eJournals Internationales Verkehrswesen 77/3

Internationales Verkehrswesen
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0020-9511
expert verlag Tübingen
10.24053/IV-2025-0046
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Abschätzung der Kostenentwicklung automatisierter Shuttle-Busse im ÖV

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2025
Tim Alscher
Fahrermangel und hohe Energiekosten sind Gründe, weshalb Verkehrsbetriebe im ÖV das Angebot eher kürzen müssen als erweitern können – die Mobilitätswende gerät dadurch ins Stocken. Die Perspektive des Einsatzes fahrerloser Transportgefäße weckt bei vielen Verkehrsunternehmen das Interesse für den Einsatz der neuen Technologie der Fahrzeuge. Diese lässt jedoch auch hohe Kosten für zusätzliche Hard- und Software befürchten. Im folgenden Artikel wird eine Abschätzung mit dem Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen und unter Berücksichtigung des Einsatzprofiles vorgenommen.
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stehen viele Verkehrsbetriebe insbesondere im ländlichen Raum vor großen finanziellen und personellen Herausforderungen. Das aktuelle Angebot kann kaum kostendeckend bedient werden, ganz zu schweigen vom Mangel an qualifiziertem Fahrpersonal. Es stellt sich folglich die Frage, ob und wie die erwartungsgemäß teuren fahrerlosen Transportgefäße künftig wirtschaftlich eingesetzt werden können. In diesem Artikel wird - unter Annahmen und Einschrän- 1. Einführung Der Einsatz automatisierter, lokal emissionsfreier Personentransportmittel im öffentlichen Straßenpersonennahverkehr (ÖV) stellt eine wegweisende Perspektive hin zur Realisierung der Mobilitätswende dar (Bruhn und Hadwich, 2023). Durch die Schaffung eines attraktiven ÖV-Angebotes kann der Anteil des motorisierten Individualverkehrs am Modal Split gesenkt werden (Niemann et al., 2021). Unglücklicherweise kungen - eine Abschätzung der zu erwartenden Betriebskosten für automatisierte Shuttle-Fahrzeuge vorgenommen. 2. Die Perspektive des automatisierten Verkehrs In diversen Forschungs- und Entwicklungsprojekten wurde Ende der 2010er Jahre die Machbarkeit des automatisierten Fahrens im ÖV demonstriert. Serienreife automatisierte Shuttlebusse sind für die zweite Abschätzung der Kostenentwicklung automatisierter Shuttle-Busse im ÖV Durch wirtschaftlichen Einsatz automatisierter Transportgefäße die Attraktivität des ÖV steigern Automatisierter ÖPNV, Shuttles, Mobilitätswende, Total Cost of Ownership, Projekt Absolut Leipzig Fahrermangel und hohe Energiekosten sind Gründe, weshalb Verkehrsbetriebe im ÖV das Angebot eher kürzen müssen als erweitern können - die Mobilitätswende gerät dadurch ins Stocken. Die Perspektive des Einsatzes fahrerloser Transportgefäße weckt bei vielen Verkehrsunternehmen das Interesse für den Einsatz der neuen Technologie der Fahrzeuge. Diese lässt jedoch auch hohe Kosten für zusätzliche Hard- und Software befürchten. Im folgenden Artikel wird eine Abschätzung mit dem Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen und unter Berücksichtigung des Einsatzprofiles vorgenommen. Tim Alscher MOBILITÄT  Kostenentwicklung automatisierter Shuttle DOI: 10.24053/ IV-2025-0046 Internationales Verkehrswesen (77) 3 ǀ 2025 48 Hälfte der 2020er-Jahre angekündigt. Das Artikelstartbild zeigt das eVersum eShuttle, welches aktuell auf verschiedenen Automatisierungskorridoren in Deutschland zum Einsatz kommt. Die große Herausforderung auf dem Weg zum tatsächlich fahrerlosen Fahrzeugeinsatz besteht in einer vollständig abgesicherten Fahrzeugarchitektur, die die Sicherheit der Passagiere zu jedem Zeitpunkt garantieren kann. Aspekte wie die Ausfallsicherheit der Energie-, Sensor- und Rechentechnik des Steuerungssystems sowie die ständige Überwachung durch eine Leitstelle stellen einen großen Entwicklungsaufwand dar. Die Schlüsselkomponente wird künftig das Fahrzeug mit einer auf fahrerlosen Betrieb ausgelegten E/ E-Architektur sein. Für ein vollständig in das bestehende ÖV-Ökosystem integriertes fahrerloses Transportsystem müssen jedoch folgende (weitere) Komponenten (Meyer und Nowack, 2025) in Betracht gezogen werden: ƒ Infrastruktur ƒ Betriebshof ƒ Leitstelle ƒ Technische Aufsicht ƒ On-Demand Plattform ƒ Kundenschnittstelle ƒ Fahrzeug Eine exakte Prognose der zu erwartenden Preise fahrerloser Transportsysteme im öffentlichen Personenverkehr ist heute schwer möglich, zumal Nutzungsdauer und Finanzierungsart die Preisgestaltung wesentlich beeinflussen. Folgende Hypothese soll daher untersucht werden: Für einen wirtschaftlichen Einsatz darf das Mobilitätssystem künftig nicht teurer sein als ein konventioneller Bus mit Fahrer heute. Eine denkbare Entwicklung der Kosten ist eine Aufteilung von Hard- und Software, wo sich die Gesamtkosten in einen einmaligen Betrag für die Beschaffung der Hardware (also u. a. das Grundfahrzeug mit aller Sensorik und Rechentechnik) sowie in eine Lizenzgebühr (z. B. für die Automated Driving (AD) und Leitstellen Software) als laufende Kosten über die Nutzungsdauer hinweg aufteilen werden. Außerdem ist noch offen, ob sich die Lizenzkosten nach Zeit und/ oder nach Laufleistung der Fahrzeuge richten. Eine technische Aufsicht ist per Gesetz in Deutschland vorgeschrieben. Menschliche Arbeitskräfte überwachen die automatisierten Fahrzeuge in einer Leitstelle und geben nach Meldung durch das Fahrzeug bei Bedarf alternative Fahrmanöver frei. Es handelt sich hierbei um eine zusätzliche Funktionalität zur bekannten Dispositions- Leitstelle. Hinsichtlich der Kostenanalyse bleibt abzuwarten, welche Betreuungsschlüssel sich als praktikabel erweisen und ob die technische Aufsicht möglicherweise durch einen dritten Dienstleister im Auftrag des Betreibers des Mobilitätssystems unterhalten wird. 3. Kostenvergleich nach Total Cost of Ownership (TCO) Da die Bestellung des öffentlichen Verkehrs heute insbesondere in ländlichen Gebieten schwacher Nachfrage nur mit zusätzlichen Fördermitteln darstellbar ist, sollen die Erlöse des ÖV-Betriebs für eine erste Betrachtung ausgeblendet werden. Unter der Annahme, dass die Betriebserlöse unabhängig von der Technologie der eingesetzten Fahrzeuge konstant bleiben, kann eine reine Kostenbetrachtung erste Aussagen über die Wirkung auf die Wirtschaftlichkeit der eingesetzten Technologien liefern. Neben dem klassischen Linienverkehr nach festem Fahrplan werden innovative Betriebskonzepte zunehmend an Bedeutung gewinnen (vgl. Abschnitt 8). Für einen Kostenvergleich bietet sich eine Analyse der Total Cost of Ownership (TCO) an. Untersuchungsobjekt ist dabei das eingesetzte Transportgefäß. Innerhalb von Kostenstellen („Wo fallen Kosten an? “) können die Kostenarten („Welche Kosten fallen an? “) unterschieden werden (Adolf G. Coenenberg, et al., 2016). Tabelle 1 stellt die Kostenstellen dar, nach denen die untersuchten Einzelkosten strukturiert werden. Die Kostenarten werden in Hauptgruppen nach Tabelle 2 unterteilt. Mithilfe der Strukturelemente aus Tabelle 1 und Tabelle 2 kann eine tabellarische Übersicht (vgl. Tabelle 4) erstellt werden, die eine übersichtliche Einteilung aller erfassten Einzelkosten ermöglicht. 4. Untersuchungsobjekte Für eine Analyse der TCO werden zunächst die Fahrzeuge in den Mittelpunkt der Betrachtung gerückt. Der Verbrennungsmotor stellt heute immer noch einen bedeutenden Anteil der angewendeten Antriebstechnologien dar. Viele Verkehrsbetriebe, insbesondere im urbanen Raum, haben ihre Flotten jedoch in den letzten Jahren mit batterieelektrischen Fahrzeugen umstrukturiert. Die hohen Zusatzkosten für die emissionsfreien Antriebe wurden bisher meist durch Fördermittel finanziert. Die Fahrzeugtypen nach Tabelle 3 sollen verglichen werden. Die Beispielfahrzeuge sind zufällig gewählt. Für alle drei Vergleichsobjekte wird eine Haltebzw. Abschreibungsdauer von 10 Jahren angenommen, was dem üblichen Mindestnutzungszeitraum der konventionell gesteuerten Fahrzeuge entspricht. Um im TCO-Vergleich konkurrenzfähig zu bleiben, müssen die fahrerlosen Fahrzeuge diesen Anforderungen mindestens gerecht werden. 5. Definition des Kostenträgers Um die TCO eines jeden Fahrzeugs untereinander vergleichen zu können, wird ein Kostenträger („Wofür fallen Kosten an? “) eingeführt (Coenenberg, 2016), auf den alle anfallenden Einzel- und Gemeinkosten umgerechnet werden. Als Kostenträger bietet es sich zunächst an, einen Fahrzeugeinsatz nach klassischem Betriebskonzept zu wählen: fester Linienverkehr nach festem Fahrplan. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit stellt dies wohl die größte Herausforderung für die automatisierten Transportgefäße dar, da der Kostenvorteil durch den Entfall der Fahrpersonalkosten bei neuen, innovativen Betriebskosten kräftiger durchschlagen dürfte. Da die erfassten Kosten sowohl streckenbezogen in €/ km (z. B. Energiekosten, Rei- 1 Betriebskosten 1.1 leistungsabhängige / variable Kosten 1.2 Fixkosten 2 Anschaffungskosten 3 Personalkosten 4 Verwaltungskosten Personalkosten und Sozialkosten Sachkosten Kapitalkosten Kosten für bezogene Dienstleistungen Kosten für Fremdrechte Öffentliche Abgaben und Steuern Versicherungskosten und kalkulatorische Wagniskosten Tabelle 1: Kostenstellen (Coenenberg, 2016) Tabelle 2: Kostenartenhauptgruppen (Coenenberg, 2016) Bezeichnung Abkürzung Beispiel A Kraftomnibus mit modernem Diesel-Verbrennungsmotor neuester Abgastechnologie [ICE-KOM] SETRA MultiClass S415 LE B Kraftomnibus mit batterie-elektrischem Antrieb [BEV-KOM] eVersum eShuttle C Shuttlebus mit batterie-elektrischem Antrieb und automatisierter, fahrerlosen Steuerung [AD-BEV-KOM] eVersum eShuttle AD Tabelle 3: Untersuchungsobjekte des Kostenvergleichs Kostenentwicklung automatisierter Shuttle  MOBILITÄT DOI: 10.24053/ IV-2025-0046 Internationales Verkehrswesen (77) 3 ǀ 2025 49 se durch ein automatisiertes Shuttle dargestellt wurde. In der in Tabelle 4 dargestellten Beispielkalkulation wird der Kostenträger mit 7,2 km einfacher Länge, sieben Umläufen pro Schicht und drei Schichten an fünf Betriebstagen pro Woche (50 Einsatzwochen pro Jahr) angenommen. Dazu wird immer ein Fahrzeug eingesetzt, das unter vorgenannten Bedingungen in Summe 75.600 km/ Jahr und 5.250 Umläufe pro Jahr absolviert. Für das automatisierte Shuttle wird eine neue Generation Shuttle mit batterieelektrischem Antrieb angenommen. Die Betriebsgrößen entsprechen denen eines konventionell gesteuerten, technisch ansonsten weitestgehend baugleichen BEV-KOM, wobei der Energieverbrauch um den Bedarf des AD-Systems erhöht wird. Die Zusatzkosten für die Hardware des automatisierten Fahrsystems wurden mit 20 % gegenüber des BEV-KOM erfasst. Für den Betrieb des AD-Systems eines AD-BEV-KOM werden fenverschleiß etc.) als auch zeitbezogen in €/ Jahr (z. B. Abschreibungskosten, Kfz-Steuer etc.) vorliegen, ist der Kostenträger durch eine Strecke und Anzahl der Bedienungen pro Jahr zu definieren. Auf diese Weise lassen sich alle Einzelkosten zu Kosten pro Kostenträger umrechnen. Für Gemeinkosten (z. B. Verwaltungskosten, Gebäudemieten etc.) ist ein Anteil des jeweiligen Untersuchungsobjektes zu definieren. 6. Erste Analyse und deren Ergebnisse In einer ersten Analyse wird der Kostenrahmen für die jeweiligen Untersuchungsobjekte mit Erfahrungswerten des Autors aus vorangegangenen Forschungsprojekten befüllt (vgl. Tabelle 4). Als Kostenträger dient der Erprobungskorridor des Forschungsprojektes ABSOLUT (https: / / absolut-projekt. de/ ), bei dem eine Verbindung zwischen BMW-Werk Leipzig und der Leipziger Mesaußerdem drei weitere Einzelkosten eingeführt: monatliche Lizenzkosten in Höhe von 3.000,- € für die Software (Fahrsystem und Leitstelle/ technische Aufsicht) und die Personalkosten für Anteile eines Stewards, der Wartung und Pflege der Fahrzeuge durchführt, sowie der Arbeitskraft in der technischen Aufsicht. Als Betreuungsschlüssel des Stewards werden 15 Fahrzeuge und als Betreuungsschlüssel der technischen Aufsicht 5 Fahrzeuge angenommen. Unter all diesen Annahmen ist eine fundierte Aussage zu den TCO noch nicht möglich. Der Vergleich zwischen den drei Objekten deutet aber an, dass sich die Kosten zwischen BEV-KOM und AD-BEV-KOM im Zweischichtbetrieb stark annähern. Im Dreischichtbetrieb ist der AD-BEV-KOM das günstigste Objekt im Vergleich (vgl. Tabelle 4). Anders gesagt: Bei einem 24/ 7-Betrieb ist ein AD-Fahrzeug unter den oben genannten Annahmen am günstigsten zu betreiben. Werden die Lizenzkosten für die AD- Software um 50 % auf 1.500 €/ Fahrzeug/ Monat gesenkt, ist der AD-BEV-KOM im Zweischichtbetrieb bereits bei nur fünf Einsatztagen pro Woche günstiger als BEV- KOM und ICE-KOM. 7. Kritik und weitere Forschungsfragen Da in vorliegender Untersuchung nur die Kosten betrachtet und die Erlöse ausgeblendet werden, findet die unterschiedliche Transportkapazität der Untersuchungsobjekte keine Berücksichtigung. Ein Ausgleich der geringeren Transportkapazitäten der aktuell verfügbaren automatisierten Transportgefäße kann durch innovative Betriebsstrategien, z. B. das Bilden eines Platoons ausgeglichen werden (siehe „Betriebsstrategien für automatisierte ÖPV-Angebote im ländlichen Raum“ in Ausgabe 3/ 2023). Aktuell finden die Nebenkosten des automatisierten Fahrens keine Beachtung. Für den Einsatz automatisierter Transportgefäße ist eine hochgenaue digitale Karte der zu befahrenden Straßenzüge notwendig, die darüber hinaus ständig möglichst aktuell gehalten werden muss. Sowohl die Erstellung als auch die Pflege der Karte ist von der Größe des digitalisierten Gebietes abhängig. Diese Aufwände sind heute von jedem Betreiber automatisierter Fahrzeuge selbst zu tragen. Eine von öffentlicher Hand zentral unterhaltene Datenbank digitaler Karten wäre künftig wünschenswert. Darüber hinaus wird es für das tatsächlich fahrerlose Fahren unumgänglich sein, an besonders kritischen und unübersichtlichen Stellen eine Vernetzung mit der Infrastruktur, wie beispielsweise Lichtsignalanlagen herzustellen. Diese Aufwände sind von den individuellen Streckenverhältnissen abhän- A ICE-KOM B BEV-KOM C AD-BEV-KOM 1.1 Fahrzeugbetriebskosten pro km Kraftstoff-/ Energiekosten 6,57 € 4,75 € 5,59 € AdBlue-Kosten 0,19 € - € - € Reifenkosten 0,41 € 0,54 € 0,54 € Schmierstoffkosten 0,07 € 0,02 € 0,02 € Mautgebühren - € - € - € 1.2 Feste Fahrzeugkosten pro Zeitabschnitt Leasingraten 8,00 € 11,43 € 13,71 € Kraftfahrzeugsteuer - € - € - € Kfz-Versicherung 0,44 € 1,52 € 1,52 € HU- / AU-Gebühren, Sicherheitsprüfung 0,05 € 0,05 € 0,05 € Inspektions- und Wartungskosten 0,08 € 0,08 € 0,08 € (außerplanmäßige) Reparaturen 0,10 € 0,10 € 0,10 € Klein- und Verschleißteile 0,10 € 0,05 € 0,05 € Fahrzeugpflegekosten 0,10 € 0,10 € 0,10 € Unterstellung 0,76 € 0,76 € 0,76 € Wartungskosten ÖV-Technik (Bordrechner, ggf. Fahrgastzählung, etc.) 0,29 € 0,29 € 0,29 € 2 einmalige Kosten Überführungskosten Neufahrzeug 0,10 € 0,10 € 0,10 € Zulassung (Gebühren,Kfz-Kennzeichen, etc.) 0,00 € 0,00 € 0,00 € Inbetriebnahme (Fahrzeug-beschriftung, Zusatzanbauten, etc.) 0,18 € 0,18 € 0,18 € Fahrzeugrückgabe (Mehrkilometer, Reparatur von Schäden) 0,05 € 0,05 € 0,05 € 3 Personalkosten Lohnkosten Fahrer 21,08 € 21,08 € 4 Verwaltungskosten Verwaltungskraft (anteilig) 0,51 € 0,51 € 0,51 € Verwaltungskosten (kumuliert) 0,95 € 0,95 € 0,95 € F AD-Betriebskosten AD-Lizenzkosten 6,86 € Steward 0,46 € Technische Aufsicht 6,17 € Summe 40,02 € 42,55 € 38,08 € Tabelle 4: Kostenanalyse (Einzelkosten pro Kostenträger) MOBILITÄT  Kostenentwicklung automatisierter Shuttle DOI: 10.24053/ IV-2025-0046 Internationales Verkehrswesen (77) 3 ǀ 2025 50 gig und im aktuellen Kostenrahmen nicht einkalkuliert. Die Tarife für Kfz-Versicherungen automatisierter Shuttle-Busse sind aktuell ebenfalls noch unklar. Zwar sind die Fahrzeuge teurer in der Wiederbeschaffung, jedoch wird mit dem automatisierten Fahrsystem ein nahezu fehlerfreier Betrieb erwartet. In der aktuellen Kalkulation sind die Versicherungstarife für alle drei Objekte gleich angenommen. Die Zulassungskosten der AD-BEV-KOM könnten ebenfalls nach oben abweichen, da neben der Fahrzeugzulassung auch Betriebsbereichsgenehmigungen notwendig sind. Diese Mehrkosten sind abhängig vom Streckenumfang. Es existieren noch keine Erfahrungswerte, weshalb in der Beispielkalkulation (vgl. Tabelle 4) einheitliche Werte für die Vergleichsobjekte angenommen werden, die durch Rundung und Umrechnung auf den Kostenträger null ergeben. Die Kosten für die Unterstellung könnten sich bei BEV-KOM und AD-BEV-KOM von denen des ICE-KOM abheben, da auf den Flottenstellplätzen Sicherheitsabstände eingehalten werden. Die Größenordnung dieser Abweichung muss noch ermittelt und in der Kalkulation berücksichtigt werden. Die Wartungskosten werden in der Beispielkalkulation ebenfalls als gleich zwischen den Untersuchungsobjekten angenommen. Ein höherer Wartungsaufwand der AD- BEV-KOM aufgrund sensibler AD-Technik ist denkbar. Die tatsächlichen Mehrkosten müssen noch ermittelt werden. Im Rahmen der weiteren Forschungstätigkeit werden alle Einzelkosten systematisch hinterfragt sowie die Preisentwicklung einzelner Komponenten insbesondere des AD-Systems in die Untersuchung einbezogen. 8. Fazit und Ausblick Für eine Untersuchung des vollständigen Business Cases neuer Mobilitätskonzepte wird auch die Betrachtung der Erträge notwendig. Innovative Betriebskonzepte wie On-Demand-Verkehre oder die Bewältigung von Lastspitzen durch das Bilden eines Platoons bieten hier interessante Perspektiven, die möglicherweise einen wirtschaftlichen Betrieb der Fahrzeuge auch ohne staatliche Bezuschussung möglich machen könnten. ▪ LITERATUR [1] Coenenberg, A. G., Fischer, Th. M., Günther, Th. (2016): Kostenrechnung und Kostenanalyse. Schäffer Poeschel. Verfügbar unter: https: / / e b o o kce ntr al.p r o q u e s t.co m / lib/ s lu b/ d et ail. action? docID=4471133 (abgerufen: 12.11.2023). [2] Bruhn, M. und Hadwich, K. (2023): Gestaltung des Wandels im Dienstleistungsmanagement Band 1: Innovationsperspektive - Digitalisierungsperspektive - Nachhaltigkeitsperspektive‘, Forum Dienstleistungsmanagement. Verfügbar unter: http: / / wwwdb.dbod.de/ login? url=https: / / doi.org/ 10.1007/ 978-3-658-41813-7 (abgerufen: 04.08.2023). [3] Meyer, M. und Nowack, M. (2025): Kostenanalyse- Tool Autonomer ÖPNV, gehalten auf: Fachaustausch Autonome Shuttles im sächsischen ÖPNV - Ein Realitätscheck, Dresden. [4] Niemann, J.; Stegemann, T. und Scharl, Dr. A. (2021): Innovations-Papier zur Automatisierten undfahrerlosen Personen-Beförderung.Hamburg/ Nürnberg: Rödl GmbH. Verfügbar unter: https: / / www.vdv.de/ innovationspapier-autonomes-fahren.pdfx? forced=true (abgerufen: 16.05.2025). Eingangsabbildung: Die Perspektive automatisierter Shuttles (Quelle: © eVersum Mobility Solutions GmbH) Tim Alscher, Dipl.-Ing. (FH), MBA, Technical Sales Manager bei eVersum Mobility Solutions GmbH und externer Promotionsstudent an der Professur für Verkehrsbetriebslehre und Logistik der Verkehrswissenschaftlichen Fakultät „Friedrich List“ der TU Dresden t.alscher@eversum.com tim.alscher@mailbox.tu-dresden.de Bild 1: Streckenübersicht ABSOLUT (Quelle: https: / / absolut-projekt.de/ ) Kostenentwicklung automatisierter Shuttle  MOBILITÄT DOI: 10.24053/ IV-2025-0046 Internationales Verkehrswesen (77) 3 ǀ 2025 51