Optimierung der Containerabfertigung in Umschlagbahnhöfen

• Antragsteller: Professor Dr. Nils Boysen; Professor Dr. Erwin Pesch
• Fachliche Zuordnung: Accounting und Finance
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 141743798

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Trotz umfangreicher Förderungsmaßnahmen des intermodalen Containertransports ist in vielen Regionen der Welt das Güterverkehrsaufkommen immer noch deutlich in Richtung des Lkw-Transports verschoben. Als Gründe für die beherrschende Stellung des Transportmediums „Straße“ werden sowohl die höhere Flexibilität und Zuverlässigkeit als auch die größere Durchschnittsgeschwindigkeit angeführt. So leidet der Bahntransport an einer Verspätungsquote im Güterverkehr von 47% und einer durchschnittlichen Transportgeschwindigkeit, die je nach Schätzung mit lediglich 7 und 10 km/h angesetzt wird. Obwohl in den letzten Jahrzehnten durch die vermehrte Ablösung traditioneller Verschiebebahnhöfe hin zu modernen, krangestützten Umschlagbahnhöfen einiges für die Beschleunigung der Containerabfertigung und damit auch die durchschnittliche Transportgeschwindigkeit der Güterzüge erreicht wurde, besteht noch erheblicher Optimierungsbedarf. Standen bisher vor allem die technischen Systemkomponenten von Umschlagbahnhöfen im Vordergrund des wissenschaftlichen Interesses, so verspricht insbesondere ein gut aufeinander abgestimmtes Zusammenspiel der Ressourcen bei der Containerabfertigung zukünftig eine weitere Effizienzsteigerung. Ziel des hier referierten Projektes war die Entwicklung mathematischer Modelle und Optimierungsverfahren für einen effizienten Containerumschlag in krangestützten Umschlagbahnhöfen. Ein Gegenstand des Projektes war zunächst die Strukturierung des Forschungsgebietes. Einige elementare Planungsprobleme in Umschlagbahnhöfen waren bisher noch nicht in der wissenschaftlichen Literatur behandelt worden, so dass diese in unseren Aufsatzprojekten erstmalig definiert und vorgestellt wurden. In drei Übersichtsartikeln wurde darüber hinaus der Status-quo der bisherigen Forschung erfasst und zukünftiger Forschungsbedarf definiert. Weiterhin wurden leistungsfähige Algorithmen für elementare Planungsprobleme entwickelt und in computergestützten Tests untersucht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 2011. Scheduling freight trains in rail-rail transshipment yards. Transportation Science 45, 199-211
  Boysen, N.; Jaehn, F.; Pesch, E.
  
• 2012. Determining crane areas for balancing workload among interfering and non-interfering cranes. Naval Research Logistics 59, 656-662
  Boysen, N.; Emde, S.; Fliedner, M.
  
• 2012. How to park freight trains on rail-rail transshipment yards: The train location problem. OR Spectrum 34, 535-561
  Kellner, M.; Boysen, N.; Fliedner, M.
  
• 2012. New bounds and algorithms for the transshipment yard scheduling problem. Journal of Scheduling 15, 499-511
  Boysen, N.; Jaehn, F.; Pesch, E.
  
• 2012. Packing chained items in aligned bins with applications to container transshipment and project scheduling. Mathematical Methods of Operations Research 75, 305-326
  Briskorn, D.; Fliedner, M.
  
• 2012. Shunting yard operations: Theoretical aspects and applications. European Journal of Operational Research 220, 1-14
  Boysen, N.; Fliedner, M.; Jaehn, F.; Pesch, E.
  
• 2013. A Lagrangian lower bound for the container transshipment problem at a railway hub for a fast branch-and-bound algorithm. Journal of the Operational Research Society 64, 1614–1621
  Barketau, M.; Kopfer, H.; Pesch, E.
  
• 2013. A survey on container processing in railway yards. Transportation Science 47, 312-329
  Boysen, N.; Fliedner, M.; Jaehn, F.; Pesch, E.
  
• 2013. New bounds and constraint propagation techniques for the clique partitioning problem. Discrete Applied Mathematics 161, 2025 - 2037
  Jaehn, F; Pesch, E.
  
• 2013. Scheduling train loading with straddle carriers in container yards. Journal of the Operational Research Society 64, 1841-1850
  Boysen, N.; Emde, S.; Fliedner, M.
  
• 2014. A branch-and-bound algorithm for the acyclic partitioning problem. Computers & Operations Research 41, 174 – 184
  Nossack, J.; Pesch, E.
  
• 2013. RMG vs. DRMG: An evaluation of different crane configurations in intermodal transshipment yards. EURO Journal on Transportation and Logistics, September 2015, Volume 4, Issue 3, pp 355–377
  Kellner, M.; Boysen, N.