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2022
Doctoral Thesis
Title
Shared mobility in MaaS systems: A supply and demand perspective
Abstract
Transportation faces big challenges and major changes. Challenges relate to the increasing severity of the climate crisis, which is also caused by greenhouse gas emissions from transportation (26 % of EU-emissions). Cities in particular face further challenges such as competing interests for land-use and congestion, which is intensified by growing urban populations. Within the avoidshift-improve concept, much attention has been paid to improve, i.e. increasing efficiency, while shifting or avoiding transport demand is often forgotten. Major changes regarding the new paradigms shared mobility and Mobility-as-a-Service (MaaS) hold the promise of addressing some of these challenges. By using more energy and space efficient vehicles (e.g. micro-mobility: e-scooters, (e-) bikes) and integrating these in mobility plans (MaaS bundles), a more multi- and intermodal mobility behaviour could be achieved. To leverage this potential, the nexus of supply and demand needs to be analysed to answer these questions: why are travellers (not) using shared services or MaaS bundles and what does it take to increase their usage? This thesis does so by using business models, i.e. formal conceptual representations of how firms function, as a linking element. This linkage is established by developing a framework characterising MaaS offers and selecting crucial aspects that are analysed empirically in detail. The framework builds on an original combination of morphological analysis and the Business Model Canvas. It shows that the use-case for MaaS offers needs to be very clear from the start as extensive interdependencies amongst the elements make later changes substantially more expensive. Two strategies can make a service valuable and viable: increasing the number of integrated modes and offering MaaS bundles. This is the starting point of the empirical work that uses demand and supply data. The primary demand-side data is collected in 83 large cities and metropolises in Germany and uses stated preference choice-experiments regarding mode and MaaS bundle choice. The supply-side data is primary and secondary data on public transport (PT) quality and shared mobility supply densities. Results show that costs are more important to travellers for car-based shared services than travel time while these are equally important for shared micro-mobility. Mode-shift from walking to all shared services, particularly shared micro-mobility, and from the private car to carsharing and ridepooling are found. Integrating the supply-side reveals that MaaS bundles require a high level of PT and shared mobility service to be attractive for travellers. While frequent car usage negatively impacts MaaS bundles’ utility, shared mobility usage increases it, particularly for shared bikes and cars. This thesis extends previous work by including all relevant shared mobility services, using data across multiple cities, and integrating the supply- and demand-side, which has consequences for the environmental, economic, and social sustainability of the transportation sector.
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Der Transportsektor sieht sich großen Herausforderungen und Veränderungen gegenüber. Die Herausforderungen beziehen sich insbesondere auf die sich zuspitzende Klimakrise, die auch durch verkehrsbedingte Treibhausgasemissionen verursacht wird (26 % der gesamten EU-Emissionen). Besonders Städte haben weitere Herausforderungen wie Flächenkonkurrenz oder Verkehrsbelastung zu bewältigen, die durch eine steigende urbane Bevölkerung verstärkt werden. Im Rahmen des vermeiden-verlagern-verbessern Konzepts wurde dem Verbessern, also der Effizienzsteigerung, viel Aufmerksamkeit geschenkt, während verlagern und vermeiden häufig vergessen werden. Veränderungen wie die neuen Paradigmen der geteilten Mobilität oder des Mobility-as-a-Service (MaaS) versprechen einige von diesen Herausforderungen zu mildern. Die Nutzung energieeffizienter und platzsparender Fahrzeuge (z. B. Mikromobilität in Form von E-Scootern und Pedelecs) und das Integrieren dieser in Mobilitätspaketen ermöglicht ein multi- und intermodales Mobilitätsverhalten. Um dieses Potenzial zu nutzen, muss die Verknüpfung von Angebot und Nachfrage analysiert werden, was Antworten auf diese Fragen notwendig macht: Warum nutzen Reisende geteilte Mobilitätsdienste oder Mobilitätspakete (nicht) und was wird benötigt, um ihre Nutzung zu steigern? Diese Arbeit nähert sich diesen Fragen mittels der Idee der Geschäftsmodelle, also formell-konzeptuellen Abbildungen von Firmen, als verbindendes Element. Diese Verbindung wird hergestellt, indem ein Rahmenkonzept entwickelt wird, das MaaS Angebote charakterisiert. Einzelne Elemente daraus werden dann im Detail empirisch analysiert. Dieses Konzept baut auf einer originären Kombination der morphologischen Analyse mit dem business model canvas auf. Es zeigt, dass der spezifische Anwendungsfall eines MaaSAnbieters von Beginn an klar definiert sein muss, da starke Abhängigkeiten zwischen den Einzelelementen spätere Anpassungen deutlich verteuern. Zwei Strategien können den Dienst nützlich und rentabel machen: mehr integrierte Mobilitätsdienste und Mobilitätspakete. Hier knüpft die empirische Arbeit an, die Nachfrage- und Angebotsdaten nutzt. Die primären Nachfragedaten basieren auf Entscheidungsexperimenten zur Modalwahl und Mobilitätspaketwahl, die in 83 Großstädten und Metropolen in Deutschland erhoben wurden. Die Angebotsdaten sind primäre und sekundäre Daten, die Informationen zum öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) sowie Angebotsdichten der geteilten Mobilitätsdienste enthalten. Die Ergebnisse zeigen, dass Kosten im Fall von autobasierten geteilten Diensten wichtiger für Reisende sind als die Reisezeit, während diese im Fall von geteilter Mikromobilität ähnlich wichtig sind. Verlagerungseffekte können vom Zufußgehen zu allen geteilten Diensten, besonders zu geteilter Mikromobilität, wie auch vom Privatauto zu Carsharing und Ridepooling beobachtet werden. Wird die Angebotsseite integriert, zeigt sich, dass die Mobilitätspakete eine hohe Dienstleistungsqualität hinsichtlich des ÖPNV und der geteilten Mobilitätsdienste voraussetzen, um die Pakete für Reisende attraktiv zu machen. Während die häufige Nutzung privater Autos den Nutzen der Mobilitätspakete reduziert, erhöht die Nutzung geteilter Mobilitätsdienste diesen. Dies gilt insbesondere für Bikesharing und Carsharing. Diese Arbeit erweitert vorangegangene Arbeiten durch den Einbezug aller relevanten geteilten Mobilitätsdienste, städteübergreifende Daten sowie der Integration der Angebots- und Nachfrageseite.
Thesis Note
Zugl.: Zürich, ETH, Diss., 2022
Advisor(s)
Publisher
ETH Zürich