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Die IMU und ihr Sekretariat
(2015)
Natural gas is one of the most important energy sources in Germany and Europe. In recent years, political regulations have led to a strict separation of gas trading and gas transport, thereby assigning a central role in energy politics to the transportation and distribution of gas. These newly imposed political requirements influenced the technical processes of gas transport in such a way that the complex task of planning and operating gas networks has become even more intricate. Mathematically, the combination of discrete decisions on the configuration of a gas transport network, the nonlinear equations describing the physics of gas, and the uncertainty in demand and supply yield large-scale and highly complex stochastic mixed-integer nonlinear optimization problems. The Matheon project "Optimization of Gas Transport" takes the key role of making available the necessary core technology to solve the mathematical optimization problems which model the topology planning and the operation of gas networks. An important aspect of the academic impact is the free availability of our framework. As a result of several years of research and development, it is now possible to download a complete state-of-the-art framework for mixed-integer linear and nonlinear programming in source code at http://scip.zib.de
Mathematik im Verkehr
(2014)
Nach einem kurzen Abriss über die Bedeutung des Verkehrssektors als eine wichtige Schlüsseltechnologie im gesamten Verlauf der Menschheitsgeschichte skizzieren wir die Rolle der Mathematik für Verkehr und Transport. Wir spekulieren dann über zukünftige Entwicklungen, insbesondere im Bereich des öffentlichen Personenverkehrs, und begründen, dass die in diesem Bereich anstehenden Herausforderungen nur mit dem Einsatz mathematischer Methoden angemessen bewältigt werden können. Die demographischen Prozesse, die in verschiedenen Teilen der Welt unterschiedlich verlaufen, wie z.B. Überalterung in Europa oder dynamische Trends zu Megastädten in Entwicklungsländern, sich ändernde Lebens- und Produktionsverhältnisse, stark wachsender Bedarf nach Mobilität und enormes Anwachsen der Komplexität der Verkehrsplanung und -durchführung, machen einen verstärkten Zugriff auf mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung notwendig. Diese Entwicklung stellt sowohl große Herausforderungen an die Mathematik, wo vielfach noch keine geeigneten Methoden vorhanden sind, als auch an die Praktiker im Bereich von Verkehr und Transport, die sich mit neuen Planungs- und Steuerungstechnologien befassen und diese effizient einsetzen müssen. Hier wird intensive Kooperation zwischen vielen beteiligten Akteuren gefragt sein.
Mathematik im Verkehr
(2014)
Nach einem kurzen Abriss über die Bedeutung des Verkehrssektors als eine wichtige Schlüsseltechnologie im gesamten Verlauf der Menschheitsgeschichte skizzieren wir die Rolle der Mathematik für Verkehr und Transport. Wir spekulieren dann über zukünftige Entwicklungen, insbesondere im Bereich des öffentlichen Personenverkehrs, und begründen, dass die in diesem Bereich anstehenden Herausforderungen nur mit dem Einsatz mathematischer Methoden angemessen bewältigt werden können. Die demographischen Prozesse, die in verschiedenen Teilen der Welt unterschiedlich verlaufen, wie z.B. Überalterung in Europa oder dynamische Trends zu Megastädten in Entwicklungsländern, sich ändernde Lebens- und Produktionsverhältnisse, stark wachsender Bedarf nach Mobilität und enormes Anwachsen der Komplexität der Verkehrsplanung und -durchführung, machen einen verstärkten Zugriff auf mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung notwendig. Diese Entwicklung stellt sowohl große Herausforderungen an die Mathematik, wo vielfach noch keine geeigneten Methoden vorhanden sind, als auch an die Praktiker im Bereich von Verkehr und Transport, die sich mit neuen Planungs- und Steuerungstechnologien befassen und diese effizient einsetzen müssen. Hier wird intensive Kooperation zwischen vielen beteiligten Akteuren gefragt sein.
Natural gas is one of the most important energy sources in Germany and Europe. In recent years, political regulations have led to a strict separation of gas trading and gas transport, thereby assigning a central role in energy politics to the transportation and distribution of gas. These newly imposed political requirements influenced the technical processes of gas transport in such a way that the complex task of planning and operating gas networks has become even more intricate.
Mathematically, the combination of discrete decisions on the configuration of a gas transport network, the nonlinear equations describing the physics of gas, and the uncertainty in demand and supply yield large-scale and highly complex stochastic mixed-integer nonlinear optimization problems.
The Matheon project "Optimization of Gas Transport" takes the key role of making available the necessary core technology to solve the mathematical optimization problems which model the topology planning and the operation of gas networks. An important aspect of the academic impact is the free availability of our framework. As a result of several years of research and development, it is now possible to download a complete state-of-the-art framework for mixed-integer linear and nonlinear programming in source code at http://scip.zib.de
In this paper we study the cost-optimal deployment of optical access networks considering variants of the problem such as fiber to the home (FTTH), fiber to the building (FTTB), fiber to the curb (FTTC), or fiber to the neighborhood (FTTN). We identify the combinatorial structures of the most important sub-problems arising in this area and model these, e.g., as capacitated facility location, concentrator location, or Steiner tree problems. We discuss modeling alternatives as well. We finally construct a “unified” integer programming model that combines all sub-models and provides a global view of all these FTTx problems. We also summarize computational studies of various special cases.