Optimierungsverfahren bei Disposition und Fahrplanerstellung im Eisenbahnwesen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes wurde untersucht, inwieweit mathemische Optimierungsverfahren zur Verbesserung der Disposition und Fahrplanerstellung im Eisenbahnbereich eingesetzt werden können. Dazu wurden die Anforderungen und Randbedingungen der beiden Prozesse analysiert und darauf aufbauend die Verfahren OptDis und OptKon entwickelt. Beide Verfahren haben einen gemeinsamen Lösungskern, welcher auf dem in vielen Bereichen bereits erfolgreich eingesetzten Konzept der gemischt-ganzzahligen linearen Programmierung basiert. Das Verfahren OptDis kann in bestehende Dispositionssysteme integriert werden, um die Mitarbeiter beim Störungsmanagement zu unterstützen. Es erkennt selbstständig, wenn ein Zug aufgrund von Störungen und Verspätungen andere Züge behindern wird und schlägt geeignete Gegenmaßnahmen vor. Auf diese Weise hilft das Verfahren dabei, die Gesamtpünktlichkeit der Bahn zu erhöhen. OptKon kann zur Feinkonstruktion von Fahrplänen auf Basis einer Grobplanung genutzt werden. Die gegebene Grobplanung gibt in etwas vor, wann welcher Zug wo verkehren soll. Auf Basis dieser Vorgaben berechnet OptKon für jeden Zug einen exakten Pfad durch das Eisenbahnnetz. Es stellt dabei sicher, dass die Route technisch fahrbar ist und sich die geplanten Züge im störungsfreien Fall nicht gegenseitig behindern. Zusätzlich werden möglichst viele Reserven eingeplant, welche im Störungsfall zur Erhöhung der Pünktlichkeit genutzt werden können. Zur Verfahrensevaluierung wurde die Simulationsumgebung LUKS-D geschaffen. Die Anwendung bildet die Eisenbahnwelt mit ihren speziellen Eigenschaften detailliert im Rechner ab und erlaubt daher eine realitätsnahe Analyse der entwickelten Verfahren. Von mehreren Eisenbahnunternehmen wurden reale Infrastruktur- und Fahrplandaten zur Verfügung gestellt. Mit Hilfe dieser Daten konnte mittels LUKS-D-Simulationen die Effektivität und Praxistauglichkeit der Verfahren gezeigt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Unterstützung der Fahrplanfeinkonstruktion mit Optimierungsverfahren. In: ETR Eisenbahntechnische Rundschau 64 (3), 16-19, 2015
Weymann, F.; Nießen, N.
- Verbesserung der Disposition des Eisenbahnbetriebs durch innovative Optimierungsverfahren. In: ZEV Rail 139 (2015): 82-89
Weymann, F.; Nießen, N.
