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Schlussbericht 

MEGAFON 

Modellergebnisse geteilter autonomer 

Fahrzeugflotten des oeffentlichen Nahverkehrs 

Auftraggeber 

Verband Deutscher Verkehrsunternehmen e. V. 

Stuttgarter Straßenbahnen AG 

Verkehrs- und Tarifverbund Stuttgart GmbH 

Zuwendungsgeber 

Ministerium für Verkehr Baden-Württemberg 

Stand 12. Dezember 2016 

Universität Stuttgart 

Institut für Straßen- und Verkehrswesen 

Lehrstuhl für Verkehrsplanung und 

Verkehrsleittechnik

Impressum 

Zuwendungsgeber Ministerium für Verkehr Baden-Württemberg 

Hauptstätter Str. 67 

70178 Stuttgart 

Auftraggeber Verband Deutscher Verkehrsunternehmen e. V. (VDV) 

Kamekestraße 37 – 39 

50672 Köln 

Stuttgarter Straßenbahnen AG (SSB) 

Schockenriedstraße 50 


Verkehrs- und Tarifverbund Stuttgart GmbH (VVS) 

Rotebühlstraße 121 


Projektbearbeiter Prof. Dr.-Ing. Markus Friedrich 

Maximilian Hartl, M. Sc. 

Universität Stuttgart 

Institut für Straßen- und Verkehrswesen 

Lehrstuhl Verkehrsplanung und Verkehrsleittechnik 

Projektbegleiter SSB 

VDV 

VVS 

Sebastian Noßwitz 

Dr.-Ing. Till Ackermann, Ulrich Weber 

Thomas Knöller 

Stand 12. Dezember 2016 

Kartengrundlagen Alle Hintergrundkarten stammen aus Open Street Map 

und stehen unter der Open Data Commons Open 

Database Lizenz (ODbL). 

Alle Netzdaten und Gebietsdaten stammen aus dem 

Verkehrsnachfragemodell des Verbands Region 

Stuttgart 

Datengrundlagen Alle Netzdaten, Fahrplandaten und Nachfragedaten 

stammen aus dem Verkehrsnachfragemodell des 

Verbands Region Stuttgart 

MEGAFON 2016 2

Inhaltsverzeichnis 


1 Aufgabenstellung 7 

2 Modellbeschreibung und Annahmen 8 

2.1 Untersuchungsraum und Bezugszeitraum 8 

2.2 Nachfragedaten 9 

2.3 Betrachtete Modi 9 

2.4 Annahmen 10 

3 Szenarien 13 

4 Nachfrageberechnung 14 

4.1 Aufteilung der Personenfahrten 14 

4.2 Umwandlung von Personenfahrten in Fahrzeugfahrten 15 

4.3 Umlaufbildungsalgorithmus 16 

5 Verkehrsnachfrage 19 

5.1 Verkehrsnachfrage heute 19 

5.2 Verkehrsnachfrage mit AV 20 

6 Ergebnisse im Überblick 23 

6.1 Anzahl der Fahrzeuge 23 

6.2 Anzahl Fahrzeugfahrten 25 

6.3 Fahrzeugkilometer 27 

6.4 Fahrzeugkilometer nach Besetzungsgrad 29 

6.5 Fahrzeugnutzung pro Tag 32 

6.6 Erforderliche Stellplätze 34 

6.7 Energieverbrauch 36 

7 Ergebnisse je Szenario 38 

7.1 Szenario 1: 0% AV-NS, 100% AV-CS mit Bahn 40 

7.2 Szenario 2: 0% AV-NS, 100% AV-RS mit Bahn 42 

7.3 Szenario 3: 0% AV-NS, 100% AV-CS ohne Bahn 44 

7.4 Szenario 4: 0% AV-NS, 100% AV-RS ohne Bahn 46 

MEGAFON 2016 3






7.9 Szenario 9: 50% AV-NS, 25% AV-CS, 25% AV-RS mit Bahn 56 

7.10 Vergleich der Szenarien 58 

8 Betreiberkonzept 60 

8.1 Anfangsinvestition 60 

8.2 Mögliche Kosteneinsparungen 61 

8.3 Betriebskosten 61 

9 Fazit 63 

10 Ausblick 66 

11 Glossar / Definitionen 68 

12 Anhang 69 

12.1 Räumliche Verteilung parkender Fahrzeuge VRS 69 

12.2 Räumliche Verteilung parkender Fahrzeuge LHS 72 

12.3 Relative Änderung der Belastungen im Zentrum 75 

13 Literaturverzeichnis 80 

MEGAFON 2016 4

Abbildungsverzeichnis 

Abbildungsverzeichnis 

Bild 1: Region Stuttgart 8 

Bild 2: Verkehrszellen in den Kreisen der Region Stuttgart 9 

Bild 3: Zu- und Abholfahrten zum Bahnhof im Fall heutigen Zustand mit Bus (rot) 

und im Fall mit AV (blau) 11 

Bild 4: Nachfrageberechnung 14 

Bild 5: Verkehrsmoduswahl 15 

Bild 6: Beispiel von Umlaufbildungen 18 

Bild 7: Pkw Fahrzeuge und Verkehrsnachfrage im heutigen Zustand (2010) 19 

Bild 8: Verkehrsnachfrage (Personenwege) im heutigen Zustand und im Zustand 

mit autonomen Fahrzeugen 21 

Bild 9: Verkehrsnachfrage der Personenwege im Netz im Zustand mit autonomen 

Fahrzeugen 22 

Bild 10: Anzahl AV Fahrzeuge 24 

Bild 11: Anzahl der Fahrzeugfahrten differenziert nach Modus und Last- bzw. 

Leerfahrten 26 

Bild 12: Fahrzeugkilometer differenziert nach Modus und Last- bzw. Leerfahrten 28 

Bild 13: Anteil der Fahrzeugkilometer differenziert nach Besetzungsgrad 30 

Bild 14: Besetzungsgrad der Fahrzeuge im Modus AV-Ridesharing 31 

Bild 15: Fahrzeugnutzung pro Tag: Bezugsgröße (oben) alle AV, Bezugsgröße 

(unten) AV-Sharing 33 

Bild 16: Anzahl erforderlicher Stellplätze 34 

Bild 17: Räumliche Verteilung parkender Fahrzeuge für Szenario 1 (oben) und für 

Szenario 2 (unten) im Vergleich zum Ist-Zustand für zwei Tageszeiten 

(Nachts, morgendliche Hauptverkehrszeit) 35 

Bild 18: Endenergieverbrauch 37 

Bild 19: Steckbrief Szenario 1 41 









MEGAFON 2016 5

Tabellenverzeichnis 

Tabellenverzeichnis 

Tabelle 1: Wartezeit in Kombination der Verkehrsmittelwahl 12 

Tabelle 2: Szenarien 13 

Tabelle 3: Aufteilung der Fahrzeugfahrten nach Modus und Betriebszustand 25 

Tabelle 4: Ausgewählte Kenngrößen der Szenarien im Überblick 58 

Tabelle 5: Vergleich der Szenarien im Hinblick auf die Fahrleistung, die Netzbelastung 

und den Verkehrsfluss 59 

Tabelle 6: Investitionskosten für Rideselling Fahrzeugflotte 60 

Tabelle 7: Berechnung der Betriebskosten pro Fahrzeugkilometer 61 

Tabelle 8: Kilometerkosten pro Nutzer für positives Betriebsergebnis 62 

Tabelle 9: Eigenschaften der verschiedenen Pkw-Systeme 63 

MEGAFON 2016 6

Aufgabenstellung 

1 Aufgabenstellung 

Autonom fahrende Fahrzeuge (autonomous vehicle = AV), die fahrerlos 

Ortsveränderungen durchführen, können Mobilität und Verkehr grundlegend verändern. 

Zu welchem Zeitpunkt es fahrerlose Pkw und Busse geben wird und die Fahrzeuge im 

gesamten Straßennetz einsetzbar sind, ist im Moment nicht abschätzbar. Die 

Wahrscheinlichkeit, dass es autonom fahrende Fahrzeuge im Straßenverkehr geben 

wird, ist aber so hoch, dass sich die Verkehrsplanung mit dem Thema beschäftigen 

sollte. Fahrerlose Fahrzeuge ermöglichen ein anderes Verkehrsangebot. Es wird 

erwartet, dass dieses Angebot u.a. die folgenden Eigenschaften aufweist: 

Der Autoverkehr wird sicherer. 

Das Autofahren wird komfortabler, da die Fahrzeit im Fahrzeug für fahrfremde 

Tätigkeiten genutzt werden kann. 

Die Leistungsfähigkeit des Straßennetzes wird steigen. 

Ein fahrerloses Umsetzen der Fahrzeuge ermöglicht neue Mobilitätsangebote beim 

Carsharing und Ridesharing bzw. Rideselling. Es ermöglicht außerdem attraktive 

intermodale Ortsveränderungen, bei denen ein Sharing-Fahrzeug den Fahrgast in 

Gebieten mit schlechtem ÖPNV-Angebot zur Bahn bringt. 

Diese Änderungen auf der Angebotsseite werden die Verkehrsnachfrage beeinflussen. 

Ein besseres Angebot kann die Reiseweite der Verkehrsteilnehmer erhöhen und die 

Verkehrsmittelwahl zugunsten des Pkw beeinflussen. Die resultierende Nachfrage und 

der Verkehrsfluss im Pkw-Verkehr kann im Hinblick auf verkehrsplanerische Ziele – gute 

Angebotsqualität, Schonung der Ressourcen, angemessene Stadtverträglichkeit hohe 

Verkehrssicherheit – mehr oder weniger wünschenswert sein. Verschiedene Studien 

und Positionspapiere (Vgl. Isaac 2015, OECD 2015, Hazan, J. et al. (2016) und VDV 

2015) beschreiben die Bandbreite möglicher Szenarien von „Driverless Nightmare bis 

„Driverless Utopia“ (Issac, Seite 9ff) sowie „Tod des ÖPNV“ oder „Teil des ÖPNV“ (VDV). 

Ziel des Projekts MEGAFON ist es, mögliche Wirkungen autonomer Fahrzeuge auf den 

Verkehr in Stadtregionen mit Hilfe von Szenarien beispielhaft zu untersuchen. Das 

Projekt MEGAFON orientiert sich dabei an der Studie „Urban Mobility System Upgrade 

– How shared self-driving cars could change city traffic” des Internationalen Transport 

Forums der OECD (OECD, 2015). In dieser Untersuchung werden am Beispiel der Stadt 

Lissabon die Wirkungen von autonom fahrenden Fahrzeugen auf den städtischen 

Verkehr dargestellt. Die Studie definiert 8 Szenarien, in denen die Fahrten im 

motorisierten Verkehr in unterschiedlichem Umfang entweder mit autonomen 

Carsharing- oder Ridesharing-Systemen abgewickelt werden. Für jedes Szenario 

werden u.a. die Zahl der erforderlichen Pkw, die Pkw-Fahrzeugkilometer und die Zahl 

der erforderlichen Stellplätze ermittelt und mit dem heutigen Zustand verglichen. 

Die offensichtlich negativen Auswirkungen eines „Laissez-faire“-Szenarios, in dem die 

technologische Entwicklung ohne flankierende Maßnahmen als Fortschreibung des 

privatbesessenen Pkw auf die Straßen der Region kommen, wurden nicht betrachtet. 

MEGAFON 2016 7

Modellbeschreibung und Annahmen 

2 Modellbeschreibung und Annahmen 

Aufbauend auf den Vorgaben der OECD-Studie wird im Projekt MEGAFON von den im 

Folgenden beschriebenen Annahmen ausgegangen. Abweichungen zur OECD-Studie 

werden an entsprechender Stelle erläutert. 

2.1 Untersuchungsraum und Bezugszeitraum 

Untersuchungsraum ist die Region Stuttgart mit den Kreisen Böblingen, Esslingen, 

Göppingen, Ludwigsburg, Rems-Murr und Stuttgart. Untersucht wird der gesamte 

motorisierte Personenbinnenverkehr dieser Region, d. h. alle Wege mit Quelle und Ziel 

in der Region Stuttgart, die mit dem Pkw, mit dem ÖV oder als Pkw-Mitfahrer 

durchgeführt werden. Für den Quell-, Zielverkehr und Durchgangsverkehr werden keine 

Veränderungen angenommen. Ortsveränderungen mit dem Lkw, zu Fuß oder mit dem 

Rad werden ebenfalls nicht verändert. Es wird die Nachfrage eines normalen Werktages 

des Jahres 2010 unterstellt, da für dieses Jahr umfassende Daten vorliegen. Für das 

Verkehrsangebot im Straßennetz und im öffentlichen Verkehr wird der Angebotszustand 

für das Jahr 2025 gewählt. In diesem Zustand sind alle Maßnahmen im Straßen- und 

Schienennetz, die im Regionalverkehrsplan bis 2025 als wahrscheinlich umgesetzt 

gelten, angenommen. Stuttgart 21 ist Bestandteil dieses Zustands. 

Die Region Stuttgart steht als Beispiel eines monozentrischen Ballungsraumes mit gut 

ausgebauter ÖV-Infrastruktur und den üblichen Überlasterscheinungen im MIV sowie im 

ÖPNV. 

Bild 1: 

Region Stuttgart 

MEGAFON 2016 8


2.2 Nachfragedaten 

Für die Untersuchung stehen Nachfragedaten aus dem makroskopischen und dem 

mikroskopischen Verkehrsnachfragemodell der Region Stuttgart zur Verfügung. Die 

Modelldaten sind im Besitz des Verbands Region Stuttgart (VRS) und können für die 

Untersuchung genutzt werden. Beide Modelle wurden für das Bezugsjahr 2010 mit 

Daten einer Haushaltsbefragung kalibriert. In dieser Haushaltsbefragung wurden 

293.000 Ortsveränderungen von rund 13.700 Personen in 5.600 Haushalten über den 

Zeitraum einer Woche erfasst. 

Für die Berechnungen werden die Daten des mikroskopischen Verkehrsnachfragemodells 

1 genutzt. Dieses Modell bildet die Nachfrage der 2,7 Millionen Einwohner nach 

und differenziert dabei die fünf Verkehrsmodi Fuß, Rad, ÖV, Pkw-Selbstfahrer, Pkw- 

Mitfahrer. Für jeden Weg sind die Quellzelle, die Zielzelle, der Modus, der Wochentag, 

die Abgangszeitminute und die Ankunftszeitminute bekannt. Quellen und Ziele sind die 

1.013 Verkehrszellen des Verkehrsnachfragemodells. 

Bild 2: 

Verkehrszellen in den Kreisen der Region Stuttgart 

2.3 Betrachtete Modi 

Die Einführung von autonomen Fahrzeugen wird die Verfügbarkeit von Verkehrsmitteln 

verändern. Die Untersuchung geht von der Annahme aus, dass das Verkehrssystem Bus 

1 

Modellersteller Institut für Verkehrswesen am KIT (IfV). Implementierung in der Modellierungssoftware 

mobiTopp (mikroskopisches Multi-Agenten-Nachfragemodell, Eigenentwicklung IfV), gekoppelt mit den 

Angebotsdaten aus dem makroskopischen Verkehrsnachfragemodell der Region (VISUM). 

MEGAFON 2016 9


komplett durch AV ersetzt wird 2 . Buslinien mit festem Linienweg und Fahrplänen wird es 

in der heutigen Form nicht mehr geben. Die Fahrtwünsche von Passagieren im heutigen 

Busverkehr werden vollständig durch AV bedient. Der Schienenpersonennahverkehr 

bleibt dagegen in den meisten Szenarien erhalten. Er kann mit AV im Vor- oder Nachlauf 

verknüpft werden. Im Projekt MEGAFON werden die folgenden Modi unterschieden: 

Private AV (AV-NS): Fahrzeuge, die wie heute im Privatbesitz sind und nur von den 

Personen einer Familie genutzt werden (NS = NoSharing). Es wird davon 

ausgegangen, dass diese Fahrzeuge keine Leerfahrten durchführen. 

Öffentliche AV im Modus private Nutzung (AV-CS): Fahrzeuge, die als Teil eines 

Carsharing-Systems von mehreren Personen nacheinander genutzt werden. Die 

Fahrzeuge werden bei Bedarf als Leerfahrt umgesetzt, um den nächsten Fahrgast zu 

bedienen. Die Fahrzeuggröße entspricht einem Standard-Pkw. 

Öffentliche AV im Modus öffentliche Nutzung (AV-RS): Fahrzeuge, die als Teil eines 

Ridesharing-Systems von mehreren Personen gleichzeitig genutzt werden 3 . Die 

Fahrzeuge sammeln mehrere Fahrgäste und bringen sie zu ihren individuellen Zielen. 

Sie werden bei Bedarf als Leerfahrt umgesetzt. Es können Fahrzeuge 

unterschiedlicher Größe eingesetzt werden. In MEGAFON wird eine Fahrzeuggröße 

angenommen, die 6 Personen transportieren kann. 

ÖV-Schiene (Bahn): Fahrgäste werden mit öffentlichen Schienenfahrzeugen 

befördert. Die Fahrzeiten und das Fahrtenangebot entsprechen dem für das Jahr 

2025 geplanten Fahrplanangebot 

Bahn + CS: Kombination von Bahn und Carsharing im Vor- und/oder Nachlauf. 

Bahn + RS: Kombination von Bahn und Ridesharing im Vor- und/oder Nachlauf. 

2.4 Annahmen 

Die Modellrechnungen basieren auf mehreren Annahmen: 

Die gesamte Verkehrsnachfrage wird durch AV nicht verändert, d.h. es gibt keine 

Änderungen bei der Zahl der Personenwege (Verkehrserzeugung) und bei der 

Reiseweite bzw. Zielwahl. Die Verkehrsmittelwahl wird im Modell nicht durch Preise 

beeinflusst. 

Der Anteil der Wege, der zu Fuß oder mit dem Rad zurückgelegt wird, bleibt gleich 

und wird in der Untersuchung nicht weiter betrachtet. Betrachtet wird die Nachfrage, 

die heute mit motorisierten Verkehrsmitteln zurückgelegt wird. 

2 

Eine andere Annahme wäre für beschleunigte Bussysteme (Bus-Rapid-Transit) mit mehr als 

10.000 Fahrgäste/Tag in Frage gekommen. 

3 

Korrekt wäre hier der Begriff „Rideselling“, da hier eine gewerbliche Dienstleistung erbracht wird 

und der einzelne Sitzplatz bzw. die einzelne Mitfahrt verkauft wird. 

MEGAFON 2016 10


Es gibt im Schienenpersonenverkehr keine Kapazitätsengpässe. Jede Person, die 

die Bahn benutzen möchte, kann dem Verkehrsmittel zusteigen ohne dass dessen 

Attraktivität durch mögliche Überfüllungseffekte reduziert wird. 

In allen Szenarien wird angenommen, dass der Busverkehr komplett ersetzt wird. 

(Teil-)Wege, die heute den Bus nutzen, werden mit AV abgewickelt. AV-Fahrzeuge 

können Personen entweder auf direktem Weg befördern oder sie zu einem Bahnhof 

bringen oder von einem Bahnhof abholen. Die Bus-Teilwege werden dann mit AV 

zurückgelegt. Der Teilweg Bahn wird weiterhin durch Schienenfahrzeuge bedient. Bei 

der Kombination von AV und Bahn erfolgt der Umstieg an dem Bahnhof, der die 

kürzeste Reisezeit ermöglicht. Wie in Bild 3 dargestellt, kann sich dieser Bahnhof vom 

heutigen Umsteigebahnhof unterscheiden. 

Bild 3: 

Zu- und Abholfahrten zum Bahnhof im Fall heutigen Zustand mit Bus (rot) 

und im Fall mit AV (blau) 

Die Zugangs- und Abgangsgehzeit zur Bahn ergibt sich aus der Entfernung des 

Zellenschwerpunkts zu dem jeweiligen Bahnhof. Es wird eine Gehgeschwindigkeit 

von v=5 km/h angenommen. Eine Zelle kann an einen oder mehrere Bahnhöfe 

angebunden sein. Die Beförderungszeit mit der Bahn enthält bei Umstiegen die 

Umsteigewartezeiten laut Fahrplan. Es werden folgende Wartezeiten unterschieden, 

woraus sich für die Verkehrsmittelkombinationen die in Tabelle 1 dargestellten 

Wartezeiten ergeben: 

Startwartezeit zur Bahn beim Zugang per Fuß: 4 min 

Übergangszeiten beim Umstieg AV zur Bahn oder Bahn zum AV: 4 min 

Anmeldezeit für einen Sharing AV: 4 min 

Einsammelzeit für das Sammeln und Verteilen weiterer Fahrgäste: 4 min 

MEGAFON 2016 11


Verkehrsmittelkombination Wartezeiten Bestandteile 

Fuß – Bahn - Fuß 4 min Startwartezeit 

Fuß – Bahn – AV-Nachlauf 8 min Startwartezeit, Übergangszeit 

AV-Vorlauf – Bahn – Fuß 8 min Anmeldezeit, Übergangszeit 

AV-Vorlauf – Bahn – AV-Nachlauf 12 min Anmeldezeit, 2 x Übergangszeit 

AV-direkt* 8 min Anmeldezeit, Einsammelzeit 

* Im Projekt wird vereinfachend angenommen, dass bei AV-CS und AV-RS die gleichen Wartezeiten 

auftreten. In der Realität werden Fahrten mit AV-CS schneller sein als mit AV-RS, da keine 

Zeitverluste für das Einsammeln von Mitfahrern auftreten. Die getroffene Annahme führt in Szenarien 

mit dem Modus Bahn zu identischen Nachfragematrizen. Das erleichtert die Vergleichbarkeit der 

Szenarien. In der Realität wird der Anteil im Modus Bahn in Szenarien mit Carsharing etwa 10% 

niedriger sein als in Szenarien mit Ridesharing. 

Tabelle 1: 

Wartezeit in Kombination der Verkehrsmittelwahl 

Die Geschwindigkeiten im Pkw-Verkehr entsprechen den typischen Geschwindigkeiten 

in der Hauptverkehrszeit im heutigen Zustand ohne AV. Verlängerungen oder 

Verkürzungen der Fahrzeit, die sich aus mehr oder weniger Pkw-Fahrten oder aus 

einer höheren Leistungsfähigkeit des AV ergeben, werden nicht berücksichtigt. In 

städtischen Netzen wird die zulässige Kfz-Geschwindigkeit jedoch wie folgt reduziert: 

Bundesstraßen 50 km/h (in der Regel wie heute) 

Verbindungstraße 30 km/h (heute in der Regel 50 km/h) 

Erschließungsstraße 20 km/h (heute in der Regel 30 km/h) 

Wege beginnen und enden in Verkehrszellen. Die Zeitverluste durch das Einsammeln 

und Verteilen von Fahrgästen in einer Zelle und das Umsetzen von AV in einer Zelle 

wird durch einen pauschalen Zeit- und Längenzuschlag abgeschätzt, der in 

Abhängigkeit der Zellengröße ermittelt wird. 

Es wird keine nutzenbasierte Verkehrsmoduswahlberechnung durchgeführt, die 

basierend auf den Eigenschaften der konkurrierenden Modi (Beförderungszeit, Zuund 

Abgangszeit, Umsteigehäufigkeit, Preis) und den Eigenschaften der Nutzer (z.B. 

Pkw-Verfügbarkeit) einen Anteil für jeden Modus abschätzt. Stattdessen erfolgt die 

Aufteilung auf die drei Modi Bahn, AV-CS und AV-RS entsprechend den definierten 

Szenarien nach vorgegebenen Anteilen. Bei der Wahl zwischen dem Modus Bahn 

und AV wird immer der Modus gewählt, mit dem der Verkehrsteilnehmer am 

schnellsten an das Ziel kommt. 

Durch diese modellbedingten Annahmen werden die erwarteten Effekte von privat 

besessenen autonomen Fahrzeugen (AV-NS) wie Mehrverkehre durch Leerfahrten, 

komfortbedingt induzierter Verkehr und langfristig die weitere Zersiedelung nicht 

betrachtet. 

MEGAFON 2016 12

Szenarien 

3 Szenarien 

Die Szenarien definieren die Anteile der Nachfrage, die auf die Modi Bahn 

(Schienenpersonenverkehr, Stadtbahn), privates AV (NoSharing), AV-Carsharing und 

AV-Ridesharing entfallen. Tabelle 2 gibt einen Überblick über die neun untersuchten 

Szenarien. Die Szenarien 1 bis 6 entsprechen der OECD-Studie. Die Szenarien 6 bis 9 

weichen von der OECD Studie ab und variieren den Anteil der Sharing-Nachfrage. Der 

Bus wird in jedem Szenario komplett ersetzt, in den Szenarien 3 und 4 zusätzlich die 

Bahn. In Szenario 9 werden die beiden Sharing Modi kombiniert. 

Szenario 

Bahn 

Aufteilung der Nachfrage 

AV– 

NoSharing 

AV- 

Carsharing 

AV- 

Ridesharing 

1 0% AV-NS, 100% AV-CS, mBahn ja 0% 100% 0% 

2 0% AV-NS, 100% AV-RS, mBahn ja 0% 0% 100% 

3 0% AV-NS, 100% AV-CS, oBahn nein 0% 100% 0% 

4 0% AV-NS, 100% AV-RS, oBahn nein 0% 0% 100% 





9 50% AV-NS, 25%AV-CS, 25% AV-RS, mBahn ja 50% 25% 25% 

Tabelle 2: 

Szenarien 

MEGAFON 2016 13

Nachfrageberechnung 

4 Nachfrageberechnung 

Die Nachfrageberechnung erfolgt in drei Schritten (siehe Bild 4): 

1. Die heutige Nachfrage der Personenfahrten im motorisierten Verkehr (Pkw- 

Selbstfahrer, Pkw-Mitfahrer, ÖV) wird auf die Modi Bahn, AV ohne Sharing (AV-NS) 

und AV mit Sharing aufgeteilt (AV-CS, AV-RS). 

2. Die Matrix der Personenfahrten mit AV-Sharing wird in eine Matrix der 

Fahrzeugfahrten umgewandelt. Beim Carsharing wird hierfür ein konstanter 

Besetzungsgrad angenommen. Beim Ridesharing werden die Personenfahrten 

gebündelt. 

3. Die Fahrzeugfahrten mit Pkw-Sharing werden so zu Umläufen verknüpft, dass die 

Zahl der erforderlichen Fahrzeuge möglichst gering ist. Dadurch entstehen 

zusätzliche Leerfahrten. 

Bild 4: 


4.1 Aufteilung der Personenfahrten 

In diesem Arbeitsschritt werden die Personenfahrten für alle neun Szenarien 

differenziert nach den relevanten Modi (siehe Tabelle 2) ermittelt. Ausgangspunkt ist die 

gesamte Nachfrage im motorisierten Personenverkehr im Jahr 2010 (Pkw-Selbstfahrer, 

Pkw-Mitfahrer, ÖV) aus dem Mikromodell. 

Für Szenarien mit Bahn wird der Teil der Nachfrage allein dem Modus Bahn zugeordnet, 

für den gilt: 

Quelle und Ziel liegen an einem Bahnhof 

Reisezeit Bahn < Reisezeit AV 

MEGAFON 2016 14


Für Szenarien mit Bahn wird der Teil der Nachfrage der Bahn und dem AV (im Vorlauf 

und/oder Nachlauf zur Bahn) zugeordnet, für den gilt: 

Reisezeit Bahn mit Vor- und Nachlauf < Reisezeit AV 

Bild 5: 

Verkehrsmoduswahl 

Ergebnis der Nachfrageaufbereitung ist die Ermittlung der Wege- bzw. Teilwege, die mit 

AV-NS, Bahn, AV-CS oder AV-RS zurückgelegt werden. Nach der Aufteilung liegen alle 

Wege, auch die intermodalen Wege mit der Bahn, als Daten in Form von Matrizen für 

die Quellzelle, Zielzelle, Abfahrtszeit und Ankunftszeit vor. Die Daten werden in 96 

Matrizen gehalten, die jeweils ein 15 Minuten Zeitintervall umfassen. 

4.2 Umwandlung von Personenfahrten in Fahrzeugfahrten 

Bei Szenarien mit Carsharing wird angenommen, dass der heutige Besetzungsgrad von 

1,3 Personen pro Fahrzeug wieder erreicht wird, d. h. das Fahrzeug wird in gleicher 

Weise wie heute genutzt. 

Beim Ridesharing werden Personenfahrten mit einem Bündelungsalgorithmus in 

Fahrzeugfahrten umgewandelt. Dabei müssen die Personenfahrten auf geeignete Weise 

zusammengefasst werden. Hierfür kommt ein Algorithmus zum Einsatz, der folgende 

Schritte durchführt: 

Vorberechnungen: Alle Straßenstrecken, an denen Mitfahrer aufgenommen werden 

können, werden markiert. So wird sichergestellt, dass u.a. auf Autobahnen keine 

MEGAFON 2016 15


Mitfahrer zusteigen können. Jeder markierten Straßenstrecke wird eine Verkehrszelle 

zugewiesen. 

Routenbestimmung: Für jede nachgefragte Personenfahrt wird eine Fahrtroute als 

Streckenfolge im Netz von der Quelle zum Ziel ermittelt. Diese Streckenfolge wird 

reduziert auf eine Folge von Verkehrszellen, durch die die Personenfahrt führt. 

Tageszeitabhänge Nachfrage: Jede Personenfahrt wird als Fahrtwunsch mit einer 

Wunschabfahrtszeit in einem 15-Minutenzeitintervall zwischen 0 und 24 Uhr (96 

Zeitintervalle) interpretiert, die innerhalb dieses Zeitraums bedient werden muss. 

Bündelung: Die Fahrtwünsche werden sequentiell abgearbeitet. Der erste 

Fahrtwunsch erzeugt eine Fahrzeugfahrt. Folgende Fahrtwünsche werden diesem 

Fahrzeugweg zugeordnet, wenn die Folge von Verkehrszellen komplett oder für eine 

Teilfolge übereinstimmt und das Fahrzeug noch Kapazität für einen weiteren Mitfahrer 

hat. 

Ergebnis: Eine Menge von Fahrzeugfahrten mit folgenden Eigenschaften: Quellzelle, 

Zielzelle, Abfahrtszeitminute, Zahl der Mitfahrer. Als Abfahrtszeit wird zufällig eine 

Minute gezogen, die im jeweiligen 15- Minutenzeitintervall liegt. 

4.3 Umlaufbildungsalgorithmus 

Die Fahrzeugfahrten für das Carsharing oder das Ridesharing sind Input für die 

Umlaufbildung. Die Umlaufbildung erfolgt für Car- und Ridesharing auf die gleiche 

Weise. Die Fahrten unterscheiden sich lediglich in der Anzahl der beförderten Personen. 

Da es sich um AV handelt sind Umsetzfahrten möglich, um die Zahl der erforderlichen 

Fahrzeuge zu reduzieren. Jeder Fahrzeugumlauf entspricht einem erforderlichen 

Fahrzeug. Da die Zahl der zu verknüpfenden Fahrzeugfahrten deutlich größer ist als bei 

ÖV-Fahrplanfahrten, muss die Verknüpfung vereinfacht und mehrstufig erfolgen. Die 

Verknüpfung von Fahrzeugfahrten erfolgt in vier Schritten, bei denen die 

Verknüpfungsbedingungen mit jedem Schritt gelockert werden: 

1. Enge räumliche und enge zeitliche Randbedingungen: Fahrzeugfahrten werden 

dann verknüpft, wenn Ende der Vorgängerfahrt und Start der Folgefahrt in der 

gleichen Verkehrszelle liegen und die Wartezeit < ε ist (ε = 60 Minuten). Die 

erforderliche Umsetzfahrt innerhalb der Verkehrszelle wird näherungsweise 

bestimmt. Die benötigte Umsetzzeit hängt von der Zellengröße ab, sie beträgt 

mindestens 4 Minuten. Der Längenzuschlag ist ebenfalls zellengrößenabhängig, 

mindestens jedoch 100 m. 

2. Weichere räumliche und enge zeitliche Randbedingungen: Fahrzeugfahrten werden 

dann verknüpft, wenn das Ende der Vorgängerfahrt und Start der Folgefahrt im 

gleichen Gebiet (Stadtbezirk, Teilraum eines Landkreises) liegen und die 

Wartezeit < ε ist (ε = 60 Minuten). Es entsteht eine nahräumige Umsetzfahrt, deren 

MEGAFON 2016 16


Dauer und Entfernungszuschläge durch das Verkehrsangebot aus dem Modell der 

Region Stuttgart abgeleitet werden. 

3. Weichere räumliche und weiche zeitliche Randbedingungen: Fahrzeugfahrten 

werden dann verknüpft, wenn Ende der Vorgängerfahrt und Start der Folgefahrt im 

gleichen Gebiet (Stadtbezirk, Teilraum eines Landkreises) liegen, zeitliche 

Einschränkungen werden vernachlässigt. Ergibt sich eine Verknüpfung innerhalb 

eines Gebiets wartet das AV ohne zeitliche Einschränkung. Unnötige lange 

Umsetzfahrten werden vermieden zu Lasten höherer Wartezeiten. 

4. Weiche räumliche und weiche zeitliche Randbedingungen: Fahrzeugfahrten werden 

ohne räumliche und zeitliche Einschränkung miteinander verknüpft, wenn der 

Abfahrtszeitpunkt der nächsten Fahrt nach der Ankunftszeit der vorigen Fahrt liegt 

und die zeitliche Differenz so groß ist, dass die Distanz zwischen den Verkehrszellen 

in dieser Zeit zurückgelegt werden kann. Kommen mehrere Fahrten für die 

Verknüpfung in Frage, werden unnötige Umsetzkilometer vermieden. Mindestwartezeiten 

und Mindestumsetzzeiten in Verkehrszellen werden berücksichtigt. 

Als Ergebnis liegen nach der Umlaufbildung Fahrzeugumläufe vor. Ein Umlauf wird 

beschrieben durch die Kenngrößen: 

Anzahl beförderter Personen, Personenstunden, Personenkilometer 

Beförderungszeit (Lastzeit), Umsetzzeit (Leerzeit), Wartezeit, Standzeit 

Beförderungskilometer (Lastkilometer), Umsetzkilometer (Leerkilometer) 

Liste der verknüpfen Fahrzeugfahrten 

Die Standzeit beschreibt den Zeitraum zwischen der letzten Nutzung eines Fahrzeuges 

an einem Tag und der ersten Nutzung des Fahrzeuges am Folgetag. Für ein Fahrzeug 

beträgt die Summe aus Beförderungszeit, Umsetzzeit, Wartezeit und Standzeit damit 24 

Stunden. 

In Bild 6 sind beispielhaft zwei Fahrzeugumläufe dargestellt. Der obere Fahrzeugumlauf 

stellt einen Durchlauf mit durchschnittlich vielen verknüpften Fahrzeugfahrten dar, 

während der untere Fahrzeugumlauf einen Umlauf mit überdurchschnittlich vielen 

Fahrzeugfahrten repräsentiert. Die räumlichen Ausprägungen können sich um einen 

Stadtbereich konzentrieren oder die ganze Region abdecken. Verknüpft werden die 

einzelnen Fahrzeugfahrten durch Leerfahrten. Leerfahrten finden entweder innerhalb 

einer Verkehrszelle oder zwischen Verkehrszellen statt, je nachdem wo die nächste 

Fahrzeugfahrt beginnt. Welche Fahrt als nächstes vom AV bedient wird, entscheidet der 

Umlaufalgorithmus. Idealerweise werden Fahrten innerhalb der gleichen Verkehrszelle 

mit einem geringen zeitlichen Abstand verknüpft. Der Besetzungsgrad einer 

Fahrzeugfahrt hat keinen Einfluss auf die Umlaufbildung. Wartezeiten zwischen 

Fahrzeugfahrten werden durch die Größe des roten Balkens symbolisiert. Der 

Besetzungsgrad für Ridesharing wird farblich von einer Person (hell grün) bis sechs 

Personen (dunkel grün) dargestellt, während Fahrten im Modus Carsharing durch die 

Farbe Orange gekennzeichnet sind. Leerfahrten werden durch rot markierte Wege 

MEGAFON 2016 17


hervorgehoben. Je weniger Wartezeit bei geringer Länge von Leerfahrten, desto 

effektiver wird das Fahrzeug für den Umlauf genutzt. Die Reihenfolge der bedienten 

Fahrzeugfahrten wird durch Nummerierung sichtbar. 

Bild 6: 

Beispiel von Umlaufbildungen 

MEGAFON 2016 18

Verkehrsnachfrage 

5 Verkehrsnachfrage 

5.1 Verkehrsnachfrage heute 

Die vorgestellten Szenarien im Zustand mit AV werden in Bezug zum heutigen Zustand 

gesetzt, um so die Wirkungen vergleichen zu können. Im Folgenden wird die 

Verkehrsnachfrage im heutigen Zustand beschrieben. 

Fahrzeuge gesamt (150%) 

Fahrzeuge erforderlich (100%) 

Fahrzeuge im Einsatz (max 12%) 

Fahrzeugfahrten 3.148.900 

benötigte Fahrzeuge 1.022.600 gleichzeitig im Einsatz 117.200 

Laststunden [h] 1.015.200 Lastkilometer [km] 31.307.600 

Leerstunden [h] - Leerkilometer [km] - 

Standzeit [h] - 

Bild 7: Pkw Fahrzeuge und Verkehrsnachfrage im heutigen Zustand (2010) 

MEGAFON 2016 19


Im Untersuchungsgebiet der Region Stuttgart lebten im Jahr 2010 2,66 Mio. Einwohner 

in 1.25 Mio. Haushalten, die sich auf 1.013 Verkehrszellen verteilen. Hauptverkehrsmittel 

ist der private Pkw. Jedem Haushalt stehen im Mittel 1,25 Fahrzeuge zur 

Verfügung, was einem Motorisierungsgrad von rund 590 Pkw pro 1.000 Einwohnern 

entspricht. Zusammen besitzen die Haushalte 1,56 Mio. Pkw. Von diesen Fahrzeugen 

werden an einem mittleren Werktag lediglich 1,02 Mio. Fahrzeuge bewegt. In der 

Hauptverkehrszeit sind maximal 12 % dieser 1,02 Mio. Fahrzeuge gleichzeitig im 

Einsatz. Diese Pkw werden 60 Minuten pro Tag genutzt. Bezieht man die Einsatzzeit auf 

alle Pkw reduziert sich die Zeit auf 40 Minuten pro Tag. In Bild 7 sind diese Kenngrößen 

der Pkw-Nachfrage dargestellt. Die Einsatzzeit stimmt mit Studien aus vergleichbaren 

Städten überein (MiD 2008). 

Bild 8 zeigt die modale Aufteilung der Verkehrsnachfrage. Mehr als 53% der 

Verkehrsnachfrage entfällt auf den Pkw (Selbstfahrer oder Mitfahrer). 31% der Wege 

werden zu Fuß oder mit dem Rad zurückgelegt. Der ÖV-Anteil beträgt 16%. Ein Drittel 

der ÖV Wege werden dabei mit dem Bus, ein weiteres Drittel mit 

Schienenverkehrsmitteln und das letzte Drittel aus einer Kombination von Bus und Bahn 

zurückgelegt. Insgesamt werden in der Region pro Tag 7,5 Mio. Wege zurückgelegt, 

davon 5.1 Mio. Wege mit motorisierten Verkehrsmitteln. 

5.2 Verkehrsnachfrage mit AV 

Bild 8 zeigt für den heutigen Zustand und den Zustand mit AV die Zahl der Wege und 

die Anteile, die auf jedes Verkehrsmittel oder auf eine Verkehrsmittelkombination 

entfallen. Die Aufteilung der Verkehrsnachfrage im Zustand mit AV erfolgt so, dass alle 

Verkehrsteilnehmer den jeweils schnellsten Modus wählen. Bei dieser Regel werden 

viele Wege, die heute Bus und Bahn kombinieren komplett auf AV verlagert, da dann 

Umwegfahrten und Wartezeiten entfallen. Um bei Anwendung dieser Regel im 

Schienenverkehr die Zahl der Wege etwa gleich zu halten, wurden die zulässigen Kfz- 

Geschwindigkeiten im Stadtverkehr auf eine Regelgeschwindigkeit von 30 km/h im 

Verbindungstraßennetz und auf 20 km/h im Erschließungsstraßennetz reduziert. Diese 

Reduzierung lässt sich mit den Anforderungen an die Sicherheit im Mischverkehr von 

autonomen Fahrzeugen und nicht motorisierten Verkehrsteilnehmern begründen. Die 

Zahl der Wege erhöht sich im Zustand mit AV um etwa 3%, da für die nachfolgenden 

Schritte der Bündelung und Umlaufbildung die AV-Teilwege als eigenständige Wege 

behandelt werden. 

Während die Zahl der Wege, d.h. die Zahl der Beförderungsfälle im Schienenverkehr 

gleichbleibt, reduzieren sich die Zahl der Linienbeförderungsfälle um etwa 10% und die 

Beförderungsleistung um etwa 30%. Ortveränderungen mit Umsteigen verlieren an das 

AV. Das gilt insbesondere für die S-Bahn. U-Bahn und Expresszüge können die Beförderungsleistung 

halten. Die Expresszüge bieten eine hohe Beförderungsgeschwindigkeit 

und die U-Bahn profitiert von den Geschwindigkeitsreduktionen in der Stadt. 

MEGAFON 2016 20


Zahl der Wege pro Werktag 

[Mio. Wege/Tag] 

Anteil 

[%] 

heute AV + Bahn heute AV + Bahn 

nur Pkw (Selbstfahrer und Mitfahrer) 3,98 4,32 53% 57% 

Pkw im Vor- und Nachlauf* 0,00 0,14 0% 2% 

nur Bahn 0,39 0,68 5% 9% 

nur Bus 0,37 0,00 5% 0% 

Bahn + Bus 0,40 0,00 5% 0% 

Bahn + Pkw 0,00 0,14 0% 2% 

Fuß + Rad 2,36 2,36 31% 31% 

Summe 7,49 7,64 100% 100% 

davon motorisierte Verkehrsmittel 5,14 5,28 69% 69% 

davon Bahn 0,79 0,81 11% 11% 

* Das Mikromodell der Region Stuttgart enthält keine Park&Ride Wege. In der Realität gibt es in der 

Region Stuttgart etwa 0,08 Mio. Wege / Tag. Diese Wege sind im Mikromodell entweder komplett dem 

Pkw oder dem ÖV zugeordnet. 

Bild 8: 

Verkehrsnachfrage (Personenwege) im heutigen Zustand und im Zustand 

mit autonomen Fahrzeugen 

MEGAFON 2016 21


Legt man die Verkehrsnachfrage der Personenwege im Zustand mit AV auf das 

Verkehrsnetz um, ergibt sich die in Bild 9 dargestellte Struktur: 

Die Verkehrsnachfrage wird durch Wege dominiert, die komplett mit dem AV 

durchgeführt werden (AV-direkt, orange Farbe). Diese Nachfrage wird in den 

Szenarien auf die Modi AV-NoSharing, AV-Carsharing und AV-Ridesharing aufgeteilt. 

Die Verkehrsnachfrage mit der Bahn ist auf die Stadt Stuttgart ausgerichtet (Bahn, 

grüne Farbe). Sie enthält Wege, die komplett mit der Bahn abgewickelt werden und 

Wege mit einem AV im Vor- oder Nachlauf. 

2% aller Wege entfallen auf intermodale Wege, die ein AV und die Bahn kombinieren. 

Die Teilwege mit dem AV sind in der Karte rot dargestellt (AV Vor- und Nachlauf). Es 

ist erkennbar, dass diese Teilwege auf Ortsveränderungen aus Bereichen ohne 

Schienenangebot zu Bahnhöfen entfallen. Um diese Teilwege zu erkennen sind sie 

in der Karte größer skaliert als die Nachfrage mit dem AV-direkt und mit der Bahn. 

Bild 9: 

Verkehrsnachfrage der Personenwege im Netz im Zustand mit 

autonomen Fahrzeugen 

MEGAFON 2016 22

Ergebnisse im Überblick 

6 Ergebnisse im Überblick 

Um die Ergebnisse der Szenarien zu quantifizieren, werden folgende Kenngrößen 

ausgewiesen: 

Änderung Anzahl Pkw (Basisjahr = 100%) 

Änderung Pkw-Kilometer ganztags (Basisjahr = 100%) 

Änderung erforderliche Stellplätze auf privaten und öffentlichen Stellplätzen 

(Basisjahr = 100%) 

Anteil der Pkw-Kilometer mit einem Besetzungsgrad von 1, 2, 3, 4, 5, 6 Personen 

Anteil der Pkw-Kilometer für Leer- bzw. Umsetzfahrten 

Fahrzeugnutzung pro Tag 

6.1 Anzahl der Fahrzeuge 

In Bild 10 sind die benötigten Fahrzeuge dargestellt. Differenziert werden sie nach der 

Nutzung für AV-NoSharing und AV-Sharing (AV-CS, AV-RS). Im oberen Diagramm wird 

die Fahrzeugzahl auf die Zahl im heutigen Zustand (1,02 Mio. Fahrzeuge) bezogen, d.h. 

die Bezugsgröße umfasst nur die tatsächlich bewegten Fahrzeuge. Die an einem Tag 

nicht bewegten Fahrzeuge im heutigen Zustand lassen sich als Reservefahrzeuge für 

besondere Nachfragesituationen interpretieren, die auch bei geteilten Fahrzeugen in 

gewissem Umfang auftreten können, z.B. bei Lastspitzen im Urlaubsverkehr. Das untere 

Diagramm zeigt die Aufteilung der Fahrzeuge auf NoSharing- und Sharing-Fahrzeuge 

innerhalb eines Szenarios. Die Zahl der erforderlichen Fahrzeuge sinkt im Szenario mit 

100% Ridesharing und Bahn auf bis zu 7% der heutigen Fahrzeugzahl. Um eine 

gegebene Nachfrage mit AV abzudecken ergibt sich in allen Szenarien in etwa eine 

Aufteilung von 1,0 : 2,5 : 12,5 für die Modi Ridesharing, Carsharing und NoSharing. 

MEGAFON 2016 23


Bild 10: 

Anzahl AV Fahrzeuge 

MEGAFON 2016 24


6.2 Anzahl Fahrzeugfahrten 

Bild 11 zeigt die Fahrzeugfahrten differenziert nach den Modi AV-NS, AV-CS und AV- 

RS. Die Fahrzeugfahrten umfassen Lastfahrten und Leerfahrten. Das obere Diagramm 

zeigt die Zahl der Fahrten bezogen auf die Fahrzeugfahrten im heutigen Zustand. Das 

untere Diagramm zeigt die Aufteilung auf die Modi innerhalb eines Szenarios. Die Zahl 

der Fahrzeugfahrten bezogen auf den heutigen Zustand variiert in den Szenarien 

deutlich zwischen 

44% im Szenario 2 (100% Ridesharing und Bahn) und 

144% im Szenario 3 (100% Carsharing ohne Bahn). 

Der Anteil der Leerfahrten an den Gesamtfahrten liegt zwischen 2% und 13%. Bezogen 

auf die Lastfahrten mit Sharing-Fahrzeugen sind 11% bis 16% Leerfahrten. Der höhere 

Anteil ergibt sich in den Szenarien 5 bis 9, in denen der Anteil der Sharingfahrten 

geringer ist. 

Szenario NS CS RS Sharing Leer 

0 Ist-Zustand 100% 0% 0% 0% 

1 NS000, CS100, RS000, mBahn 0% 89% 0% 11% 

2 NS000, CS000, RS100, mBahn 0% 0% 87% 13% 

3 NS000, CS100, RS000, oBahn 0% 88% 0% 12% 

4 NS000, CS000, RS100, oBahn 0% 0% 87% 13% 

5 NS050, CS050, RS000, mBahn 46% 48% 0% 6% 

6 NS050, CS000, RS050, mBahn 68% 0% 28% 4% 

7 NS075, CS025, RS000, mBahn 71% 26% 0% 3% 

8 NS075, CS000, RS025, mBahn 85% 0% 13% 2% 

9 NS050, CS025, RS025, mBahn 54% 28% 12% 6% 

Tabelle 3: 

Aufteilung der Fahrzeugfahrten nach Modus und Betriebszustand 

MEGAFON 2016 25


Bild 11: 

Anzahl der Fahrzeugfahrten differenziert nach Modus und Last- bzw. 

Leerfahrten 

MEGAFON 2016 26


6.3 Fahrzeugkilometer 

Die Fahrzeugkilometer berücksichtigen nicht nur die Zahl der Fahrten, sondern 

zusätzlich die Fahrtweite. Sie sind deshalb aus verkehrlicher Sicht aussagekräftiger als 

die Zahl der Fahrzeugfahrten. In Bild 12 sind die Fahrzeugkilometer differenziert nach 

den Modi AV-NS und AV-Sharing dargestellt. Bei den Sharing-Fahrzeugen sind 

Lastfahrten und Leerfahrten differenziert. Das obere Diagramm zeigt die 

Fahrzeugkilometer bezogen auf die Fahrzeugkilometer im heutigen Zustand. Das untere 

Diagramm zeigt die Aufteilung auf die Modi innerhalb eines Szenarios. Bezogen auf den 

heutigen Zustand liegen die Fahrzeugkilometer in den Szenarien zwischen 

64% im Szenario 2 (100% Ridesharing und Bahn) und 

139% im Szenario 3 (100% Carsharing ohne Bahn). 

Zur Einsparung von Fahrzeugkilometern kommt es nur in Szenarien, die Ridesharinganteile 

als Angebot unterstellen. Reines AV-Carsharing führt nicht zu einer 

Verkehrsentlastung. 

Der Anteil der Leerkilometer an der gesamten Fahrleistung (inkl. NoSharing) liegt 

zwischen 1% und 6%. Bezogen auf die Lastfahrten mit Sharingfahrzeugen entfallen 4% 

bis 9% der Fahrleistung auf Leerfahrten. Der Anteil der Leerkilometer ist niedriger als 

der Anteil der Leerfahrten, da die mittlere Fahrtweite der Leerfahrten deutlich kleiner ist 

als die Fahrtweite der Lastfahrten. 

MEGAFON 2016 27


Bild 12: 

Fahrzeugkilometer differenziert nach Modus und Last- bzw. Leerfahrten 

MEGAFON 2016 28


6.4 Fahrzeugkilometer nach Besetzungsgrad 

In Bild 13 sind die Fahrzeugkilometer differenziert nach dem Besetzungsgrad 

aufgeschlüsselt. Bei den zurückgelegten Fahrzeugkilometern handelt es sich immer um 

Lastkilometer. Der Besetzungsgrad beträgt im Falle von AV-CS durchschnittlich 

1,3 Personen, während im Fall AV-RS der Besetzungsgrad von einer bis sechs 

Personen schwankt. Das obere Diagramm zeigt die Fahrzeugkilometer bezogen auf die 

Fahrzeugkilometer im heutigen Zustand. Das untere Diagramm zeigt die Aufteilung auf 

die Modi innerhalb eines Szenarios. 

In Bild 14 sind die Besetzungsgrade für den Modus AV-RS differenziert dargestellt. Das 

Bild zeigt die Anteile der Lastkilometer, die auf Fahrzeugfahrten mit der Besetzung 1, 2, 

3, 4, 5 und 6 entfallen. Als Besetzungsgrad einer Fahrt wird bei dieser Darstellung immer 

der maximale Besetzungsgrad herangezogen. Bei Fahrten mit einem Ridesharing- 

Fahrzeug ändert sich, wie bei einem ÖV-Fahrzeug, die Besetzung im Laufe der Fahrt. 

Ausgangspunkt einer solchen Fahrt ist ein Fahrtwunsch mit einer langen Fahrtweite. 

Entlang der Fahrtroute dieses Fahrtwunsches werden dann passende Fahrtwünsche mit 

einer kürzeren Fahrtweite eingesammelt. Der maximale und der mittlere 

Besetzungsgrad unterscheiden sich deshalb bei Fahrten mit mehr als einem Fahrgast. 

Die Auswertung des maximalen Besetzungsgrades ergibt eine U-förmige Kurve, d.h. der 

Besetzungsgrad 1 und der Besetzungsgrad 6 treten besonders häufig auf. Der in Bild 14 

ausgewiesene mittlere Besetzungsgrad beim Ridesharing von 2,0 bis 2,4 ergibt sich aus 

dem Quotienten von Personenkilometern und Fahrzeugkilometern. 

Die detaillierten Auswertungen je Szenario (Bild 20, Bild 22, Bild 24, Bild 26 und Bild 27) 

zeigen, dass niedrige Besetzungsgrade besonders häufig in den Tagesrandzeiten 

auftreten. In der Hauptverkehrszeit können erwartungsgemäß mehr Fahrten gebündelt 

werden. Der Besetzungsgrad steigt mit dem Anteil der Ridesharing-Fahrten, da mit 

steigender Nachfrage Fahrgäste aus einem größeren Nachfragepool gebündelt werden 

können. 

Das hohe Auftreten des Besetzungsgrades 6 gibt einen Hinweis auf die Gestaltung der 

Shuttle-Fahrzeuge, die auch bei vollausgelastetem Fahrzeug kurze Fahrgastwechselzeiten 

und genug Privatsphäre ermöglichen müssen. Es weist außerdem darauf 

hin, dass auf manchen Relationen größere Fahrzeuge sinnvoll sein könnten. 

MEGAFON 2016 29


Bild 13: 

Anteil der Fahrzeugkilometer differenziert nach Besetzungsgrad 

MEGAFON 2016 30


Besetzungsgrad 

Szenario 1 2 3 4 5 6 Mittel 

NS000, CS000, RS100, mBahn 20% 9% 5% 4% 3% 59% 2,4 

NS000, CS000, RS100, oBahn 23% 9% 6% 4% 3% 55% 2,3 

NS050, CS000, RS050, mBahn 29% 11% 7% 5% 3% 45% 2,1 

NS075, CS000, RS025, mBahn 31% 13% 8% 5% 3% 40% 2,0 

NS050, CS025, RS025, mBahn 31% 13% 7% 5% 4% 40% 2,0 

Mittelwert 25% 10% 6% 4% 3% 52% 2,2 

Bild 14: 

Besetzungsgrad der Fahrzeuge im Modus AV-Ridesharing 

MEGAFON 2016 31


6.5 Fahrzeugnutzung pro Tag 

Die Fahrzeugnutzung über 24 Stunden wird in Bild 15 (oben) in Bezug zur gesamten 

Nutzungszeit aller eingesetzten Fahrzeuge gesetzt. Dabei werden alle AV-Fahrzeuge 

inklusive AV-NS, AV-CS, AV-RS betrachtet. In Bild 15 (unten) werden lediglich die 

Sharing Fahrzeuge (AV-CS, AV-RS) berücksichtigt. Daraus ergibt sich eine Änderung 

der Nutzungszeiten für die Szenarien 5-9. 

Ein Vergleich der Fahrzeugnutzung für die Modi AV-NS, AV-CS und AV-RS ergibt 

folgende Mittelwerte pro Fahrzeug: 

Fahrzeuge im Modus AV-NS sind im Schnitt 1,0 Stunden im Einsatz. 

Fahrzeuge im Modus AV-CS sind im Schnitt 5,1 Stunden für Lastfahrten und 1,5 

Stunden für Leerfahrten im Einsatz. 

Fahrzeuge im Modus AV-RS sind im Schnitt 7,0 Stunden für Lastfahrten und 1,4 

Stunden für Leerfahrten im Einsatz. 

Der Vergleich zeigt, dass Fahrzeuge im Modus AV-RS am effizientesten eingesetzt 

werden können. Die Effizienz steigt aber sowohl bei Carsharing als auch bei Ridesharing 

mit steigender Nachfrage. 

MEGAFON 2016 32


Bild 15: 

Fahrzeugnutzung pro Tag: Bezugsgröße (oben) alle AV, Bezugsgröße 

(unten) AV-Sharing 

MEGAFON 2016 33


6.6 Erforderliche Stellplätze 

In Bild 16 sind die erforderlichen Stellplätze für den Untersuchungsraum dargestellt. Die 

Werte entsprechen in etwa den Werten der Zahl der erforderlichen Fahrzeuge. Das 

erklärt sich damit, dass es immer Zeiten gibt, in denen viele Fahrzeuge gleichzeitig 

stehen. 

Bild 16: 

Anzahl erforderlicher Stellplätze 

Die räumliche Verteilung parkender Fahrzeuge ist sehr ähnlich zwischen den einzelnen 

Szenarien. Beispielhaft kann die Parkverteilung für das erste Szenario Bild 17 (oben) 

und für das zweite Szenario Bild 17 (unten) entnommen werden. Die Karten zeigen 

jeweils die Zahl der parkenden Fahrzeuge im Ist-Zustand und im Szenario als 

Säulendiagramm. Dargestellt ist jeweils ein Zeitraum mit vielen parkenden Fahrzeugen 

(Nachts 3:00 Uhr) und mit wenigen parkenden Fahrzeugen (morgendliche 

Hauptverkehrszeit 7:00 Uhr). Die Karten für die restlichen Szenarien zur Parkverteilung 

ist im Anhang unter 12.1 und 12.2 zu finden. 

MEGAFON 2016 34


Bild 17: 

Räumliche Verteilung parkender Fahrzeuge für Szenario 1 (oben) und für 

Szenario 2 (unten) im Vergleich zum Ist-Zustand für zwei Tageszeiten 

(Nachts, morgendliche Hauptverkehrszeit) 

MEGAFON 2016 35


6.7 Energieverbrauch 

Der zukünftige Energieverbrauch der Pkw hängt von der Entwicklung der 

Antriebstechnologie und der Fahrzeuggröße ab. Für eine Abschätzung des 

Endenergieverbrauchs werden folgende Annahmen getroffen: 

Alle Pkw (AV-NS, AV-CS und AV-RS) nutzen die gleiche Antriebstechnologie. Bei 

gleicher Fahrzeuggröße würden sie die gleiche Energiemenge pro Kilometer 

benötigen. 

Fahrzeuge des Modus AV-NS, die nur privat genutzt werden, werden als 

Bezugsfahrzeuggröße auf den Wert 20 kWh/100km gesetzt. 

Bei Fahrzeugen des Modus AV-CS wird angenommen, dass den Nutzern eine 

Fahrzeugflotte mit Fahrzeugen unterschiedlicher Größe angeboten wird, aus der die 

Nutzer auswählen können. Im Mittel werden die Fahrzeuge im Stadt- und 

Regionalverkehr kleiner sein, als privat genutzte Fahrzeuge. Es wird deshalb davon 

ausgegangen, dass die Fahrzeuge 20% weniger Energie verbrauchen. 

Fahrzeuge des Modus AV-RS können 6 Personen befördern. Sie werden deshalb 

etwas größer sein, als privat genutzte Fahrzeuge. Es wird deshalb davon 

ausgegangen, dass die Fahrzeuge 10% mehr Energie verbrauchen. 

Für Busse wird angenommen, dass sie, ähnlich wie heute, etwa 4- bis 5-mal so viel 

Energie verbrauchen, wie ein Personenwagen. 

Für die Bahnen wird ein Verbrauch von 1.000 kWh/100km angenommen. Im U- 

Bahnverkehr liegt dieser Wert niedriger (ca. 500 kWh/100km), im S-Bahnverkehr 

höher (ca. 1.500 kWh/100km). 

Mit diesen Annahmen ergibt sich der in Bild 18 dargestellte Endenergieverbrauch. 

Daraus lassen sich folgende Erkenntnisse ableiten: 

Carsharing ist dann energieeffizienter als private Fahrzeuge, wenn kleinere 

Fahrzeuge eingesetzt werden (Vergleich S0 und S1). 

Ein gut ausgelastetes Ridesharing kann energieeffizienter als der SPNV sein 

(Vergleich S2 und S4). Beide Szenarien weisen den geringsten Endenergieverbrauch 

auf. 

Die dargestellten Ergebnisse werden allerdings stark von den Annahmen zu den 

Verhältniswerten der Verbräuche Pkw / Schiene beeinflusst. 

MEGAFON 2016 36


Bild 18: 

Endenergieverbrauch 

MEGAFON 2016 37

Ergebnisse je Szenario 

7 Ergebnisse je Szenario 

Im Folgenden werden die Ergebnisse für jedes Szenario in Form eines Steckbriefes 

vorgestellt. Jeder Steckbrief enthält die folgenden Daten: 

Karte mit den relativen Änderungen der Verkehrsstärke. Bei den Änderungen werden 

die Klassen ≤ 75, 75-95, 95-105, 105-120, 120-140 und > 140 unterschieden. 

Die Klassen < 95 sind grün dargestellt. Hier gibt es Entlastungen. 

Die Klasse 95 bis 105 ist grau dargestellt. Hier werden die Änderungen klein sein. 

Die Klassen > 105 sind gelb oder rot dargestellt. Hier gibt es Zunahmen. 

Ausgehend davon, dass autonome Fahrzeuge im Stadtverkehr die 

Straßenkapazität um bis zu 40% erhöhen (Friedrich, 2015), verschlechtert sich der 

Verkehrsfluss auf den Strecken, die in die Klassen > 140 fallen. 

Ganglinien der erforderlichen Fahrzeugzahl: 

Die obere horizontale rote Linie gibt die gesamte Zahl der Pkw in der Region 

Stuttgart im Ist-Zustand an (1,56 Mio.). 

Die zweite horizontale rote Linie gibt die Zahl der Pkw in der Region Stuttgart an 

(1,02 Mio.), die im Ist-Zustand an einem Tag bewegt werden. 

Die rote Ganglinie zeigt den zeitlichen Verlauf des Einsatzes dieser 1,02 Mio. 

Fahrzeuge. 

Die blaue horizontale Linie gibt die Zahl der erforderlichen Sharingfahrzeuge (CS 

bzw. RS) im jeweiligen Szenario an. 

Die blaue Ganglinie zeigt den zeitlichen Verlauf des Einsatzes des 

Sharingfahrzeuge (CS bzw. RS) im jeweiligen Szenario an. 

Das obere Tortendiagramm zeigt die Anteile der Last- und Leerzeit der Pkw im Ist- 

Zustand. 

Das untere Tortendiagramm zeigt die Anteile der Last-, Leer-, Warte- und 

Standzeit aller Fahrzeuge (NS, CS, RS) im jeweiligen Szenario. 

Tabelle mit den Kenngrößen zur Zahl der erforderlichen Fahrzeuge, den Lastfahrten 

und den Leerfahrten 

Ganglinien der Fahrzeugnutzung differenziert nach den Betriebszuständen Lastfahrt, 

Leerfahrt und Warten. 

Ganglinien des Besetzungsgrads. 

MEGAFON 2016 38


7.1 Szenario 1: 0% AV-NS, 100% AV-CS mit Bahn 

Einen vergrößerten Bildausschnitt für den Innenstadtbereich Stuttgart kann dem Anhang entnommen werden. 



+ 




MEGAFON 2016 40


Sharing Fahrzeuge 

Lastfahrten 3.458.300 Leerfahrten 419.700 

benötigte Fahrzeuge 196.800 gleichzeitig im Einsatz 155.700 79% 

Laststunden 1.123.400 24% Lastkilometer 35.225.200 95% 

Leerstunden 292.700 6% Leerkilometer 1.862.500 5% 

Wartestunden 921.500 20% 

Standstunden 2.385.300 51% 

Bild 19: Steckbrief Szenario 1 

MEGAFON 2016 41


7.2 Szenario 2: 0% AV-NS, 100% AV-RS mit Bahn 




+ 

6 Plätze 




MEGAFON 2016 42





Laststunden 524.900 30% Lastkilometer 18.843.800 94% 



Standstunden 814.500 47% 


MEGAFON 2016 43


7.3 Szenario 3: 0% AV-NS, 100% AV-CS ohne Bahn 







MEGAFON 2016 44





Laststunden 1.363.300 23% Lastkilometer 41.783.900 96% 


Wartestunden 1.328.200 22% 



MEGAFON 2016 45


7.4 Szenario 4: 0% AV-NS, 100% AV-RS ohne Bahn 




6 Plätze 




MEGAFON 2016 46










MEGAFON 2016 47






+ 




MEGAFON 2016 48






Leerstunden 151.000 6% Leerkilometer 988.100 5% 




MEGAFON 2016 49






+ 

6 Plätze 




MEGAFON 2016 50



Lastfahrten 707.600 Leerfahrten 124.100 







MEGAFON 2016 51






+ 




MEGAFON 2016 52










MEGAFON 2016 53






+ 

6 Plätze 




MEGAFON 2016 54










MEGAFON 2016 55


7.9 Szenario 9: 50% AV-NS, 25% AV-CS, 25% AV-RS mit Bahn 




+ 

+ 

6 Plätze 




MEGAFON 2016 56










MEGAFON 2016 57


7.10 Vergleich der Szenarien 

Tabelle 4 gibt einen Überblick über wesentliche Kenngrößen der Szenarien. In Tabelle 5 

werden die Kenngrößen im Hinblick auf die Fahrleistung, die Netzbelastung und den 

Verkehrsfluss verglichen. Der Besetzungsgrad wird einmal bezogen auf die Fahrten und 

einmal bezogen auf die Kilometer ausgewiesen. Hier gibt es Unterschiede beim 

Ridesharing, da sich der Besetzungsgrad im Lauf einer Fahrt verändert. Beim Bezug auf 

die Fahrzeugfahrten, wird der maximale Besetzungsgrad der Fahrt herangezogen, beim 

Bezug auf die Fahrzeugkilometer der mittlere Besetzungsgrad. Dieser Wert eignet sich 

für einen Vergleich mit dem heutigen Zustand. 

Szenario 

Bus& 

Bahn- 

Anteil 

Anzahl 

Fahrzeuge 

Fahrzeugkilometer 

erf. Parkplätze 

Anteil der 

Besetzungsgrad 1) 

Zeit, in der 

Fzge nicht 

bezogen bezogen 

genutzt 

werden 1) auf auf 

Fahrten Kilometer 

0 Ist-Zustand 16% 100,0 100,0 100,0 96% 1,26 1,26 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

NS000, CS100, 

RS000, mBahn 

NS000, CS000, 

RS100, mBahn 

NS000, CS100, 

RS000, oBahn 

NS000, CS000, 

RS100, oBahn 

NS050, CS050, 

RS000, mBahn 

NS050, CS000, 

RS050, mBahn 

NS075, CS025, 

RS000, mBahn 

NS075, CS000, 

RS025, mBahn 

NS050, CS025, 

RS025, mBahn 

11% 19,2 118,5 19,1 70% 1,30 1,30 

11% 7,1 63,9 7,2 64% 3,69 2,43 

0% 24,3 138,6 24,1 72% 1,30 1,30 

0% 9,2 80,6 9,2 65% 3,56 2,26 

11% 63,7 115,2 63,6 92% 1,28 1,30 

11% 58,2 93,5 58,2 93% 1,85 1,60 

11% 86,0 112,9 85,9 94% 1,28 1,56 

11% 83,2 103,9 83,2 95% 1,52 1,69 

11% 61,1 100,0 61,1 93% 1,52 1,50 

1) bezogen auf alle Fahrzeuge (NS, CS und RS) 

Tabelle 4: 

Ausgewählte Kenngrößen der Szenarien im Überblick 

MEGAFON 2016 58


Szenario 

Fahrleistung 

Netzbelastung und Verkehrsfluss 

0 Ist-Zustand 100,0 

Das Verkehrsnetz ist in der Hauptverkehrszeit auf den Autobahnen und 

auf den Straßen nach und von Stuttgart überlastet. 

Es treten deutliche Fahrzeitverlängerungen in der Hauptverkehrszeit auf. 

Diese Fahrzeitverlängerungen sind Teil des Nachfragegleichgewichts von 

Pkw und ÖV. 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

NS000, CS100, 

RS000, mBahn 

NS000, CS000, 

RS100, mBahn 

NS000, CS100, 

RS000, oBahn 

NS000, CS000, 

RS100, oBahn 

NS050, CS050, 

RS000, mBahn 

NS050, CS000, 

RS050, mBahn 

NS075, CS025, 

RS000, mBahn 

NS075, CS000, 

RS025, mBahn 

NS050, CS025, 

RS025, mBahn 

118,5 

63,9 

138,6 

80,6 

115,2 

93,5 

112,9 

103,9 

100,0 

Die Verkehrsstärken erhöhen sich gegenüber dem Ist-Zustand in vielen 

Bereichen des Netzes um mehr als 20%. Zunahmen über 40% treten nur 

vereinzelt auf. 

Trotz Kapazitätserhöhungen durch AV wird sich der Verkehrsfluss 

deshalb außerhalb der Autobahnen nicht verbessern. 

Die Verkehrsstärken nehmen gegenüber dem Ist-Zustand in vielen 

Bereichen des Netzes deutlich ab. 

Der Verkehrsfluss verbessert sich zu allen Tageszeiten deutlich. 


Bereichen des Netzes sehr stark. Zunahmen über 40% treten im 

gesamten Bereich der Stadt Stuttgart auf. 


außerhalb der Autobahnen verschlechtern. In der Stadt Stuttgart wird der 

Verkehrsfluss schlechter sein als im Ist-Zustand. 

Außerhalb der Stadt Stuttgart nehmen die Verkehrsstärken gegenüber 

dem Ist-Zustand ab. Im Stadtgebiet gibt es insbesondere im Bereich der 

Innenstadt deutliche Erhöhungen. Zunahmen über 40% treten in der 

Innenstadt von Stuttgart auf. 

Der Verkehrsfluss wird sich in innerstädtischen Bereichen verschlechtern. 

Im Rest der Region wird der Verkehr in den meisten Bereichen besser 

fließen. In der Stuttgarter Innenstadt wird der Verkehrsfluss schlechter 

sein als im Ist-Zustand. 


Bereichen des Netzes um mehr als 20%. Zunahmen über 40% treten 

vereinzelt auf. 


deshalb außerhalb der Autobahnen nicht verbessern. 

Die Verkehrsstärken nehmen gegenüber dem Ist-Zustand in vielen 

Bereichen des Netzes ab. In einzelnen Bereichen wird es in Zunahmen 

geben. 

Der Verkehrsfluss verbessert sich aufgrund von Kapazitätserhöhungen 

durch AV. 


Bereichen des Netzes. Zunahmen über 20% treten nur vereinzelt auf. 

Der Verkehrsfluss kann sich aufgrund von Kapazitätserhöhungen durch 

AV verbessern. 

Die Verkehrsstärken ändern sich gegenüber dem Ist-Zustand in kleinem 

Umfang. Zunahmen über 20% treten nicht auf. 



Die Verkehrsstärken ändern sich gegenüber dem Ist-Zustand lokal in 

kleinem Umfang. Zunahmen über 20% treten nicht auf. 



Tabelle 5: 

Vergleich der Szenarien im Hinblick auf die Fahrleistung, die 

Netzbelastung und den Verkehrsfluss 

MEGAFON 2016 59

Betreiberkonzept 

8 Betreiberkonzept 

Um den Anforderungen der Zukunft (Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung, effizienter 

Einsatz der Infrastruktur, Emissionsminimierung, …) gerecht zu werden, ist anzustreben 

den schienengebundenen ÖPNV und SPNV durch möglichst hohe Modal Split Werte im 

Rideselling zu ergänzen. Daher sind den folgenden Überlegungen die Szenarien 2, 6 

und 8 unterstellt. 

8.1 Anfangsinvestition 

Ein Rideselling System benötigt relativ wartungsarme, robuste und laufleistungsstarke 

Fahrzeuge. In den Modelluntersuchungen wurde eine konstante Gefäßgröße von sechs 

unterstellt. Bei einem geschätzten durchschnittlichen Marktpreis von 60.000 € pro 

Fahrzeug entstehen alleine für die Fahrzeugflotte folgende Investitionskosten: 

Szenario Benötigte Fahrzeuge Investitionskosten 

2: 0% AV-NS, 100% AV-RS mit Bahn 72.600 4,3 Mrd. € 



Tabelle 6: 

Investitionskosten für Rideselling Fahrzeugflotte 

Zusätzlich zu den Kosten für die Fahrzeugflotte entstehen weitere Investitionskosten für 

die Infrastruktur (Einrichtungen für Abstellung, Wartung, Betankung, Verkehrslenkung 

etc.), die hier nicht näher aufgeführt werden. 

Wenn man die Höhe der Investitionskosten mit den jährlichen Ausgaben des VVS für die 

Verkehrsbedienung im Tarifverbund (776 Mio. € im Jahr 2015 4 ) gegenüber stellt, wird 

deutlich, dass diese Anfangsinvestition nicht einfach aus dem Verkehrsetat finanziert 

werden kann, sondern dass hier über neue Finanzierungsmodelle nachgedacht werden 

muss. Folgende Finanzierungsansätze könnten eine Rolle spielen: 

Verkehrsabgabe im VVS-Gebiet 

Gründung einer Betreibergesellschaft mit Partnern 

Unternehmen aus Automobil-/Zulieferindustrie (Daimler, Bosch, …) 

Energieversorger (EnBW, Stadtwerke …) 

Kommunen, Region Stuttgart, … 

Subventionen und Fördermittel von Bund und Land 

Kreditaufnahme 

4 

http://www.vvs.de/download/Verbundbericht-Begleitheft-2015.pdf 

MEGAFON 2016 60


8.2 Mögliche Kosteneinsparungen 

Den hohen Investitionskosten stehen mögliche Kosteneinsparungen gegenüber: 

Einsparungen bei Fahrdienst, Fahrzeugbeschaffung und -bereitstellung, 

Einsparungen beim Kraftstoff (in Abhängigkeit von Preisentwicklung/Abgaben für 

elektrischen Strom) 

Bisherige Busbetriebshöfe/Werkstätten könnten als Service- und Wartehallen für die 

AV benutzt werden 

8.3 Betriebskosten 

Für eine erste grobe Schätzung der Betriebskosten einer Rideselling Fahrzeugflotte 

wurde in den weiteren Überlegungen das Szenario 8 (75% AV-NS, 25% AV-RS mit 

Bahn) unterstellt. Für die Berechnung wurden Kosten und Preise aus dem Jahr 2016 

verwendet, da keine seriösen Aussagen dazu gemacht werden können, zu welchem 

Zeitpunkt ein Rideselling System eingeführt wird und wie die Preisentwicklung bis dahin 

aussieht. 

Lastkilometer pro Tag 

Leerkilometer pro Tag 

Gesamtkilometer pro Tag 

5,28 Mio. km 

0,41 Mio. km 

5,69 Mio. km 

Fahrzeugflottengröße (AV-RS) 24.900 

Durchschnittliche Fahrleistung pro AV-RS und Tag 

Durchschnittliche Fahrleistung pro AV-RS und Jahr (Faktor 300) 

228 km 

68.500 km 

Endenergieverbrauch pro 100 km 

Durchschnittlicher Strompreis 2016 

Antriebskosten pro km 

20 kWh 

0,28 €/kWh 

0,06 €/km 

Nutzungsdauer pro AV-RS 

Wartungs- und Servicekosten pro AV-RS und Jahr (ohne 

Kosten für Infrastruktur wie Werkstatt, Betriebshöfe,…) 

Gesamtbetriebskosten pro km und AV-RS 

inkl. Reinvestition 

6 Jahre 

3.000 € 

0,25 €/km 

Tabelle 7: Berechnung der Betriebskosten pro Fahrzeugkilometer 5 

5 

https://www.e-stations.de/elektroautos/kostenrechner 

MEGAFON 2016 61


Den Betriebskosten pro Fahrzeugkilometer können nun die potentiellen Einnahmen 

gegenübergestellt werden. Bei einem im Modell ermittelten durchschnittlichen 

Besetzungsgrad von 3,7 Personen pro AV-RS und 10,71 Mio. Personenkilometer pro 

Tag im RS-System erreicht man folgende Kilometerkosten pro Nutzer: 

Verkehrsleistung pro Tag 

Betriebskosten pro Tag 

Overheadkosten 

(u.a. Verwaltung, Verkehrssteuerung) 

10,71 Mio. Personenkilometer 

1,40 Mio.€ 

15 % 

Gesamtbetriebskosten pro Tag 1,61 Mio. € 

Mindestkosten pro Kilometer und 

Nutzer für positives Betriebsergebnis 

0,15 €/Personenkilometer 

Tabelle 8: 

Kilometerkosten pro Nutzer für positives Betriebsergebnis 

Die Nutzerkosten von ca. 15 Cent pro Kilometer zeigen, dass auf Basis dieser 

Überlegungen ein zukünftiges autonomes Rideselling-System wirtschaftlich betrieben 

werden könnte und trotzdem attraktive Fahrpreise für den Nutzer möglich wären. Durch 

den möglichen Verzicht auf einen Fahrer würden den recht hohen Investitionskosten 

niedrige Antriebskosten und somit geringe Betriebskosten gegenüberstehen. 

Zu erwähnen ist allerdings, dass ein Rideselling System von einer in dieser 

Untersuchung nicht ermittelten kritischen Masse lebt. Die im Szenario 8 unterstellten 

25 % des motorisierten Verkehrs als Nutzer von AV-RS müssen erst einmal erreicht 

werden, damit sich diese wirtschaftlich günstigen Bedingungen einstellen. Bei 

niedrigeren Nutzungsgraden sinkt die Effizienz eines RS-Systems enorm, da weniger 

Fahrten gematcht werden können, der Besetzungsgrad sinkt und die Leerfahrten 

zunehmen. Bis ein wirtschaftlich auskömmlicher Zustand erreicht werden kann, sind 

einige defizitäre Jahre zu überstehen, was auch der Grund dafür sein könnte, dass sich 

private Unternehmen mit Investitionen bisher zurückhalten. Dies könnte eine Chance für 

öffentliche Verkehrsunternehmen sein, in diesen Markt einzudringen und sich zu 

etablieren. 

MEGAFON 2016 62

Fazit 

9 Fazit 

Die Einführung autonomer Fahrzeuge wird das Verkehrsangebot und damit die 

Mobilitätsoptionen für die Verkehrsteilnehmer in großem Umfang verändern. Tabelle 9 

zeigt wesentliche Eigenschaften des heutigen Pkw-Systems und der zukünftigen Pkw- 

Systeme ohne und mit Sharing. In dieses Zukunftsbild muss auch der Übergang auf die 

Elektromobilität aufgenommen werden. Dies wird zu einer Änderung im Aufkommen der 

Energiesteuern führen und damit auch zu einer Notwendigkeit der Neuordnung der 

Finanzierung der Mobilitätsinfrastruktur. Diese veränderten Eigenschaften und Preise 

werden Auswirkungen auf die Verkehrsnachfrage haben, die aber in den Szenarien nicht 

abgebildet sind. 

Systemeigenschaft Pkw heute NS AV-NS AV-CS AV-RS 

Anmeldung nicht erforderlich nicht erforderlich erforderlich erforderlich 

fahrfremde Tätigkeit nein Ja ja ja 

Führerscheinbesitz erforderlich nicht erforderlich nicht erforderlich nicht erforderlich 

Fahrzeugnutzung 

Start- und Endpunkt der 

Fahrt 

Preisgestaltung 

Fahrzeug ist 

privater Raum, 

private 

Gegenstände 

können dauerhaft 

im Fahrzeug 

verbleiben 

Stellplatz in der 

Nähe von Startund 

Endpunkt 

Kraftstoffkosten in 

der gleichen 

Größenordnung 

wie ÖPNV 

Gesamtkosten 

höher als ÖPNV 

Anschaffungskosten 

abhängig 

von Fahrzeugeigenschaften 

(Größe, Alter, 

Ausstattung, 

Marke) 

Parken kann 

kostenpflichtig sein 

Fahrzeug ist 


private 

Gegenstände 

können dauerhaft 

im Fahrzeug 

verbleiben 

direkt am Start- und 

Endpunkt (Valet- 

Parking) 

Kosten werden in 

ähnlicher 

Größenordnung 

wie beim heutigen 

Pkw liegen 

(Mehrkosten 

Beschaffung, 

Energie und, 

Versicherung 

günstiger) 

Anschaffungskosten 

abhängig 

von Fahrzeugeigenschaften 

(Größe, Alter, 

Ausstattung, 

Marke) 

Parken kann 


Fahrzeug ist 


private 

Gegenstände 

können während 

der Mietzeit im 

Fahrzeug 

verbleiben 


Endpunkt 

AV-CS wird für die 

Nutzer preislich 

attraktiver sein als 

Carsharing heute. 

Preise können 

zeitabhängig 

schwanken. 

Es kann 

konkurrierende 

Anbieter mit 

unterschiedlichen 

Leistungen geben 

Parken während 

der Mietzeit kann 


Fahrzeug ist 

geteilter Raum, 

private 

Gegenstände 

können nicht im 

Fahrzeug 

verbleiben 


Endpunkt oder an 

einem 

nahegelegenen 

Sammelpunkt 

Kosten werden 

i.d.R. niedriger 

sein, als beim AV- 

NS und AV-CS. 

Preise können 

zeitabhängig 

schwanken. 

Es kann 

konkurrierende 

Anbieter mit 

unterschiedlichen 

Leistungen geben 

Es fallen keine 

Parkkosten an 

Tabelle 9: 

Eigenschaften der verschiedenen Pkw-Systeme 

MEGAFON 2016 63

Fazit 

Die in der vorliegenden Untersuchung analysierten Extrem-Szenarien stellen keine 

Szenarien dar, die mit einer hohen Wahrscheinlichkeit eintreten werden. Sie dienen 

vielmehr dazu, die Wirkungen autonomer Fahrzeuge für verschiedene Anteile von 

geteilten Fahrzeugen abzuschätzen. Die Aufteilung der Nachfrage auf die 

verschiedenen Modi stellt Annahmen dar, die in einem zukünftigen Zustand mit AV von 

den Reisezeiten und Reisekosten beeinflusst werden. Allerdings steht zu erwarten, dass 

die Einführung des vollautonomen Fahrens den Angeboten, die Mobilität als einen 

Service vermitteln, einen Schub vermitteln wird. 

Die Ergebnisse zeigen, dass AV dann eine positive Wirkung haben werden, wenn die 

Verkehrsmittelwahl so beeinflusst werden kann, dass 

ein Hochleistungs-ÖV-Angebot (Schiene, hochwertiges Bussystem) erhalten bleibt 

oder verbessert wird und 

viele Ortsveränderungen mit Ridesharing abgewickelt werden. 

Diese aus verkehrsplanerischer Sicht wünschenswerte Entwicklung wird aber nicht ohne 

flankierende Maßnahmen eintreten. Ohne flankierende Maßnahmen ist ein Rückgang 

der Nachfrage im ÖPNV aus den folgenden Gründen wahrscheinlich: 

Der Pkw wird als autonomes Fahrzeug komfortabler werden und auch Menschen 

ohne Fahrerlaubnis die Nutzung eines Pkw ermöglichen. 

Entfallende Parkvorgänge werden die Reisezeit im Pkw verkürzen. 

Auf vielen Straßenstrecken werden AV die Leistungsfähigkeit erhöhen und so die 

Reisezeit auch bei einer Zunahme der Verkehrsstärke reduzieren. Friedrich (2015) 

schätzt, dass im Stadtverkehr bei rein autonomem Verkehr eine Kapazitätserhöhung 

von etwa 40 % und auf Autobahnen von etwa 80 % möglich ist. 

Attraktive Reisezeitverhältnisse kann der ÖPNV dann nur auf Relationen in die 

Innenstädte bieten. Auf diesen Relationen ist der ÖV allerdings auf jeden Fall 

auszubauen, da sonst die zunehmenden Zielfahrten ins Zentrum nicht abgewickelt 

werden könnten. 

Ein ausschließlich privat genutzter Pkw wird auch als AV nicht wesentlich teurer sein 

als ein heutiger Pkw und dem Nutzer zusätzliche Vorteile gegenüber einem Sharing- 

Fahrzeug bieten. 

Preislich attraktive Angebote mit AV-CS oder AV-RS werden bei Ortsveränderungen, 

für die es mit dem ÖV keine schnellen Direktverbindungen gibt, den Nutzern von AV- 

Fahrzeugen Reisezeitvorteile bringen. Diese Reisezeitvorteile führen bei 

Ortsveränderungen, die heute mit Bus und Bahn durchgeführt werden, auch zu einem 

Fahrgastrückgang bei der Bahn. 

Der Markteintritt von AV-CS und AC-RS-Angeboten konkurriert dementsprechend mit 

dem klassischen ÖV und dem Auftrag zur Daseinsvorsorge. Die öffentliche Hand 

sollte sich dementsprechend über gesetzliche Regelungen (PBefG) und lokale 

Konzessionsvergabe ein Mitspracherecht zur Sicherung der Gemeinwohlinteressen 

schaffen bzw. sichern. 

MEGAFON 2016 64

Fazit 

Die Preisgestaltung von Mobilitätsdienstleistungen mit AV-CS und AV-RS könnte von 

privaten Anbietern bestimmt werden und kann dann, anders als Fahrpreise im ÖPNV, 

nicht von der öffentlichen Hand beeinflusst werden. 

Als flankierende Maßnahmen kommen folgende Maßnahmen in Frage: 

Änderung der Regelgeschwindigkeit für Kfz in Städten: 

Die Regelgeschwindigkeit in Städten wird auf 30 km/h begrenzt. In 

Erschließungsstraßen, in denen es viel Mischverkehr von AV, Radfahren und 

Fußgängern gibt, wird die Geschwindigkeit auf 20 km/h reduziert. In diesen Straßen 

haben AV keinen Vorrang gegenüber anderen Verkehrsteilnehmern. Diese 

Maßnahme wurde in der vorliegenden Untersuchung bereits unterstellt. 

Entwicklung spezieller Ridesharing-Fahrzeuge: 

Damit Ridesharing für die Verkehrsteilnehmer attraktiv ist, sind Fahrzeuge 

erforderlich, die einen möglichst großen Schutz der Privatsphäre ermöglichen und die 

es erlauben, Gepäck (Einkäufe, Schulranzen, Koffer) einfach zu befördern. 

Erhalt von Buslinien auf Verkehrsachsen und Ausbau mit Elementen eines Bus Rapid 

Transit Systems. 

Straßenbenutzungsgebühren und Parkgebühren: 

Um als öffentliche Hand die Preise privater Anbieter von Mobilitätsdienstleistungen 

beeinflussen zu können, erscheinen Straßenbenutzungsgebühren sinnvoll. Diese 

Straßenbenutzungsgebühren müssen räumlich und zeitlich differenziert werden, so 

dass in den Innenstädten und in der Hauptverkehrszeit höhere Preise verlangt 

werden können. Die Preise könnten auch vom Besetzungsgrad abhängen. 

Öffentliche Ridesharing-Systeme oder Ridesharing-Systeme, die gewisse Standards 

erfüllen, könnten von den Gebühren ausgenommen werden. Parkgebühren und 

Parkregelungen könnten so modifiziert werden, dass alle Stellplätze im Straßenraum 

bepreist und die heute üblichen Bewohnerregelungen aufgehoben werden. 

Zufahrtsbeschränkungen: 

In Innenstadtbereichen, in denen eine sehr hohe Pkw-Nachfrage auftritt 

(Bahnhofsvorplätze, Stadien), könnten Zufahrtsbeschränkungen für private AV- 

Fahrzeuge (AV-NS und AV-CS) eingerichtet werden. 

Entwicklung einer einheitlichen Plattform für den ÖPNV in Deutschland (Tickets, 

Abrechnung, Buchung). 

Die Maßnahmen Regelgeschwindigkeit 30, Straßenbenutzungsgebühren und 

Zufahrtsbeschränkungen könnten heute bereits umgesetzt werden und dem 

Stadtverkehr allgemein und dem ÖPNV im speziellen Vorteile bringen. 

MEGAFON 2016 65

Ausblick 

10 Ausblick 

Die vorliegenden Ergebnisse der Studie zeigen die positivsten Wirkungen von AV in 

jenen Szenarien, die einen hohen Anteil von Ridesharing/Rideselling in Verbindung mit 

einem leistungsfähigen ÖPNV auf Hauptachsen (Schiene, hochwertiges Bussystem) 

aufweisen. Diese Szenarien schneiden sowohl die Umweltwirkung betreffend 

(Energieverbrauch, Klimaschutz) als auch hinsichtlich des Flächenverbrauchs und der 

Auslastung der vorhandenen Verkehrsinfrastruktur am besten ab. Es wird andererseits 

auch deutlich, dass eine rein automobilbezogene Einführung der Technik oder ein 

Vernachlässigen von politischen Steuerungsmaßnahmen, ungewollte Effekte mit sich 

bringen würde. 

In Kapitel 8 „Gedankliche Ausgestaltung eines Betreibermodells“ werden für ein 

Ridesharing/Rideselling-Konzept in Verbindung mit ÖPNV erste Überlegungen skizziert. 

Aus Sicht der Projektpartner empfiehlt sich deshalb, gerade solchen Szenarien weitere 

Aufmerksamkeit zu schenken und diese auch von politischer Seite zu fördern. In der 

Koalitionsvereinbarung der neuen baden-württembergischen Landesregierung (Grüne, 

CDU) vom Mai 2016 findet sich dazu ein Hinweis zur Förderung von Studien von 

autonomem Fahren auch im öffentlichen Verkehr. 

Vor diesem Hintergrund ergeben sich folgende Fragestellungen, die in Folgestudien 

oder –projekten angegangen werden könnten: 

Vorstufe eines Projekts mit autonom fahrenden Fahrzeugen: Pilotprojekte mit nichtautonomen 

Ridesharing-Flotten (Shuttles) als Ergänzung zum ÖPNV-Angebot. 

Hierbei können digitale Kundenschnittstellen, Anmeldeverfahren, Nachfrage- und 

Angebotsalgorithmen, intermodales Routing (ÖV, Ridesharing) sowie Konzepte von 

Zustiegspunkten (virtuelle Haltestellen) und Kommunikationsmaßnahmen in ihren 

Wirkungen erforscht und aufgebaut werden. 

Ausbau des Ridesharing unter Führung des ÖPNV (Kundenanmeldung, Tarife etc.) 

für bestimmte Teilmärkte als Ergänzung in zeitlicher oder räumlicher Hinsicht oder als 

Premiumangebot mit Direktverbindung 

Einrichtung und Betrieb von Pilotstrecken für AV-Ridesharing als Ergänzung zum 

ÖPNV (z.B. last mile Verkehre), Kleinräumige Simulation einer „AV-Ridesharing- 

Welt“: 

Erfahrungsgewinn und Erwerb von Kompetenzen mit Betrieb, Wartung etc. von 

AV-Flotten. 

Steuerung von AV-Ridesharing-Flotten abgestimmt mit ÖPNV-Angebot und der 

Steuerung von ÖPNV-Flotten. 

Erforschung neuer Kundenpotenziale und neuer Geschäftsmodelle auf Basis 

digitaler Kundenschnittstellen und der Verknüpfung von Hochleistungs-ÖPNV 

(Schiene, Bus) und ÖPNV-AV-Ridesharing. 

MEGAFON 2016 66

Ausblick 

Aufbau von Sharing-Plattformen unter Koordination der Akteure aus der ÖPNV- 

Branche (Verbindung von ÖPNV, AV-Ridesharing-Konzepten und andere 

Verkehrsarten) 

Untersuchung rechtlicher Fragestellungen des Betriebs von ÖPNV-AV-Ridesharing- 

Flotten im ÖPNV-Betrieb (Personenbeförderung, Zulassungsfragen, sicherheitsrechtliche 

Fragestellungen etc.) 

Schaffung von rechtlichen Voraussetzungen, die den Einfluss der Länder und 

Kommunen auf den Einsatz von AV-Flotten als Mobilitätsangebot sichern 

Erarbeitung der Regeln der Zulassung von ÖV-Shuttles im öffentlichen Straßenraum 

im Automatisierungsgrad Stufe 4 mit ÖV-spezifischen Besonderheiten (z.B. 

Notbremse statt Lenkrad, Teilnetze statt überall…) 

Entwicklung geeigneter Fahrzeugkonzepte für ÖPNV-AV-Ridesharing-Flotten unter 

Nutzung der Kompetenz der Forschungseinrichtungen (z.B. Hochschulen, DLR, 

Fraunhofer) und Fahrzeugbauzulieferer im Land in Abstimmung mit den Kunden, ÖV- 

Unternehmen und Zulassungsbehörden 

Aktualisierung der Infrastrukturplanung des Landes und der Kommunen unter 

Berücksichtigung des mittelfristigen Einsatzes von ÖPNV-AV-Ridesharing-Flotten 

In Ergänzung dieser Fragestellungen zu einem künftigen ÖPNV-AV-Ridesharing sollten 

sich die ÖPNV-Akteure aus Sicht der Projektpartner in künftigen Projekten zum 

autonomen Fahren auch mit folgenden Fragestellungen zur weiteren Automatisierung 

bestehender ÖPNV-Flotten (Schiene/Bus) auseinandersetzen: 

(Teil)automatisches Fahren in Stadtbahn-/Straßenbahnsystemen auf unabhängigen 

Trassen, in Wendeanlagen (Zugsicherung etc.) etc. 

(Teil)automatisches Fahren im Busverkehr, im Haltestellenbereich, entlang 

bestimmter Korridore/Kreuzungsbereiche u.a. Platooning 

Automatisierter Betriebshof Bus/Schiene: automatisierte Arbeitsabläufe und 

Teilprozesse (z.B. Betankung, Reinigung, Abstellung) auf nicht-öffentlichen 

Betriebsgeländen 

MEGAFON 2016 67

Glossar / Definitionen 

11 Glossar / Definitionen 

AV 

AV-CS 

AV-NS 

AV-RS 

CS 

Fzgkm 

FzgStd 

NS 

ÖPNV 

Pkm 

Pkw 

Pkw-M 

Pkw-S 

PStd 

RS 

Bahn 

mBahn/oBahn 

Lastkilometer 

Lastzeit 

Leerkilometer 

Leerzeit 

Wartezeit 

Standzeit 

heutiger Zustand 

Zustand mit AV 

Autonomous Vehicle, fahrerloser Pkw 

AV als Carsharing-Fahrzeug genutzt 

AV als privates Fahrzeug (NoSharing) genutzt 

AV als Ridesharing-Fahrzeug genutzt 

Carsharing 

Fahrzeugkilometer 

Fahrzeugstunden 

NoSharing, Nutzung des AV im Sinne eines privaten 

Fahrzeug ohne geteilte Nutzung. 

öffentlicher Personennahverkehr 

Personenkilometer 

gängiges Pkw mit einem Fahrer 

Pkw-Mitfahrer 

Pkw-Selbstfahrer 

Personenstunden 

Ridesharing 

Verkehrsmittel mit Schienenweg wie Fern- und 

Regionalzug, S-Bahn, Stadtbahn, Tram 

Szenarien mit Bahn/Szenarien ohne Bahn 

Fahrzeugkilometer der AV mit Beförderung von Personen 

Fahrzeugstunden der AV mit Beförderung von Personen 

Fahrzeugkilometer der AV ohne Beförderung von Personen, 

die beim Umsetzen der Fahrzeuge auftreten 

Fahrzeugstunden der AV ohne Beförderung von Personen, 

die beim Umsetzen der Fahrzeuge auftreten 

Zeit zwischen zwei Fahrzeugfahrten 

24 Stunden abzüglich der Last-, Leer- und Wartezeit 

beschreibt einen Zustand ohne AV, der nachfrageseitig der 

Nachfrage im Jahr 2010 entspricht. Dieser Zustand dient als 

Bezugsfall für die Vergleiche in den Zuständen mit AV 

beschreibt einen Zustand mit AV, in dem das Busangebot 

komplett entfällt. Der Zustand mit AV für 9 Szenarien 

beschrieben. 

MEGAFON 2016 68

Anhang 

12 Anhang 

12.1 Räumliche Verteilung parkender Fahrzeuge VRS 

Szenario 1: 0% AV-NS, 100% AV-CS mit Bahn 

Szenario 2: 0% AV-NS, 100% AV-RS mit Bahn 

Szenario 3: 0% AV-NS, 100% AV-CS ohne Bahn 

MEGAFON 2016 69

Anhang 

Szenario 4: 0% AV-NS, 100% AV-RS ohne Bahn 



MEGAFON 2016 70

Anhang 



Szenario 9: 50% AV-NS, 50% AV-CS, 50% AV-RS mit Bahn 

MEGAFON 2016 71

Anhang 

12.2 Räumliche Verteilung parkender Fahrzeuge LHS 




MEGAFON 2016 72

Anhang 




MEGAFON 2016 73

Anhang 




MEGAFON 2016 74

Anhang 

12.3 Relative Änderung der Belastungen im Zentrum 



MEGAFON 2016 75

Anhang 



MEGAFON 2016 76

Anhang 



MEGAFON 2016 77

Anhang 



MEGAFON 2016 78

Anhang 


MEGAFON 2016 79

Literaturverzeichnis 

13 Literaturverzeichnis 

Fraunhofer IAO (2015): 

Hochautomatisiertes Fahren auf Autobahnen – Industriepolitische Schlussfolgerungen. 

Online verfügbar unter http://www.bmwi.de/BMWi/Redaktion/PDF/S-T/studiemanagement-summary,property=pdf,bereich=bmwi2012,sprache=de,rwb=true.pdf, 

zuletzt geprüft am 31.08.2016. 

Friedrich, B. (2015): 

Verkehrliche Wirkung autonomer Fahrzeuge. In Autonomes Fahren (pp. 331-350). 

Springer Berlin Heidelberg. 

Hazan, J. et al. (2016): 

Will Autonomous Vehicles Derail Trains?, The Boston Consulting Group 

Isaac, L. (2015): 

Driving Towards Driverless – A guide for government agencies. WSP Parsons 

Brinckerhoff 

MiD (2008): 

Mobilität in Deutschland 2008. Ergebnisbericht Struktur – Aufkommen – Emissionen – 

Trends. Online verfügbar unter http://www.mobilitaet-indeutschland.de/pdf/MiD2008_Abschlussbericht_I.pdf, 

zuletzt geprüft am 01.09.2016. 

OECD, International Transport Forum (2015): 

Urban Mobility System Upgrade. How shared self-driving cars could change city traffic. 

Roland Berger GmbH (2014): 

Autonomous Driving. disruptive innovation that promises to change the automotive 

industry as we know it — it's time for every player to think:act! In: Think Act. Online 

verfügbar unter 

https://www.rolandberger.com/publications/publication_pdf/roland_berger_tab_autono 

mous_driving.pdf, zuletzt geprüft am 31.08.2016. 

VDV (2015): 

Zukunftsszenarien autonomer Fahrzeuge - Chancen und Risiken für 

Verkehrsunternehmen, Positionspapier 

MEGAFON 2016 80

megafon-abschlussbericht-20161212

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