Effizienz in logistischen Anlagen (ELA) – Teilprojekt: Ein benutzergeführtes Planungsinstrument zur Bündelung von Produktionsformen des Schienengüterverkehrs

Hintergrund

Das Projekt befasste sich mit neuen Planungsregeln für den Einzelwagenverkehr. Vorhandene Planungssysteme boten zum Teil nicht mehr ausreichend Flexibilität, um die wachsenden Anforderungen des Schienengüterverkehrs so zu steuern, dass ein wirtschaftlich effektiver Betrieb möglich war. Ziel des Projektes war es, die Erkenntnisse der modernen Mathematik für die betriebliche Praxis im Schienengüterverkehr nutzbar zu machen.

Vorgehensweise

Im Kern ging es um ein neues System zur Fahrtroutenberechnung für Güterströme. Die mathematische Optimierung bietet im Themenfeld der Fahrtroutenoptimierung zahlreiche erfolgreiche Lösungsansätze für Probleme unterschiedlichster Natur. Das Thema wurde von Anfang an mathematisch behandelt. Bereits in der ersten Phase der Zielpräzisierung wurden alle Aspekte unter dem Gesichtspunkt mathematischer Modellierbarkeit betrachtet. Dabei entstand ein ganzzahliges Optimierungsproblem, dessen Struktur die Wünsche des Praxispartners in ein wissenschaftlich behandelbares Rahmenkonzept goss.
Das Problem ist so komplex, dass kein kommerziell erhältliches Softwaresystem es in angemessener Zeit und Güte zu lösen vermochte. Der nächste Schritt war daher die Anwendung modernster mathematischer Methoden (wie z.B. Column Generation und Branch-and-Price). Es wurden hochspezialisierte Algorithmen entworfen, die Struktur und Charakteristika des betrachteten Problems bestmöglich ausnutzten. Es war dazu immer wieder nötig, praktisches Fachwissen über die Bahnsysteme mit den Voraussetzungen und Möglichkeiten der Mathematik in Einklang zu bringen. Im Vordergrund stand immer die praktische Umsetzbarkeit der Ergebnisse. Deshalb wurden umfangreiche Testszenarien geplant, die die neuentwickelten Algorithmen auf ihre Alltagstauglichkeit hin untersuchten. Die Ergebnisse wurden anschließend mit potentiellen späteren Nutzern und erfahrenen Bahndisponenten auf ihre inhaltliche Konsistenz überprüft.

Angestrebte Ergebnisse

Das Ergebnis ist ein schneller Algorithmus, der mit mathematisch beschreibbarer Güte eine numerische Lösung des entwickelten Modells erzeugt. Der Algorithmus ist so gestaltet, dass er in andere Planungsinstrumente integriert werden kann, um Bahndisponenten sinnvolle Entscheidungen vorzuschlagen.

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Uwe Clausen

Förderung und Partner

DB Mobility Logistics AG