FOR 2083:  Integrierte Planung im öffentlichen Verkehr

• Fachliche Zuordnung: Informatik, System- und Elektrotechnik ; Bauwesen und Architektur ; Mathematik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238487308

Der öffentliche Verkehr (ÖV) ist ein wesentlicher Bestandteil des Verkehrsangebots. Das Angebot im ÖV ist in Liniennetzplänen, Fahrplänen, (Fahrzeug-)Umlaufplänen und (Fahrer-)Dienstplänen dokumentiert. In der Planungspraxis werden diese einzelnen Pläne in der Regel sequentiell erstellt. Die Qualität der Pläne wird einzeln bewertet, eine planübergreifende Evaluierung der Qualität findet a priori nicht statt. An den zugrunde liegenden, meist komplexen Optimierungsproblemen forschen in jüngerer Zeit auch zahlreiche Arbeitsgruppen in der angewandten Mathematik und in der theoretischen Informatik.Das beantragte Projekt wird getragen von der Vision, den sequentiellen Prozess langfristig durch einen integrierten Planungsablauf zu ersetzen, um so ein kundenfreundliches und kostengünstiges ÖV-Angebot planen zu können. Dabei soll auch die Robustheit gegen Störungen mit einbezogen werden. Es sollen Methoden entwickelt werden, die eine solche integrierte Planung erlauben und insbesondere die folgenden drei, bisher unberücksichtigten Aspekte mit einbeziehen: -die integrierte Optimierung der bisher nur einzeln betrachteten aufeinanderfolgenden Planungsstufen, -die Routenplanung in multimodalen Netzen und die Integration realistischer Nachfragemodelle in die Optimierungsverfahren und -die Reaktion auf aktuell auftretende Störungen sowie die Entwicklung robuster Lösungen durch eine bereits in den Planungsprozess integrierte Betrachtung solcher Störungen im späteren Betriebsablauf.Die zur Realisierung dieser Ziele nötige Grundlagenforschung erfordert ein interdisziplinäres Verständnis, das die Funktionsweise von Verkehrssystemen, die Modellierung von Verkehrsangebot und Verkehrsnachfrage und die Konstruktion effizienter Optimierungsalgorithmen umfasst. Die Antragstellenden bilden ein interdisziplinäres Team, in das aus der angewandten Mathematik und der Informatik die erforderlichen Kompetenzen im Bereich der Optimierungsverfahren und von Seiten des Verkehrswesens die Kompetenzen in der Angebotsplanung und der Verkehrsnachfragemodellierung eingebracht werden. Aufbauend auf Ansätzen der diskreten Optimierung, des Algorithm Engineering und der Verkehrssimulation werden innovative Verfahren entstehen, die zu einem verbesserten Entwurfsprozess in der Verkehrsplanung führen. Die erzielten Fortschritte werden im Rahmen verschiedener Demonstratoren u.a. an einem großen realen Fallbeispiel deutlich gemacht. Neben diesen Leistungen im Verkehrswesen werden auch die anderen beteiligten Fachdisziplinen profitieren:Es werden neue Ansätze zur Optimierung mehrstufiger Entscheidungsprozesse entwickelt, die auch in anderen Domänen einsetzbar sein werden. Ebenso erwarten wir die Entwicklung eines für die integrierte Planung anwendbaren und auch über den ÖV hinaus tragfähigen Robustheitsbegriffes.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Algorithm Engineering für die integrierte multimodale Routenplanung (Antragstellerin Wagner, Dorothea )
• Algorithmen für mehrstufige Optimierungsprobleme: Integrierte Optimierung im öffentlichen Verkehr (Antragstellerin Schöbel, Anita )
• Dekompositionsalgorithmen für mehrstufige Optimierungsprobleme (Antragsteller Lübbecke, Marco )
• Koordinationsprojekt (Antragstellerin Schöbel, Anita )
• Kopplung von mathematischer Optimierung und stochastischer Simulation für eine robuste integrierte Umlauf- und Dienstplanung im öffentlichen Verkehr (Antragsteller Clausen, Uwe )
• Optimierung von Dispositionsmaßnahmen bei Störungen aus Fahrgastsicht (Antragsteller Müller-Hannemann, Matthias )
• Wirkungen eines ÖV-Angebots auf die Fahrgäste und die Betreiber (Antragsteller Friedrich, Markus )
• Wirkungen von Störungen auf Fahrgäste und Betriebsablauf – Modellierung der Reaktion von Betreibern und Fahrgästen auf Störungen (Antragsteller Vortisch, Peter )

• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Sprecherin: Professorin Dr. Anita Schöbel