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We propose a novel integer programming approach to transfer minimization for line planning problems in public transit. The idea is to incorporate penalties for transfers that are induced by “connection capacities” into the construction of the passenger paths. We show that such penalties can be dealt with by a combination of shortest and constrained shortest path algorithms such that the pricing problem for passenger paths can be solved efficiently. Connection capacity penalties (under)estimate the true transfer times. This error is, however, not a problem in practice. We show in a computational comparison with two standard models on a real-world scenario that our approach can be used to minimize passenger travel and transfer times for large-scale line planning problems with accurate results.
Wir stellen in dieser Arbeit ein mathematisches Optimierungsmodell zur Bestimmung eines optimalen Linienplans vor, das sowohl die Fahrzeiten und die Anzahl der Umstiege berücksichtigt als auch die Kosten des Liniennetzes. Dieses Modell deckt wichtige praktische Anforderungen ab, die in einem gemeinsamen Projekt mit den Verkehrsbetrieben in Potsdam (ViP) formuliert wurden. In diesem Projekt wurde der Linienplan 2010 für Potsdam entwickelt. Unsere Berechnungen zeigen, dass die mathematische Optimierung in nichts einer "Handplanung" des Liniennetzes nachsteht. Im Gegenteil, mit Hilfe des Optimierungsprogramms ist es möglich, durch Veränderung der Parameter mehrere verschiedene Szenarien zu berechnen, miteinander zu vergleichen und Aussagen über minimale Kosten und Fahrzeiten zu machen.