeiteten Verkehrsnetzsimulationen; und Durchführen einer Kosten-Nutzen-Analyse auf Grundlage der KPI, um das vorgeschlagene Mikrotransitsystem zu bewerten.
Gemäl einer Ausführungsform ist ein Mikrotransitsystem eines von einem Einsatz von Mikrotransitdiensten im städtischen Mal stab, einem Shuttle für die erste Meile/letzte Meile, einer medizinischen Nicht-Notfallbeförderung (NEMT), wobei das Mikrotransitsystem Busse mit geringer Frequenz/geringer Auslastung ersetzt, Park-and-Ride, Beförderung zu einem Event und einer Erweiterung des Dienstes für Verkehrsverbünde oder alternativen Mobilitätsdienst.
Gemäl einer Ausführungsform beinhalten die unabhängigen Variablen für das SMST in der vollfaktoriellen Analyse eines oder mehrere von einer maximalen Anzahl von Dienstfahrzeugen, die in einem Mikrotransitsystem genutzt werden, einer maximalen Wartezeit für den Fahrgast, einem maximalen Umwegfaktor für den Fahrgast, einer Dichte und einem Bedarf für Abholen und Absetzen des Fahrgasts.
Gemäl der vorliegenden Erfindung wird ein nichttransitorisches computerlesbares Speichermedium bereitgestellt, wobei das computerlesbare Speichermedium darauf gespeicherte Anweisungen aufweist, die bei Ausführung durch den Prozessor den Prozessor zu Folgendem veranlassen: Erzeugen einer Verkehrsnetzsimulation eines vorgeschlagenen Mikrotransitsystems in einem gewünschten geografischen Gebiet unter Verwendung einer makroskopischen Verkehrssimulation (MTST); Durchführen einer vollfaktoriellen Analyse des vorgeschlagenen Mikrotransitsystems, umfassend eine Reihe von Batchsimulationsläufen ausgewählter unabhängiger Variablen für das vorgeschlagene Mikrotransitsystem unter Verwendung eines Tools zur Simulation einer gemeinsam genutzten Mobilität (SMST); Erzeugen einer überarbeiteten Verkehrsnetzsimulation für das gewünschte geografische Gebiet für jeden Batchlauf des vorgeschlagenen Mikrotransitsystems unter Verwendung des MTST; Berechnen einer Vielzahl von Schlüsselleistungsindizes (KPI) für das vorgeschlagene Mikrotransitsystem für jede der überarbeiteten Verkehrsnetzsimulationen; und Durchführen einer Kosten-Nutzen-Analyse auf Grundlage der KPI, um das vorgeschlagene Mikrotransitsystem zu bewerten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 108292473 A [0006]
US 20160234648 A1 [0007]
US 10203220 B2 [0007]

Claims

Verfahren zum Durchführen einer Kosten-Nutzen-Analyse für ein Mikrotransitsystem in einem gewünschten geografischen Gebiet, umfassend: Erzeugen einer Verkehrsnetzsimulation eines vorgeschlagenen Mikrotransitsystems in einem geografischen Gebiet unter Verwendung eines Tools zur makroskopischen Verkehrssimulation (MTST); Durchführen einer vollfaktoriellen Analyse des vorgeschlagenen Mikrotransitsystems, umfassend eine Reihe von Batchsimulationsläufen ausgewählter unabhängiger Variablen für das vorgeschlagene Mikrotransitsystem unter Verwendung eines Tools zur Simulation einer gemeinsam genutzten Mobilität (SMST), das unabhängige Variablen umfasst; Erzeugen einer überarbeiteten Verkehrsnetzsimulation für das gewünschte geografische Gebiet für jeden Batchlauf des vorgeschlagenen Mikrotransitsystems unter Verwendung des MTST; Berechnen einer Vielzahl von Schlüsselleistungsindizes (KPI) für das vorgeschlagene Mikrotransitsystem für jede der überarbeiteten Verkehrsnetzsimulationen; und Durchführen einer Kosten-Nutzen-Analyse auf Grundlage der KPI, um das vorgeschlagene Mikrotransitsystem zu bewerten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mikrotransitsystem eines von einem Einsatz von Mikrotransitdiensten im städtischen Mal stab, einem Shuttle für die erste Meile/letzte Meile, einer medizinischen Nicht-Notfallbeförderung (NEMT), wobei das Mikrotransitsystem Busse mit geringer Frequenz/geringer Auslastung ersetzt, Park-and-Ride, Beförderung zu einem Event und einer Erweiterung des Dienstes für Verkehrsverbünde oder alternativen Mobilitätsdienst ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die unabhängigen Variablen für das SMST eine maximale Anzahl von Dienstfahrzeugen beinhalten, die in der vollfaktoriellen Analyse des Mikrotransitsystems genutzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die maximale Anzahl von Dienstfahrzeugen, die in der vollfaktoriellen Analyse beinhaltet sind, einen Basiswert von etwa 1 % nicht bedienter Nachfrage und einen alternativen Wert, der 15 % unter dem Basiswert liegt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die unabhängigen Variablen für SMST eine maximale Wartezeit für Fahrgäste in der vollfaktoriellen Analyse beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die maximale Wartezeit, die in der vollfaktoriellen Analyse beinhaltet ist, einen Basiswert von 5 Minuten und einen alternativen Wert von 15 Minuten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die unabhängigen Variablen für SMST einen maximalen Umwegfaktor für Fahrgäste in der vollfaktoriellen Analyse beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der maximale Umwegfaktor, der in der vollfaktoriellen Analyse beinhaltet ist, einen Basiswert von 2 und einen alternativen Wert von 3 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die unabhängigen Variablen für SMST eine Abhol- und Absetzstandortdichte für Fahrgäste in der vollfaktoriellen Analyse beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Abhol- und Absetzstandortdichte, die in der vollfaktoriellen Analyse beinhaltet ist, einen Basiswert von 50 m Abstand und einen alternativen Wert von 400 m Abstand umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Abhol- und Absetzstandortdichte, die in der vollfaktoriellen Analyse beinhaltet ist, einen Basiswert von etwa 45 Sekunden Gehzeit für einen Benutzer und einen alternativen Wert von etwa 5 Minuten Gehzeit für einen Benutzer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die unabhängigen Variablen für das SMST eine Mikrotransitsystemnachfrage in der vollfaktoriellen Analyse beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Mikrosystemnachfrage, die in der vollfaktoriellen Analyse beinhaltet ist, einen Basiswert von etwa 3 % Fahrten mit privaten Fahrzeugen und einen alternativen Wert von 15 % Fahrten mit privaten Fahrzeugen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vollfaktorielle Analyse einen Batchlauf für jeden von einem Basiswert und einem alternativen Wert für jede der ausgewählten unabhängigen Variablen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die KPI eines oder mehrere der Folgenden beinhalten: zurückgelegte Fahrzeugmeilen (VMT) pro Tag; zurückgelegte Fahrzeugstunden (VHT) pro Tag; zurückgelegte Fahrgastmeilen (PMT) pro Tag; zurückgelegte Fahrgaststunden (PHT) pro Tag; vom Fahrgast erfahrener Umwegfaktor; tägliche Fahrten pro Fahrzeug; Fahrzeugbelegung; und Rentabilität pro Fahrzeug.