Verkehr
Öffentlicher Nahverkehr
Netzwartezeiten beim Umsteigen
Im ÖPNV ist der Einsatz mathematischer Planungsverfahren heutzutage Branchenstandard. Dazu hat Matheon durch wegweisende und mehrfach preisgekrönte Forschungsarbeiten zur Optimierung von Linien- und Fahrplänen, von Fahrzeugumläufen und Dienstplänen
wesentlich beigetragen. Optimierungstools des Matheon haben durch mannigfaltige Industriekooperationen Eingang in marktgängige Softwaresysteme gefunden und sind bei vielen Nahverkehrsunternehmen im In- und Ausland täglich im Einsatz.
Weiteres Optimierungspotenzial gibt es in Bereichen wie der Integration bisher sequentiell ausgeführter Planungsschritte, der Erzeugung von verspätungs- und Ausfallresistenten robusten Plänen, der Echtzeitoptimierung in der Disposition, der Einbeziehung des
Kundenverhaltens, der Planung von Unternehmensstrategien in Konkurrenzsituationen und der gleichzeitigen Betrachtung mehrerer Zielkriterien. Matheon treibt diese Entwicklungen mit dem Fernziel einer durchgängigen Etablierung von CAS (Computer- Aided Scheduling) in der Nahverkehrsplanung in
Analogie zum CAD/CAM im Engineering voran.
Die mathematische Grundlage bilden neue Methoden zur Lösung großer gekoppelter ganzzahliger Programme und Netzwerkflussprobleme sowie innovative Verfahren der robusten Optimierung und der algorithmischen Spieltheorie. Dabei steht die Berechnung von Lösungen mit optimaler bzw.
beweisbarer Güte im Fokus.
Schienenverkehr
Im Schienenverkehr sind vielfältige technische Bedingungen zu beachten, die Planungsprobleme sind schwer zerlegbar, und es gibt sehr unterschiedliche Anforderungen im Personenfern- und Regionalverkehr, im Güterganzzug- und im Einzelwagenverkehr.
All dies macht die Eisenbahn zu einem System mit hoher Komplexität.
Die Leistungsexplosion mathematischer Optimierungsmethoden in den vergangenen 20 Jahren hat bei der Eisenbahnoptimierung neue Chancen eröffnet. Die Application Area B „Networks“ des Matheon ist mit wichtigen Forschungsbeiträgen zur Fahrtrassenplanung,
zur Zugführung und Einzelwagenoptimierung im Güterverkehr sowie zur Zugumlaufplanung und periodischen Taktfahrplanung im Personenfernverkehr einer der Vorreiter auf diesem Gebiet.
Weil im Eisenbahnverkehr die sorgfältige Abstimmung von Detail- und strategischer Planung wichtig ist, entwickelt Matheon Methoden zur simulationsfesten Mikro-Makro-Transformation. Die Entwicklung grundlegender Konzepte zur Berechnung robuster Fahr- und Umlaufpläne dient der besseren Beherrschung
von Verspätungen. Die Betrachtung der Zugbildung, insbesondere im Zusammenhang mit Gleichförmigkeitsanforderungen, führt auf hypergraphenbasierte Netzwerkflussmodelle. Matheon verfügt in all diesen Bereichen über eine umfassende Expertise von der Verfahrenskonzeption bis zur numerischen Lösung großer Systeme.
Luftverkehr
Anna-Valicek-Medaille der AGIFORS
Der Einsatz von Operations Research im Luftverkehr ist eine der großen Erfolgsgeschichten der Angewandten Mathematik. Ertragsmanagement, Fleet, Tail und Crew Assignment und Rostering hatten und haben wesentlichen Einfluss auf den Wettbewerb.
Bei der Kartenbuchung erlauben die zunehmend bessere Datenlage und die Verfügbarkeit elektronischer Vertriebswege immer individuellere Verkaufsstrategien. Mit von Matheon entwickelten Methoden zur Szenarioreduktion können die zugehörigen
stochastischen Optimierungsmodelle in neuer Dimension und Qualität gelöst werden.
Die Ausbreitung von Verspätungen entlang Flugzeugrotationen kann durch die intelligente Allokation von Pufferzeiten reduziert werden. Die Entwicklung geeigneter robuster Optimierungsmethoden wurde 2010 mit der silbernen Anna-Valicek-Medaille der
Airline Group of the International Federation of Operational Research Societies (AGIFORS) ausgezeichnet, einem der renommiertesten Preise auf diesem Gebiet.
Individualverkehr
Beschleunigte Kürzeste-Wege-Suche
Mit der flächendeckenden Verbreitung von Navigationssystemen ist die diskrete Optimierung auch im Individualverkehr deutlich sichtbar geworden. Matheon hat mit der Entwicklung superschneller Kürzester-Wege-Algorithmen in großen Straßennetzen dazu wichtige Beiträge geleistet.
Unsere Verfahren sind bei großen Anbietern im Einsatz.
Im Individualverkehr tritt zudem die besondere Schwierigkeit auf, dass individuell optimales Verhalten nicht unbedingt zu einem sogenannten Systemoptimum führt, da sich eigennützige Teilnehmer gegenseitig behindern.
Matheon entwickelt zur Untersuchung dieses „anarchischen“ Nutzerverhaltens neuartige Netzwerkflussmodelle mit spieltheoretischen Komponenten. Solche Ansätze können auch für ähnliche Probleme bei Mautkontrollen Abhilfe schaffen.
Weitere Expertisen betreffen zum einen dezentrale, verteilte Steuerungssysteme für Ampelanlagen, wofür Matheon Methoden der adaptiven, von der Verkehrslage abhängigen Schaltung anstelle eines festen Programms entwickelt. Zum anderen verlangt
die Steuerung von Fahrzeugen, etwa im Behindertentransport oder bei der Pannenhilfe, sowie von Automatic Guided Vehicles (AGVs) in Fabrik- oder Hafenanlagen schnelle Entscheidungen ohne Kenntnis der Zukunft. Dazu entwickelt Matheon Verfahren der Online-Optimierung mit beweisbaren Güteeigenschaften.
Referenzen
Wir haben bereits mit einer Reihe namhafter Unternehmen der Verkehrsbranche und ihres unmittelbaren Umfeldes erfolgreiche Kooperationsprojekte zu verschiedenen praxisrelevanten Themen durchgeführt. Hier eine Auswahl:
- ADAC e.V.
- Bundesamt für Güterverkehr
- BVG Berliner Verkehrsbetriebe AöR
- DB Fernverkehr AG
- DB Schenker Rail Deutschland AG
- IVU Traffic Technologies AG
- Lufthansa Systems AG
- PTV Planung Transport Verkehr AG
- TomTom
- ViP Verkehr in Potsdam GmbH
- WSV – Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes
Matheon besitzt ein umfangreiches Kooperationsspektrum, das von Analysen, Studien und Beratungen über die Modell- und Algorithmenentwicklung bis zur rechnergestützten Simulation und prototypischen Implementierung mathematischer Optimierungsverfahren reicht. Auf Wunsch vermitteln wir
Spin-off-Firmen für die langfristige Softwarepflege und -wartung.
Nutzen auch Sie unser Können für einen effizienteren Weg zu Innovationen!
