Integration von aggregierten und anfragebasierten Nachfragedaten in Planung und Betrieb linienbasierter semi-flexibler öffentlicher Verkehrssysteme

• Antragstellerin: Professorin Dr. Marie Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Operations Management und BWL-spezifische Wirtschaftsinformatik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566982931

45% der transportbedingten Treibhausgasemissionen werden weltweit durch straßengebundenen Passagiertransport verursacht. Durch das Zusammenfassen von Passagierwegen trägt der öffentliche Verkehr zu einer Emissionsreduzierung bei. Außerdem bietet ein guter öffentlicher Verkehr attraktive, verlässliche und inklusive Mobilitätsoptionen, erfüllt so die Mobilitätsbedürfnisse der Menschen und ermöglicht gesellschaftliche Teilhabe. Öffentlicher Verkehr ist dort besonders effizient, wo viele Menschen reisen möchten. In Situationen mit geringer Nachfrage ergeben sich oft Ineffizienzen: Wenn trotz geringer Nachfrage hochfrequente Dienste angeboten werden, wird vorhandene Kapazität sehr schlecht ausgenutzt, teilweise fahren die Fahrzeuge leer und verursachen dann im Vergleich zum Individualverkehr sogar mehr Emissionen. Wo Frequenzen herabgesetzt werden, wird die Servicequalität schlechter, oft in einem Ausmaß, das Reisende (wenn möglich) aufs Auto ausweichen lässt. Dieser Effizienzunterschied führt zu einer hohen Ungleichheit zwischen Mobilitätsoptionen in städtischen und ländlichen Regionen. In diesem Projekt schlagen wir neue Optimierungsansätze für den nachfragezentrierten Betrieb von öffentlichen Verkehrssystemen in Regionen mit geringer bis mittlerer Nachfrage vor und wollen so zu einer inklusiveren, gerechteren, und nachhaltigeren Mobilität beitragen. Wenn es um die zeitlichen Organisation von Passagiertransportsystemen geht, können wir zwei Ansätzen unterscheiden: reguläre Dienste bedienen festgelegte Stracken basierend auf festgelegten Fahrplänen oder Soll-Abständen zwischen Fahrzeugen. Anfragenbasierte Dienste werden dagegen immer wieder neu, basierend auf konkreten Reiseanfragen geplant. Die in der Literatur für die beiden Ansätze verwendeten Optimierungsmodelle unterscheiden sich in wesentlichen Aspekten: im Umfang der berücksichtigten Entscheidungen, dem Modellieren von Passagierreisen, der Kapazitätsmodellierung, und der Berechnung von Performanzkriterien. Viele dieser Unterschiede lassen sich auf die unterschiedliche Datenbasis zurückführen: während reguläre Dienste zeitlich aggregierte Nachfragedaten zur Planung nutzen, planen anfragenbasierte Dienste basierend auf individuelle Anfragen. In diesem Projekt untersuchen wir zunächst optimale Bedienstrategien für beide Ansätze, bevor wir sie in einem Ansatz kombinieren, der die Vorteile beider Denkweisen vereint. Dabei betrachten wir hauptsächlich linienbasierte semi-flexible Transportsysteme, bei denen eine (Bus-)Linie als Basisvorliegt, Haltestellen bei der Bedienung jedoch ausgelassen werden können. Die Optimierungsprobleme werden zunächst, unter Annahme vollständiger Information, als ganzzahlige lineare Programme modelliert, es werden geeignete Lösungsverfahren entwickelt. In späteren Arbeitspaketen werden beide Paradigmen zusammengeführt um Lösungsansätze für das Problem unter Annahme dynamisch eingehender Transportanfragen zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen