Robuste integrierte Umlauf-, Tagesdienst- und Dienstreihenfolgeplanung im ÖPNV

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Natalia Kliewer; Professorin Dr. Lin Xie
• Fachliche Zuordnung: Accounting und Finance
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417192377

Dieser Antrag beschäftigt sich mit der operativen Planung in Verkehrsunternehmen, bestehend aus Umlaufplanung, Tagesdienstplanung und Dienstreihenfolgeplanung. In der Umlaufplanung werden die Umläufe, die die Servicefahrten und den Einsatzplan der Fahrzeuge beinhalten, generiert. Solche Umläufe werden in der Tagesdienstplanung in Dienststücke aufgeteilt und anschließend in der Dienstreihenfolgeplanung Fahrern zugewiesen. Diese drei Planungsschritte erfolgen in Forschung und Praxis sequentiell oder bestenfalls teilintegriert (zwei der drei Phasen werden simultan berücksichtigt oder iterativ gekoppelt). Ein solches Vorgehen kann ungültige Dienste bzw. Dienstreihenfolgen verursachen. Gegenwärtig liegen nur wenige Untersuchungen zur in diesem Projekt angestrebten integrierten operativen Planung vor. Ein entscheidender Grund hierfür ist, dass eine Angleichung an die längere Planungsperiode der Dienstreihenfolgeplanung die Komplexität für das Lösen der vorherigen zwei Phasen stark erhöht, da dann anstelle täglicher Umläufe und Dienste monatliche Ressourcenpläne für die Integration benötigt werden. Die Antragstellerinnen haben in ihrer bisherigen Forschung die Integration von Umlauf- und Dienstplanung sowie unterschiedliche Varianten der Dienstreihenfolgeplanung einzeln betrachtet. Nun soll im hiermit beantragten Projekt untersucht werden, unter welchen Rahmenbedingungen eine Integration der drei Phasen der operativen Planung sinnvoll ist und inwieweit integrierte Modelle realistischer praxisrelevanter Größe lösbar sind. Außerdem werden in Forschung und Praxis zunehmend robuste effiziente Pläne nachgefragt, bei denen während der Ausführung Fahrzeugumläufe und Fahrerdienste weitgehend tolerant gegenüber Verspätungen und Personalausfällen bleiben. Die bisher erforschten Aspekte der Robusten Effizienz für die (anonymen) Ressourceneinsatzpläne der Antragstellerinnen sollen ebenfalls in dem neuen, integrierten Ansatz berücksichtigt und erweitert werden. Das Projekt beinhaltet drei große Arbeitspakete: Modellierung, Lösungsansätze und Simulation sowie Pilotstudien. In dem ersten Arbeitspaket „Modellierung“ werden die Modelle (vorhandene/mit integriertem Ansatz/mit und ohne Robustheitsaspekte/mit und ohne Gleichförmigkeit der Einsatzpläne) systematisiert und klassifiziert. Außerdem werden Benchmark-Instanzen zu Testzwecken generiert (künstliche und reale). In dem zweiten Arbeitspaket „Lösungsansätze“ werden exakte Verfahren für den integrierten Ansatz und mehrere alternative Lösungsansätze (z.B: spezialisierte Heuristiken, Vereinfachungsmöglichkeiten der Modelle/Lösungsverfahren) erforscht. Schließlich wird im dritten Arbeitspaket ein Simulator mit Hilfe realer Datensätze von Unternehmen implementiert, um die Effizienz und Robustheit der aus unterschiedlichen, zuvor entwickelten Lösungsansätzen generierten Pläne zu testen. Zusätzlich wird eine empirische Untersuchung in Kooperation mit Praxispartnern durchgeführt und die Ergebnisse werden systematisiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen