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KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
INSTITUT FÜR VERKEHRSWESEN, FAKULTÄT FÜR BAUINGENIEUR-, GEO- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN
www.kit.edu
Gedankenexperimente zur Pkw-Maut auf Autobahnen Modellkonzept und Anwendung zur Bestimmung von Verteilungseffekten unterschiedlicher Mautmodelle Dipl. rer. pol. techn. Christine Weiß, Dr.-Ing. Bastian Chlond, Dr.-Ing. Volker Waßmuth, Dipl.-Ing. Michael Heilig, Prof. Dr.-Ing. Peter Vortisch Konferenz „Verkehrsökonomik und -politik“, 12. Juni 2015
Institut für Verkehrswesen 4 15.06.2015
Wir möchten heute über die Pkw-Maut diskutieren …ein Gedankenexperiment
Stellen Sie sich vor: …die Pkw-Maut wird auf Bundesautobahnen (BAB) eingeführt …alle Pkw müssen für die Nutzung Maut bezahlen …die Mautformen orientieren sich an
Schweiz (Jahresvignette) Österreich (Vignetten unterschiedlicher Geltungsdauer) Frankreich (fahrleistungsabhängig)
Wie hoch sind die jährlichen Mautbelastungen für
verschiedene Pkw-Nutzergruppen?
Wie und durch wen werden Pkw über längere Zeitraume, z.B. ein Jahr auf BAB genutzt?
Institut für Verkehrswesen 5 15.06.2015
Agenda
Untersuchungsgegenstand und notwendiger Datenbedarf
Methodik CUMILE VALIDATE Kombination der beiden Modelle Mautbelastung unter verschiedenen Mautformen
Ergebnisse BAB-Nutzung Mautbelastung
Zusammenfassung und Ausblick
Institut für Verkehrswesen 6 15.06.2015
Datenbedarf …was wissen wir über die Pkw-Nutzung in Deutschland?
Mittlere Jahresfahrleistungen Ca. 12.000 km pro Jahr
… aber wie sieht das mit der Verteilung aus?
Mittlere Tagesfahrleistungen An jedem Tag werden ca. 40% aller Pkw gar nicht genutzt
… aber kann man von einem Tag auf viele schließen?
Nutzung nach Straßenkategorien … aber wovon hängt eine BAB-Nutzung ab?
Die Fragestellung benötigt Informationen über:
Repräsentative Pkw-Nutzungsprofile über lange Zeiträume ein ganzes Jahr Verortung der Fahrleistung auf verschiedenen Straßenkategorien Sozio-demografischen Eigenschaften der Pkw-Halter
Institut für Verkehrswesen 7 15.06.2015
Agenda
Untersuchungsgegenstand und notwendiger Datenbedarf
Methodik CUMILE VALIDATE Kombination der beiden Modelle Mautbelastung unter verschiedenen Mautformen
Ergebnisse BAB-Nutzung Mautbelastung
Zusammenfassung und Ausblick
Institut für Verkehrswesen 8 15.06.2015
Methodik Überblick
BAB-Kilometer an jeden Tag eines Jahres für alle CUMILE-Pkw
CUMILE (Car Usage Model Integrating Long Distance Events)
Tages-Km der CUMILE-Flotte über ein Jahr
Verkehrsnachfragemodell VALIDATE
BAB-Anteile von Pkw-Wegen
verschiedener Distanzen
Mod
ellie
rung
der
BAB
-N
utzu
ng
Mautformen: (a) Jahresvignette, (b) Kombination von Vignetten, (c) fahrleistungsabhängige Gebühr
Jährliche Mautbelastung der CUMILE-Pkw unter verschiedenen Mautformen M
autb
e-re
chnu
ng
Institut für Verkehrswesen 9 15.06.2015
CUMILE Eingangsdaten der Modellierung
Modellierung:
Validierung:
MOP-Alltagsmobilität
Wegetagebücher von Personen über eine Woche
(2005-2012)
INVERMO
Fernverkehrserhebung (2000-2002)
MOP-Tankbuch
Fahrleistungs- & Treibstoff-verbrauchserhebung von Pkw über 8 Wochen (2005-2012)
MiD
Wegetagebücher von Personen über einen Tag (2008)
Institut für Verkehrswesen 10 15.06.2015
CUMILE Modellidee
Ziel: Modellierung der Nutzungscharakteristika der Pkw im MOP-Tankbuchdatensatz (3141 Pkw) über ein Jahr Modelliert werden Tagesfahrleistungen (Pendelwege, Wege pro Tag) Sozio-Demografie der Pkw-Nutzer und Eigenschaften der Pkw sind aus den Erhebungen bekannt Repräsentativität der Erhebung CUMILE-Flotte repräsentativ
0
200
400
Km
pro
Tag
Modelltag
Institut für Verkehrswesen 11 15.06.2015
CUMILE Modellstruktur
0
200
400
Km
pro
Tag
Modelltag
MOP- Alltagsmobilität INVERMO - Fernverkehr
Fahrleistung in einer typischen Woche
MOP- Tankbuch
Fahrleistung an den restl. Tagen des Jahres
Fahrleistung während der Tankbucherhebung
Fahrleistung in der Woche der MOP-Alltagsmobilität
Institut für Verkehrswesen 12 15.06.2015
CUMILE Modellstruktur– Schritt 1
0
200
400
Km
pro
Tag
Modelltag
MOP- Alltagsmobilität
Fahrleistung in der Woche der MOP-Alltagsmobilität
Institut für Verkehrswesen 13 15.06.2015
CUMILE Modellstruktur– Schritt 2
Fahrleistung in einer typischen Woche
Fahrleistung in der Woche der MOP-Alltagsmobilität
Institut für Verkehrswesen 14 15.06.2015
CUMILE Modellstruktur– Schritt 3
0
200
400
Km
pro
Tag
Modelltag
INVERMO - Fernverkehr
Fahrleistung in einer typischen Woche
MOP- Tankbuch
Fahrleistung während der Tankbucherhebung
Institut für Verkehrswesen 15 15.06.2015
CUMILE Modellstruktur – Schritt 4
0
200
400
Km
pro
Tag
INVERMO - Fernverkehr
Fahrleistung in einer typischen Woche
Fahrleistung an den restl. Tagen des Jahres
Institut für Verkehrswesen 16 15.06.2015
PTV VALIDATE Zur Ermittlung der anteiligen BAB-Nutzung
Deutschlandweites Straßenverkehrsmodell Ein Tag Europaweite Abbildung Integrierte Nachfragemodellierung (9 Wegezwecke, 21 VHG) ca. 10.000 Verkehrsbezirke ca. 4 Mio. Strecken ca. 120 Mio. tägl. Fahrten Pkw und Lkw (in div. Fahrzeug-Klassen)
Verkehrszusammensetzung: Anteil Autobahn bei verschiedenen Weglängen
Institut für Verkehrswesen 17 15.06.2015
Kombination der beiden Modelle BAB-Fahrleistungen der CUMILE-Pkw
Separate Ermittlung der BAB-Anteile für Pendelwege und für die restlichen Wege mittels Monte-Carlo-Simulation ( Wahrscheinlichkeiten)
BAB-Anteil eines typischen Pendelweges je Pkw BAB-Fahrleistungen der übrigen Wege an jeden Tag des Jahres Tageweise Summierung der resultierenden BAB-Fahrleistungen der einzelnen Fahrten
Ergebnis: Für jeden CUMILE-Pkw liegen tagesfeine Informationen vor Nutzung / Nichtnutzung Art der Nutzung (Pendeln, Alltagsverkehr, Fernverkehr) BAB-Nutzung überhaupt BAB-Kilometer
Institut für Verkehrswesen 18 15.06.2015
Mautbelastung unter verschiedenen Mautformen Implementierung der Mautformen
z.B. Schweiz → „Flatrate“ Vignettengebühr 1 Jahr: 100 €
z.B. Österreich → Häufigkeit der BAB-
Nutzung
Vignettengebühr 10 Tage: 11.40 € 2 Monate: 33,50 € 1 Jahr: 110,40 €
z.B. Frankreich → Intensität der BAB-
Nutzung
Kilometergebühr 0,0214 € je BAB/km
Annahme: die durchschnittlichen jährlichen Mautkosten der CUMILE-Flotte betragen 100 €, d.h. die Gesamteinnahmen für den Mautbetreiber sind gleich
Jahresvignette Kombination von
Vignetten (10 Tage, 2 Monate, 1 Jahr)
Fahrleistungs-abhängige Gebühr
Institut für Verkehrswesen 19 15.06.2015
Agenda
Untersuchungsgegenstand und notwendiger Datenbedarf
Methodik CUMILE VALIDATE Kombination der beiden Modelle Mautbelastung unter verschiedenen Mautformen
Ergebnisse BAB-Nutzung Mautbelastung
Zusammenfassung und Ausblick
Institut für Verkehrswesen 20 15.06.2015
Ergebnisse BAB-Nutzung
Im Durchschnitt legen die Pkw 4.700 km/Jahr auf BAB zurück; der Median beträgt 3.300 km
BAB-Anteile steigen mit höherer Jahresfahrleistung
y = 0,4926x - 1585,7 R² = 0,7381
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
0 20.000 40.000 60.000 80.000
Jahr
esfa
hrle
istu
ng, B
AB [k
m]
Jahresfahrleistung, alle Straßenkategorien [km]
Institut für Verkehrswesen 21 15.06.2015
Ergebnisse Mautkosten und Jahresfahrleistung
Die Mautbelastung einzelner Pkw variiert bei den einzelnen Mautformen Vignetten unterschiedlicher Geltungsdauer:
78% der Pkw-Halter nutzen die Jahresvignette
Fahrleistungsabhängige Gebühr: 63% der Pkw-Halter bezahlen weniger als 100 € Mautbelastung für einzelne Pkw-Halter bis zu 1.000 €
0
200
400
600
800
1000
0 20000 40000 60000 80000
Mau
tkos
ten
pro
Jahr
und
Pkw
[€]
Jahresfahrleistung [km]
Fahrleistungsabhängige Gebühr
0
20
40
60
80
100
120
0 20000 40000 60000 80000
Mau
tkos
ten
pro
Jahr
und
Pkw
[€]
Jahresfahrleistung [km]
Jahresvignette versch. Vignetten (10 Tage, 2 Monate, 1 Jahr)
Institut für Verkehrswesen 22 15.06.2015
Ergebnisse Mautbelastungen für verschiedene Haltergruppen
Im Hinblick auf das verfügbare Haushaltseinkommen Fahrleistungsbezogene Mautkosten steigen mit höheren HH-Einkommen
Im Hinblick auf das Alter des Pkw-Hauptnutzers Besonders Personen über 65 würden im Falle einer fahrleistungsbezo-genen Maut weniger zahlen
Lageparameter (Box Plot mit Median (Linie), oberen und unterem Quartil (Box)) für fahrleistungsabhängige Maut; Mittelwerte von allen Mautkostenmodellen
0
40
80
120
160
200
weniger als 999 €
1.000- 1.999 €
2.000- 2.999 €
3.000 € und mehr
Mau
tkos
ten
pro
Jahr
und
Pkw
[€]
verfügbares Haushaltseinkommen [€]
versch. Vignetten Jahresvignette
0
40
80
120
160
200
18-25Jahre
26-45Jahre
46-65Jahre
über 65 Jahre
Mau
tKos
ten
pro
Jahr
und
Pkw
[€]
Alter des Pkw-Hauptnutzers
Fahrleistungsbezogen
Institut für Verkehrswesen 23 15.06.2015
Ergebnisse Mautbelastungen für verschiedene Haltergruppen
Im Hinblick auf das Fahrzeug-segment Halter von Oberklasse-Pkw zahlen fast doppelt so viel fahrleistungsbezo-gene Gebühren wie Kleinwagenhalter
Im Hinblick auf das Alter des Pkws Fahrleistungsabhängige Mautkosten sinken mit steigenden Pkw-Alter
Lageparameter (Box Plot mit Median (Linie), oberen und unterem Quartil (Box)) für fahrleistungsabhängige Maut; Mittelwerte von allen Mautkostenmodellen
0
40
80
120
160
200
Kleinwagen Mittelklasse Oberklasse
Mau
tkos
ten
pro
Jahr
und
Pkw
[€]
Fahrzeugsegment
versch. Vignetten Jahresvignette
0
40
80
120
160
200
0-3 Jahre 4-6 Jahre 7-9 Jahre 10 Jahre undälter
Mau
tkos
ten
pro
Jahr
und
Pkw
[€]
Fahrzeugalter
Fahrleistungsbezogen
Institut für Verkehrswesen 24 15.06.2015
Agenda
Untersuchungsgegenstand und notwendiger Datenbedarf
Methodik CUMILE VALIDATE Kombination der beiden Modelle Mautbelastung unter verschiedenen Mautformen
Ergebnisse BAB-Nutzung Mautbelastung
Zusammenfassung und Ausblick
Institut für Verkehrswesen 25 15.06.2015
Zusammenfassung und Ausblick
BAB-Nutzungsintensitäten und Nutzungshäufigkeiten dürfen in der Mautdiskussion nicht außer Acht gelassen werden Verteilungseffekte unterschiedlicher Mautformen können mit dem vorgestellten Modell sehr gut analysiert werden Weitere Anwendungsfälle:
BAB-Nutzungsintensitäten an verschiedenen Wochentagen oder Kalendermonaten Nutzungsintensitäten unterschiedlicher Straßenkategorien Dimensionierung eines elektronischen Erfassungssystems (z.B. Anzahl On-Board-Units versus Anzahl gebuchter Einzelfahrten) Elektromobilität (Reichweitenproblematik, Ladeinfrastruktur) Substitutionspotenziale von Pkw durch neue Mobilitätskonzepte