Kopplung von mathematischer Optimierung und stochastischer Simulation für eine robuste integrierte Umlauf- und Dienstplanung im öffentlichen Verkehr

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Clausen
• Fachliche Zuordnung: Verkehrs- und Transportsysteme, Intelligenter und automatisierter Verkehr
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238487308

Als Teil der Forschergruppe "Integrierte Planung im öffentlichen Verkehr" behandelt dieses Teilprojekt die Kopplung von mathematischer Optimierung und stochastischer Simulation für eine robuste integrierte Umlauf- und Dienstplanung im öffentlichen Verkehr. Die Ziele des Teilprojekts lassen sich dabei in zwei Arten von Zielen unterscheiden. Aus übergeordneter Problemsicht sollen robuste Pläne für die Umlauf- und Dienstplanung erzeugt werden. Aus methodischer Sicht sollen Modelle und Lösungsansätze entwickelt werden, die eine integrierte Umlauf- und Dienstplanung im öffentlichen Verkehr unter Berücksichtigung von potentiell auftretenden Störungen im Betrieb ermöglichen. Hier liegt der methodische Schwerpunkt auf der Entwicklung eines iterativen Verfahrens, welches die mathematische Optimierung mit der Simulation koppelt, um robuste Pläne zu erzeugen. Die ereignisgesteuerte Simulation ist in der Lage, logistische Systeme mit einem hohen Detailierungsrad und stochastischen Prozessen sehr realitätsnah abzubilden. Allerdings kann sie Entscheidungen erfahrungsgemäß nur sehr aufwändig durch die Bewertung und den Vergleich verschiedener Szenarien treffen. Umgekehrt besitzt die mathematische Optimierung die Fähigkeit, eine Vielzahl an Entscheidungen zur Lösung eines verkehrslogistischen Problems zu treffen. Aufgrund der hohen Komplexität lassen sich logistische Probleme realistischer Größe jedoch nur mit einem niedrigeren Detaillierungsgrad und ohne stochastische Aspekte gut modellieren und lösen. Mit diesem Vorhaben soll so nicht nur ein wertvoller Beitrag zur Schließung der aktuell existierenden wissenschaftlich-methodischen Lücke im Bereich kombinierter Simulations- und Optimierungsansätze geleistet werden. Vielmehr soll über den betrachteten Anwendungsfall auch der konkrete praktische Nutzen für eine integrierte Planung im öffentlichen Verkehr nachgewiesen werden, der über die Ausnutzung der komplementären Stärken der beiden Methoden Simulation und Optimierung generiert werden kann und letztendlich zu besseren Ergebnissen führt als es eine der beiden Methoden für sich alleine könnte.Eine Zusammenarbeit mit anderen Teilprojekten der Forschergruppe erfolgt insbesondere in den Bereichen angrenzender Planungsstufen (z.B. Fahrplanung), der Algorithmenentwicklung (Dekomposition) sowie der Analyse und Bewertung von Robustheit.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2083: Integrierte Planung im öffentlichen Verkehr