Title (deu)
Green Routing
Vehicle Routing mit gemischten Flotten und innerstädtlichen Mautzonen - Kosten vs. Emissionen
Parallel title (eng)
Green routing
vehicle routing with mixed fleets and urban toll zones - costs vs. emissions
Author
Maja Gajda
Advisor
Jan Fabian Ehmke
Assessor
Jan Fabian Ehmke
Abstract (deu)
Das Ziel der Europäischen Union ist es, bis zum Jahr 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Um diesem Ziel näherzukommen, wird ab 2035 ein Verkaufsverbot für neue Pkw und leichte Nutzfahrzeuge mit Verbrennungsmotor in Kraft treten. Um den Übergang zu emissionsfreien Fahrzeugen sowohl für Privatpersonen als auch für Unternehmen zu erleichtern, haben das Europäische Parlament und die Mitgliedstaaten eine Reihe von Maßnahmen eingeführt – darunter Steuererleichterungen und Förderprogramme für den Erwerb von Elektrofahrzeugen im privaten wie auch im gewerblichen Bereich (European Commission, 2024). Mit dem fortschreitenden Urbanisierungsgrad und den steigenden Anforderungen an emissionsarme Logistiklösungen verändert sich die Zusammensetzung von Fahrzeugflotten zunehmend. Vor diesem Hintergrund geht die vorliegende Arbeit mehreren zentralen Fragestellungen nach. Erstens wird untersucht, ob die Betriebskosten einer rein elektrischen Flotte im städtischen Raum – unter der Annahme eines innerstädtischen Mautsystems – tatsächlich niedriger ausfallen als bei einer konventionellen Dieselflotte. Zweitens steht die Analyse der ökonomisch effizientesten Flottenzusammensetzung im Vordergrund: Es wird bewertet, ob eine homogene Flotte (bestehend ausschließlich aus Diesel- oder Elektrofahrzeugen) oder eine gemischte Flotte unter städtischen Rahmenbedingungen kostengünstiger ist. Drittens wird der Frage nachgegangen, inwieweit sich durch die Wahl einer wirtschaftlich optimalen Flottenkonfiguration auch eine signifikante Reduktion der CO₂-Emissionen im Vergleich zu einem Szenario ohne urbane Maut erzielen lässt. Ein Mixed Fleet Vehicle Routing Problem, das auf den Arbeiten von Goecke & Schneider (2015) sowie Mohammadbagher & Torabi (2022) basiert, wurde modifiziert und um einen neuen Variantenansatz erweitert, der die Einführung urbaner Mautgebühren berücksichtigt. Dieses Mixed Fleet Vehicle Routing Problem with Congestion Prices (MFVRPCP) wurde im FICO Xpress Mosel Solver implementiert. Dabei wurden fiktive innerstädtische Mautkosten für Wien modelliert und reale Daten von 46 Kunden, die in verschiedenen Wiener Bezirken ansässig sind, verwendet. Im Rahmen dieser Modellierung wurden verschiedene Szenarien simuliert und vergleichend analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass gemischte Flotten – insbesondere bei gezielter Optimierung der Fahrzeugdisposition und Ladeinfrastruktur – sowohl aus ökonomischer als auch aus ökologischer Perspektive vorteilhaft sein können. Darüber hinaus lässt sich feststellen, dass urbane Mautsysteme einen relevanten steuernden Einfluss ausüben und als wirkungsvolles Instrument zur Förderung nachhaltigerer Flottenstrukturen dienen können.
Abstract (eng)
By 2050, the European Union wants to be climate neutral. The sale of new passenger automobiles and light commercial vehicles with internal combustion engines will be prohibited started in 2035 as part of this goal. To facilitate the transition to zero-emission vehicles for both private individuals and businesses, the European Parliament and member states have introduced a range of supportive measures, including tax incentives and subsidies for the purchase of electric vehicles for both personal and commercial use (European Commission, 2024). With increasing urbanization and growing demands for low-emission logistics solutions, the composition of vehicle fleets is undergoing a transformation. Against this backdrop, the present thesis addresses several central research questions. First, it investigates whether the operating costs of a fully electric fleet in an urban environment, assuming the implementation of a congestion charge, are indeed lower than those of a conventional diesel fleet. Second, it evaluates the economically most efficient fleet composition under urban conditions, assessing whether a homogeneous fleet (consisting exclusively of diesel or electric vehicles) or a mixed fleet offers greater cost-efficiency. Third, it examines the extent to which selecting an economically optimal fleet configuration can also lead to a significant reduction in CO₂ emissions compared to a scenario without urban tolls. A Mixed Fleet Vehicle Routing Problem, based on the models developed by Goecke & Schneider (2015) and Mohammadbagher & Torabi (2022), was adapted and extended to incorporate urban congestion charges. This modified version, termed the Mixed Fleet Vehicle Routing Problem with Congestion Prices (MFVRPCP), was implemented using the FICO Xpress Mosel Solver. The model includes hypothetical congestion fees for the city of Vienna and uses real-world data from 46 customers located across different districts of the city. Various scenarios were simulated and comparatively analyzed within the modeling framework. The results indicate that mixed fleets can be advantageous both economically and ecologically, especially when vehicle allocation and charging infrastructure are strategically optimized. Furthermore, the findings suggest that urban congestion pricing can serve as an effective policy instrument to promote more sustainable fleet structures.
Keywords (deu)
Green RoutingMixed Fleet Vehicle Routing ProblemMFVRPCPUrban Toll ZonesCongestion Pricinginnerstädtliche Mautzonen
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
99 Seiten : Illustrationen
Number of pages
99
Study plan
Masterstudium Betriebswirtschaft
[UA]
[066]
[915]
Association (deu)
Title (deu)
Green Routing
Vehicle Routing mit gemischten Flotten und innerstädtlichen Mautzonen - Kosten vs. Emissionen
Parallel title (eng)
Green routing
vehicle routing with mixed fleets and urban toll zones - costs vs. emissions
Author
Maja Gajda
Abstract (deu)
Das Ziel der Europäischen Union ist es, bis zum Jahr 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Um diesem Ziel näherzukommen, wird ab 2035 ein Verkaufsverbot für neue Pkw und leichte Nutzfahrzeuge mit Verbrennungsmotor in Kraft treten. Um den Übergang zu emissionsfreien Fahrzeugen sowohl für Privatpersonen als auch für Unternehmen zu erleichtern, haben das Europäische Parlament und die Mitgliedstaaten eine Reihe von Maßnahmen eingeführt – darunter Steuererleichterungen und Förderprogramme für den Erwerb von Elektrofahrzeugen im privaten wie auch im gewerblichen Bereich (European Commission, 2024). Mit dem fortschreitenden Urbanisierungsgrad und den steigenden Anforderungen an emissionsarme Logistiklösungen verändert sich die Zusammensetzung von Fahrzeugflotten zunehmend. Vor diesem Hintergrund geht die vorliegende Arbeit mehreren zentralen Fragestellungen nach. Erstens wird untersucht, ob die Betriebskosten einer rein elektrischen Flotte im städtischen Raum – unter der Annahme eines innerstädtischen Mautsystems – tatsächlich niedriger ausfallen als bei einer konventionellen Dieselflotte. Zweitens steht die Analyse der ökonomisch effizientesten Flottenzusammensetzung im Vordergrund: Es wird bewertet, ob eine homogene Flotte (bestehend ausschließlich aus Diesel- oder Elektrofahrzeugen) oder eine gemischte Flotte unter städtischen Rahmenbedingungen kostengünstiger ist. Drittens wird der Frage nachgegangen, inwieweit sich durch die Wahl einer wirtschaftlich optimalen Flottenkonfiguration auch eine signifikante Reduktion der CO₂-Emissionen im Vergleich zu einem Szenario ohne urbane Maut erzielen lässt. Ein Mixed Fleet Vehicle Routing Problem, das auf den Arbeiten von Goecke & Schneider (2015) sowie Mohammadbagher & Torabi (2022) basiert, wurde modifiziert und um einen neuen Variantenansatz erweitert, der die Einführung urbaner Mautgebühren berücksichtigt. Dieses Mixed Fleet Vehicle Routing Problem with Congestion Prices (MFVRPCP) wurde im FICO Xpress Mosel Solver implementiert. Dabei wurden fiktive innerstädtische Mautkosten für Wien modelliert und reale Daten von 46 Kunden, die in verschiedenen Wiener Bezirken ansässig sind, verwendet. Im Rahmen dieser Modellierung wurden verschiedene Szenarien simuliert und vergleichend analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass gemischte Flotten – insbesondere bei gezielter Optimierung der Fahrzeugdisposition und Ladeinfrastruktur – sowohl aus ökonomischer als auch aus ökologischer Perspektive vorteilhaft sein können. Darüber hinaus lässt sich feststellen, dass urbane Mautsysteme einen relevanten steuernden Einfluss ausüben und als wirkungsvolles Instrument zur Förderung nachhaltigerer Flottenstrukturen dienen können.
Abstract (eng)
By 2050, the European Union wants to be climate neutral. The sale of new passenger automobiles and light commercial vehicles with internal combustion engines will be prohibited started in 2035 as part of this goal. To facilitate the transition to zero-emission vehicles for both private individuals and businesses, the European Parliament and member states have introduced a range of supportive measures, including tax incentives and subsidies for the purchase of electric vehicles for both personal and commercial use (European Commission, 2024). With increasing urbanization and growing demands for low-emission logistics solutions, the composition of vehicle fleets is undergoing a transformation. Against this backdrop, the present thesis addresses several central research questions. First, it investigates whether the operating costs of a fully electric fleet in an urban environment, assuming the implementation of a congestion charge, are indeed lower than those of a conventional diesel fleet. Second, it evaluates the economically most efficient fleet composition under urban conditions, assessing whether a homogeneous fleet (consisting exclusively of diesel or electric vehicles) or a mixed fleet offers greater cost-efficiency. Third, it examines the extent to which selecting an economically optimal fleet configuration can also lead to a significant reduction in CO₂ emissions compared to a scenario without urban tolls. A Mixed Fleet Vehicle Routing Problem, based on the models developed by Goecke & Schneider (2015) and Mohammadbagher & Torabi (2022), was adapted and extended to incorporate urban congestion charges. This modified version, termed the Mixed Fleet Vehicle Routing Problem with Congestion Prices (MFVRPCP), was implemented using the FICO Xpress Mosel Solver. The model includes hypothetical congestion fees for the city of Vienna and uses real-world data from 46 customers located across different districts of the city. Various scenarios were simulated and comparatively analyzed within the modeling framework. The results indicate that mixed fleets can be advantageous both economically and ecologically, especially when vehicle allocation and charging infrastructure are strategically optimized. Furthermore, the findings suggest that urban congestion pricing can serve as an effective policy instrument to promote more sustainable fleet structures.
Keywords (deu)
Green RoutingMixed Fleet Vehicle Routing ProblemMFVRPCPUrban Toll ZonesCongestion Pricinginnerstädtliche Mautzonen
Subject (deu)
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Number of pages
99
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