Simulationsbasierte Optimierung öffentlicher Personennahverkehrsnetze

Ziele/Ideen

Städtischer Bevölkerungszuwachs, Verkehrsstaus, die Reduzierung von Emissionen, kommunale Bestrebungen die Lebensqualität der Bewohner zu verbessern und der Tourismus, erfordern einen regelmäßige Bewertung und, falls notwendig, Anpassung komplexer urbaner öffentlicher Verkehrssysteme. Wie bei vielen Problemen aus der Praxis, stehen sich die Ziele der Kostensenkung und die Verbesserung der Servicequalität konträr gegenüber. Eine Lösung erfordert eine Balance zwischen Instandhaltungs- sowie Betriebskosten und der Passagierzufriedenheit. Die Entscheidungsparameter (bzw. Lösung) sind die zeitabhängigen Intervalle in welchen die U-Bahnzüge verkehren.

Kurzbeschreibung

Die Dissertation enthält die Ergebnisse einer umfangreichen Optimierungssimulationsstudie. Das Projekt wurde vom Christian Doppler Labor für effizienten intermodalen Transport und der Wiener Linien GmbH & Co KG durchgeführt. Ein detailliertes ereignisorientiertes Simulationsmodell der Wiener U-Bahn, welches es ermöglicht ein komplexes System innerhalb einer gesicherten Umgeben und in komprimierter Zeit zu studieren, wurde entwickelt. Mit dem Simulationsmodell können Simulationsexperimente durchgeführt werden, welche zur Entscheidungsfindung sowie zur strategischen Planung beitragen. Dabei stehen sich die Ziele der Kostensenkung und die Verbesserung der Servicequalität konträr gegenüber. Die Intervalle in welchen die U-Bahnen verkehren, stellen bei der Optimierung die Entscheidungsparameter da. Es wurde verschiedene Lösungskodierungen und Optimierungsalgorithmen untersucht und neue Verfahren entwickelt. Die Kosten und die Kundenzufriedenheit konnten optimiert werden.

Resultate

Beide Ziele, also Kostenreduktion und Steigerung der Kundenzufriedenheit, konnten mit Ein- und Mehrzielalgorithmen erreicht werden. Bei der Einzieloptimierung wurden die Kosten um 0,55% gesenkt und die Kundenzufriedenheit um 4,46% gesteigert. Die neue problemspezifische Mehrzieloptimierung erreichte eine Kostensenkung um 3% und eine Verbesserung der Zufriedenheit um 0,7%. Da Entscheidungstragende aus der Praxis gerne aus mehreren Lösungen wählen oder aus diesen eine neue erstellen, wurden optimale Lösungen entlang des gesamten Spektrums (Gewichtung von 0% Kosten zu 100% Service Level bis hin zu 100% Kosten zu 0% Service Level) ermittelt.

Partner

Wiener Linien und Co KG: CD-Labor
Universität Wien: CD-Labor