Fairness und Effizienz in Fahrzeug-Routing-Problemen

• Antragsteller: Dr. Martin Aleksandrov
• Fachliche Zuordnung: Verkehrs- und Transportsysteme, Intelligenter und automatisierter Verkehr
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497791398

Betrachten wir kurz zwei praktische Anwendungen von Fahrzeug-Routing-Problemen (VRPs). Die erste Anwendung ist die geteilte Nutzung von subventionierten Fahrzeugen (SSVs). In Zeiten von COVID- 19 könnten SSVs helfen, die soziale Distanz im Vergleich zum öffentlichen Nahverkehr zu erhöhen. Darüber hinaus könnte eine zunehmende Nutzung von SSVs zu einem verringerten Einsatz von pendelnden Privat-PKWs führen, und somit zu verringerten CO2-Emissionen. Außerdem könnten sie uns helfen, die Pendlerbelastung im öffentlichen Verkehrsnetz zu verringern. Die zweite Anwendung sind genutzte autonome Fahrzeuge (SAVs). SAVs könnten unsere Straßen sicherer machen, z.b. weil sie absichtliche menschliche Regelverstöße verhindern können. Außerdem könnten sie die Mobilität von Menschen mit Beeinträchtigungen oder ohne Führerschein fördern. Mehr noch, sie könnten potenziell die Verantwortung der Fahrer eliminieren, ebenso wie Ausgaben und Kosten für Besitz und Wartung. Unser Projekt ist durch solche Anwendungen motiviert und wir wollen neuartige Forschungsfragen zum Thema VRPs adressieren.Insbesondere zielt das Projekt darauf ab, neuartige Fairness- und Effizienz-Algorithmen für (geteilte und/oder autonome) VRPs zu entwickeln. Zu diesem Zweck verfolgt das Projekt vier Hauptziele: (1) neue Modelle für VRPs zu entwerfen, die besser zu realen Szenarien in unseren überlasteten Städten passen, (2) neue Mechanismen für Fairness (z.B. Minimierung der maximalen Nutzerwartezeit) und Effizienz (z.B. Maximierung der minimalen Fahrzeugaufteilungsrate) zu explorieren, (3) diese Mechanismen dann mit verschiedenen Werkzeugen (Berechnungskomplexität, Fairness und Effizienz) theoretisch zu analysieren und (4) die Mechanismen anschliessend empirisch zu evaluieren anhand von VRP-Benchmarks. Für das Projekt werden wir gängige Konzepte aus der Matching-Theorie (z.B. Stabilität), der Social-Choice-Theorie (z.B. Preis von Fairness), der Berechenbarkeitstheorie (z.B. Karp-Reduzierbarkeit), der Ökonomie (z.B. Pareto-Optimalität), der Spieltheorie (z.B. Nash-Gleichgewichte) und der Verhaltenstheorie (z.B. Preis der Anarchie) an unser Modell anpassen. Aus dieser Perspektive wird das Projekt einen interdisziplinären Weg für neuartige Analysen von aufkommenden VRPs ebnen, indem es Konzepte aus all diesen Theoriebereichen integriert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien, Frankreich, Portugal
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Sabine Ammon; Professor Dr.-Ing. Christoph Benzmüller; Professorin Dr. Natalia Kliewer
• Kooperationspartner: Professor Pedro Barahona; Professor Dr. Phil Kilby; Professor Dr. Jerome Lang