90B06 Transportation, logistics
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Umsteigen ohne Warten
(2017)
Wir stellen einen mathematischen Optimierungsansatz zur Berechnung von periodischen Taktfahrplänen vor, bei dem die Umsteigezeiten unter
Berücksichtigung des Passagierverhaltens minimiert werden. Wir untersuchen damit den Einfluss wichtiger Systemparameter und Verhaltensmuster auf die Beförderungsqualität.
The task of periodic timetabling is to schedule the trips in a public transport system by determining arrival and departure times at every station such that travel and transfer times are minimized. To date, the optimization literature generally assumes that passengers do not respond to changes in the timetable, i.e., the passenger routes are fixed. This is unrealistic and ignores potentially valuable degrees of freedom. We investigate in this paper periodic timetabling models with integrated passenger routing. We show that different routing models have a huge influence on the quality of the entire system: Whatever metric is applied, the performance ratios of timetables w.r.t. to different routing models can be arbitrarily large. Computations on a real-world instance for the city of Wuppertal substantiate the theoretical findings. These results indicate the existence of untapped optimization potentials that can be used to improve the efficiency of public transport systems.
Wir illustrieren anhand des Liniennetzes der Stadt Potsdam das Potenzial mathematischer Methoden der Angebotsplanung. Wir zeigen,
dass das "bestmögliche" Verkehrsangebot stark von planerischen Vorgaben beeinflusst wird, mit denen man die Erreichung unterschiedlicher und teilweise gegenläufiger Ziele steuern kann. Die Komplexität des Systems führt zum Auftreten von Rückkoppelungseffekten, die man nicht mit Hilfe von Daumenregeln beherrschen kann. Vielmehr ist der Einsatz moderner Planungsverfahren in einer interdisziplinären Zusammenarbeit von politischen Entscheidungsträgern, Verkehrsingenieuren und Mathematikern notwendig, um die aktuellen Herausforderungen in der Verkehrsplanung zu meistern. Der Artikel dokumentiert einen Beitrag zum 7. ÖPNV Innovationskongress des Ministeriums für Verkehr und Infrastruktur des Landes Baden-Württemberg, der vom 9.-11. März 2015 in Freiburg stattfand.
The task of timetabling is to schedule the trips in a public transport system by determining periodic arrival and departure times at every station. The goal is to provide a service that is both attractive for passengers and can be operated economically. To date, timetable optimization is generally done with respect to fixed passenger routes, i.e., it is assumed that passengers do not respond to changes in the timetable. This is unrealistic and ignores potentially valuable degrees of freedom. We investigate in this paper periodic timetabling models with integrated passenger routing. We propose several models that differ in the allowed passenger paths and the objectives. We compare these models theoretically and report on computations on real-world instances for the city of Wuppertal.
We propose a novel extended formulation for the line planning problem in public transport. It is based on a new concept of frequency configurations that account for all possible options to provide a required transportation capacity on an infrastructure edge. We show that this model yields a strong LP relaxation. It implies, in particular, general classes of facet defining inequalities for the standard model.
Im Zuge der Übernahme von 6 Linien der Havelbus Verkehrsgesellschaft
mbH durch die ViP Verkehr in Potsdam GmbH ergab sich 2009 die Notwendigkeit der
Entwicklung eines neuen Linien- und Taktplans für das Jahr 2010.
Das Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB)
entwickelt in einem Projekt des DFG-Forschungszentrums Matheon ein Verfahren zur mathematischen Linienoptimierung. Dieses Tool wurde bei der Optimierung des ViP Linienplans 2010 in
einer projektbegleitenden Studie eingesetzt, um Alternativen bei
verschiedenen Planungs- und Zielvorgaben auszuloten.
In dem Artikel wird eine Auswertung der Ergebnisse mit dem Verkehrsanalysesystem Visum der PTV AG beschrieben. Die Auswertungen bestätigen, dass mit Hilfe von mathematischer Optimierung eine weitere Verkürzung der Reisezeit um 1%, eine
als um 6% verkürzt empfundene Reisezeit, 10% weniger Fahrzeit im
Fahrzeug und eine gleichzeitige Kostenreduktion um 5% möglich sind.