SBB-Forschungsfonds 'Automatisierte Fahrplanplanung'
Entwicklung eines Prototyps für die Automatisierte Generierung von Fahrplanszenarien, die von der 'Service Intention' vorgegeben werden

Auf einen Blick
- Projektleiter/in : Dr. Reimond Matthias Wüst
- Co-Projektleiter/in : Dr. Stephan Bütikofer, Albert Steiner
- Projektteam : Severin Ess, Claudio Gomez
- Projektvolumen : CHF 12'000
- Projektstatus : abgeschlossen
- Drittmittelgeber : Öffentliche Hand (ohne Bund) (Schweizerische Bundesbahnen SBB / SBB-Forschungsfonds)
- Projektpartner : SmartRail 4.0, SBB TMS-PAS
- Kontaktperson : Reimond Matthias Wüst
Beschreibung
In den nächsten 5 bis 10 Jahren wird der öffentliche Verkehr in
der Schweiz sowie in anderen europäischen Ländern technologisch und
organisatorisch stark verändert. Es werden jedoch auch Änderungen
auf Kundenseite stattfinden, die zu unterschiedlichem
Mobilitätsverhalten und Nachfrageverhalten führen. Diese Änderungen
führen zu zusätzlichen Herausforderungen für Transportdienstleister
in privaten und öffentlichen Bereichen. Die Zeit bis zur
Inbetriebnahme eines Fahrplanangebots wird ein entscheidender
Erfolgsfaktor sein, und es ist unnötig zu erwähnen, dass aufgrund
dieser Faktoren die Geschwindigkeit und Flexibilität der
Geschäftsprozesse sowohl im Güterverkehr als auch im
Personenverkehr erheblich gesteigert werden muss.
Innerhalb der Bahnwertschöpfungskette (Streckenplanung,
Fahrplanerstellung, Fahrzeugterminierung etc.) ist die Abstimmung
der einzelnen Planungsschritte ein wesentlicher Erfolgsfaktor. Die
SBB als führender Dienstleister im öffentlichen Verkehr in der
Schweiz hat diese Herausforderung erkannt und gemeinsam mit
verschiedenen Partnern das Strategieprojekt Smart Rail 4.0
initiiert. Die ZHAW und insbesondere das Institut für Datenanalyse
und Prozessdesign (IDP) der School of Engineering wollen an diesem
Transformationsprozess teilnehmen und mit Forschungs- und
Bildungsaktivitäten beitragen. Die IDP-Forschung zielt daher darauf
ab, akademisches und wissenschaftliches Know-how in die praktische
Anwendbarkeit umzuwandeln. In einem ersten Schritt betrifft dies
direkt die aktuellen Projektaktivitäten von Smart Rail 4.0 TMS-PAS,
die sich auf Timeta-Bling-Fragen konzentrieren.
Das IDP-Projektteam betrachtet die Integration der Linienplanung
und des Zeitplans als entscheidend für praktische Anwendungen. Um
diesem aktuellen Forschungsprojekt zu begegnen, stellen wir ein
Anwendungskonzept vor, das die Integration dieser beiden
wesentlichen Prozessschritte in die Wertschöpfungskette des
Transportdienstes ermöglicht. Obwohl sich aus unseren Recherchen
herausstellt, dass die technischen Voraussetzungen für die
Integration des Prozesses erfüllt werden können, müssen Regeln und
Bedingungen für eine engere Zusammenarbeit der beteiligten
Geschäftsbereiche, der Zugbetreiber und des Infrastrukturbetreibers
bestehen verbessert und genauer ausgearbeitet werden.
Neben einem detaillierten Anwendungskonzept mit Anwendungsfällen
für den Zeitplanungsprozess schlagen wir eine Methodik für die
computergestützte Zeitplanerstellung vor, die auf dem zentralen
Planungsobjekt basiert, das als "Service Intention" bezeichnet
wird. Die Service-Intention kann verwendet werden, um den Zeitplan
anhand einer "progressiven Machbarkeitsbewertung", die in der
Praxis gefordert wird, iterativ zu entwickeln.
Unser vorgeschlagenes Modell basiert auf der "Track-Choice" - und
der "Line-Rotation" -Erweiterung der allgemein bekannten Methode
zur Erzeugung periodischer Ereigniszeitpläne ("PESP"). Die
Erweiterung nutzt die Darstellung der Gleisinfrastruktur, die auch
im Streckenplanungs- und Fahrplansystem Viriato verwendet wird.
Dieses System wird von Planern und Betreibern des öffentlichen
Verkehrs in großem Umfang eingesetzt. Mit Hilfe von Viriato ist es
relativ einfach, das Fahrplan-Planungsproblem detailiert zu
konfigurieren. Andererseits ist der Detaillierungsgrad der
betrachteten Daten gering genug, um praktische Zeitplanungsprobleme
realistischer Größe algorithmisch zu lösen.
Unter Berücksichtigung der technischen und betrieblichen
Einschränkungen, die durch Fahrzeug-, Stations- und
Streckentopologiedaten einerseits und durch ein gegebenes
Linienkonzept definierte kommerzielle Anforderungen andererseits
gegeben werden, erzeugt das vorgestellte Verfahren periodische
Zeitpläne einschließlich der Zuordnung von Eisenbahngleisen. Im
ersten Schritt repräsentiert die standardisierte Datenstruktur
„Service Intention“ das Linienkonzept aus Zugtrassen und
Frequenzen. Durch die Nutzung infrastrukturbasierter
Gleiskapazitäten können wir auch die Machbarkeit des gegebenen
Linienkonzeptes beurteilen. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren
die Behandlung temporärer Ressourceneinschränkungen (z. B.
verursacht durch Baustellen oder Betriebsstörungen). Um die
Qualität des daraus resultierenden Fahrplans zu bewerten, stellen
wir einen Rahmen für die Qualitätsmessung vor, der den Komfort der
Kunden (in Bezug auf die Reisezeit bis zum Ende) sowie die
Anforderungen an die Betriebsstabilität (in Bezug auf
Verzögerungsempfindlichkeit und kritische Beziehungen)
berücksichtigt.
Publikationen
-
Wüst, Raimond; Bütikofer, Stephan; Ess, Severin; Gomez, Claudio; Steiner, Albert; Laumanns, Marco; Szabo, Jacint,
2019.
In:
Peterson, Anders; Joborn, Martin; Bohlin, Markus, Hrsg.,
RailNorrköping 2019.
8th International Conference on Railway Operations Modelling and Analysis, Norrköping, Sweden, 17-20 June 2019.
Linköping:
Linköping University Electronic Press.
S. 1140-1157.
Linköping Electronic Conference Proceedings ; 69.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-18282
-
Bütikofer, Stephan; Wüst, Raimond Matthias; Ess, Severin,
2019.
Periodic timetabling with flexibility based on a mesoscopic topology.
In:
Annual International Conference of the German Operations Research Society (GOR), Dresden, Germany, 4-6 September 2019.
-
Wüst, Raimond; Bütikofer, Stephan; Ess, Severin; Gomez, Claudio; Steiner, Albert; Laumanns, Marco; Szabo, Jacint,
2019.
In:
Operations Research Proceedings 2018.
OR2018, Operations Research Conference, Brussels, Belgium, 12-14 September 2018.
Cham:
Springer.
S. 571-578.
Operations Research Proceedings.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/978-3-030-18500-8_71
-
Wüst, Raimond Matthias; Bütikofer, Stephan; Ess, Severin; Gomez, Claudio; Steiner, Albert; Laumanns, Marco; Szabo, Jacint,
2019.
In:
8th International Conference on Railway Operations Modelling and Analysis (ICROMA), Norrköping, Sweden, 17-20 June 2019.
-
Bütikofer, Stephan; Köchli, Joël; Frick, Kevin; Weber, Christoph,
2019.
Automatisierte Linienplanung im öffentlichen Verkehr.
Eisenbahntechnische Rundschau.
19(4), S. 68-72.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-17897
-
Wüst, Raimond; Gomez, Claudio; Ess, Severin; Steiner, Albert; Bütikofer, Stephan,
2018.
St. Gallen:
SBB Forschungsfonds HSG.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-18564
-
Bütikofer, Stephan; Wüst, Raimond Matthias; Steiner, Albert,
2018.
In:
EULOG 2018: Entscheidungsunterstützung in der Logistik, Linz, Österreich, 4.-5. Oktober 2018.
-
Wüst, Raimond Matthias; Gomez, Claudio; Ess, Severin; Steiner, Albert; Bütikofer, Stephan; Laumanns, Marco; Szabo, Jazint,
2018.
In:
OR2018, Operations Research Conference, Brussels, Belgium, 12-14 September 2018.
Verfügbar unter: https://www.euro-online.org/conf/admin/tmp/program-or2018.pdf