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Digital Mobility Lab

Ziele

In den Zielen der Plattform wurden einerseits die Ziele des DML, andererseits aber auch die Bedeutung des Labors für Lehre sowie Forschung und Entwicklung erläutert. Wir führen die Ziele an dieser Stelle nochmals auf und ergänzen sie mit einigen uns wichtigen Punkten in Bezug auf Lehre und F&E:

Technologische Basis für F&E und Lehre

Einsatz in der Lehre

  • Die integrierende Software-Umgebung kommt in vielen Fachmodulen des Studiengangs Verkehrssysteme (SG VS) zum Einsatz. Sie schafft eine einheitliche Datenbasis (z.B. Daten des Gesamtverkehrsmodells des Kantons Zürich oder Geodaten), verbessert das Verständnis der Input-/Output-Daten zwischen den Anwendungen, bildet den «roten Faden» für die Studierenden über die gesamte Studiendauer und reduziert Doppelspurigkeiten bezüglich Inhalten.
  • Durch Nutzung der verschiedenen Komponenten des DML (siehe auch Lab-Struktur) können die Prozesse zwischen den in der Wertschöpfungskette des Mobilitätssystems involvierten Parteien, insbesondere der digital vernetzten Mobilitätdienstleister modelliert, analysiert und optimiert werden. Kooperationen zwischen den Parteien werden dabei über sogenannte Service Level Agreements (SLA) organisiert.
  • Der Einbezug des DML in den Unterricht stellt einen innovativen Lehransatz mit einer zentralen Laborplattform dar, welcher modul- und institutsübergreifend ist.

Einsatz in Forschung und Entwicklung

Struktur des Labors und Software-Tools

Labor-Struktur

Die nachfolgende Grafik veranschaulicht in vereinfachter Form, welche Planungs-, Simulations-, Optimierungs- und Bewertungsarbeiten mit welchen Software-Werkzeugen durchgeführt werden können und welche Beziehungen (meist via Datenaustausch) zwischen diesen Werkzeugen bestehen. Das DML ist in seiner aktuellen Version wie folgt strukturiert:

Aktuell eingesetzte Software-Werkzeuge

Den Nutzern (Studierende, Forschende) des Digital Mobility Labs stehen aktuell die folgenden etablierten Softwareanwendungen zur Verfügung:

PTV Visum

PTV Visum ist eines der weltweit führenden Software-Werkzeuge für die Verkehrsplanung, mit dem sich sowohl Netze des Individualverkehrs wie auch des öffentlichen Verkehrs zuverlässig abbilden und analysieren lassen. Hersteller des Tools ist die Firma PTV Planung Transport Verkehr AG in Karlsruhe. PTV Visum vereint Verkehrsanalysen, -prognosen und GIS-orientierte Datenverwaltung und bildet alle Verkehrsteilnehmer und ihre Interaktionen ab. Die Software findet insbesondere Einsatz in der ÖV-Angebotsplanung.

PTV Vissim

PTV Vissim ist eine weltweit etablierte und sehr leistungsfähige und flexible Verkehrssimulationssoftware, mit der sich komplexe Fahrzeuginteraktionen auf mikroskopischer Ebene simulieren lassen. Nachfrage, Angebot und Verhalten lassen sich detailgetreu modellieren und auch multimodale (d.h. verkehrsträgerübergreifende) Verkehrssysteme sowie Systeme von vernetzten, autonomen Fahrzeugen, inkl. MaaS, lassen sich damit effizient untersuchen. Die nahtlose Integration mit der Verkehrsplanungssoftware PTV Visum erlaubt die in der Praxis wichtige Verknüpfung von mikro- und makroskopischer Systemsicht.

OpenTrack

OpenTrack ist ein an der ETH Zürich entwickeltes leistungsfähiges und benutzerfreundliches Simulationsprogramm für verschiedene Rechnerplattformen, mit welchem sich komplexe Fragestellungen aus dem Bereich des Eisenbahnwesens lösen lassen. OpenTrack erlaubt die Modellierung, Simulation und Analyse unterschiedlicher Bahnsysteme und Zugsgattungen. Typische Fragestellungen für OpenTrack sind beispielsweise die Berechnung von Fahrzeiten, die Fahrplankonstruktion, Stabilitäts- und Machbarkeitsuntersuchungen von Fahrplänen oder der Nachweis von Infrastrukturbedarf.

Viriato

Das Fahrplan-Planungssystem Viriato von sma.software ist ein leistungsstarkes, integriertes Werkzeug zur Optimierung des Prozesses der Eisenbahnplanung. Es ist in zwei Versionen verfügbar (Enterprise und Standard), von denen im Digital Mobility Lab die Version Viriato Standard eingesetzt wird.

Viriato Standard deckt die Anforderungen der Bahnindustrie bestmöglich ab. Die Nutzung von weltweiten Best Practices sowie die systematische Integration des Feedbacks unserer Anwender ergeben ein System, das höchsten Anforderungen an Funktionalität und Zuverlässigkeit gerecht wird. sma.software ermöglicht grundsätzlich, das Produkt Viriato mit Ergebnissen aus Forschung und Entwicklung zu erweitern.

SimaPro

SimaPro ist die weltweit am meisten verkaufte Ökobilanz-Software mit Nutzern in über 80 Ländern. Mit SimaPro sind effiziente, verlässliche und qualitative hochwertige Analysen im Ökobilanzbereich möglich. Ein weiterer Vorteil ist die umfassende Auswahl an verfügbaren Sachbilanzdatenbanken (z.B. der ecoinvent-Datenbank) und Bewertungsmethoden. SimaPro erlaubt eine effiziente und transparente Bilanzierung von Prozessen und Dienstleistungen. Jeder einzelne Einheitsprozess kann analysiert und eine Substanz über den gesamten Lebenszyklus verfolgt werden.

AnyLogic

AnyLogic stellt eine einheitliche Plattform für eine Vielzahl von möglichen Fragestellungen im Bereich der dynamischen Modellierung und Simulation zur Verfügung. Mit AnyLogic können Anwender*innen verschiedenste Systeme und Prozesse aus Wirtschaft, Technik, Gesellschaft und Umwelt simulieren und untersuchen; von Fertigungslinien und Logistiksystemen, über Marketingkampagnen und gesellschaftliche Fragestellungen bis hin zu Verkehrssystemen (z.B. Fussgänger oder Strassenverkehr). Eine Stärke von AnyLogic ist, dass damit eine Umgebung für die sogenannte Multimethoden-Modellierung bereitgestellt wird. Damit können Modelle mit drei modernen Simulationsmethoden entwickelt und untersucht werden: Ereignisorientierte Methode (Discrete Event Systems), Agentenbasierte Modellierung (Agent-Based Modelling) und Systemdynamik (System Dynamics).

LinTim

LinTim ist ein wissenschaftlicher Software-Werkzeugkasten, der sich seit 2007 in der Entwicklung befindet und die Möglichkeit bietet, die verschiedenen Planungsschritte im öffentlichen Verkehr zu lösen. Obwohl sich der Name ursprünglich von "Lineplanning and Timetabling" ableitet, sind die verfügbaren Funktionen weit über diesen Umfang hinaus gewachsen. Derzeit implementiert sind u.a. Algorithmen für die Linienplanung, die Fahrplanerstellung, das Verspätungsmanagement und den Umlauf von Fahrzeugen. Die Integration in eine gemeinsame Umgebung ermöglicht es, die gegenseitige Beeinflussung der Planungsschritte zu analysieren und grafisch darzustellen. So können Lösungseigenschaften gefunden werden, die bei klassischen Ansätzen unsichtbar gewesen wären. Die gewonnenen Ergebnisse können genutzt werden, um z.B. bereits die Linien so zu planen, dass ein guter Fahrplan entsteht, oder um Fahrpläne zu planen, die robust gegen Verspätungen sind.

Lab Manager

  Claudio Gomez

Claudio Gomez

ZHAW School of Engineering
Forschungsschwerpunkt Transport and Traffic Engineering
Rosenstrasse 3
8400 Winterthur

+41 (0) 58 934 65 64
claudio.gomez@zhaw.ch

ICT-System-Administrator

  Michael Brunner

Michael Brunner

ZHAW School of Engineering
Technikumstrasse 9
8400 Winterthur

+41 (0) 58 934 75 95
michael.brunner@zhaw.ch

DML-Team