Amberg, Boris: Ressourceneinsatzplanung im öffentlichen Personennahverkehr : Ähnlichkeitsaspekte in der fahrplanübergreifenden Optimierung. 2015
Inhalt
- Stand der Technik und Forschungsbedarf
- Einleitung und Motivation
- Operative Planung im ÖPNV
- Ressourceneinsatzplanung im ÖPNV-Planungsprozess
- Varianten der Umlauf- und Dienstplanung
- Sequenzielle Planung – Fahrplanbasierte Umlaufbildung und umlaufbasierte Dienstbildung
- Unabhängige Planung – Fahrplanbasierte Dienstbildung
- Teilintegrierte Umlauf- und Dienstbildung
- Integrierte Umlauf- und Dienstbildung
- Ähnlichkeit bzw. Regelmäßigkeit in der Planung
- Regelmäßigkeit von Fahrplänen
- Ähnliche bzw. regelmäßige Ressourceneinsatzpläne
- Verwandte weitere Planungsaufgaben
- Unterstützung des Planungsprozesses durch Softwaresysteme mit mathematischen Optimierungsmethoden
- Mathematischer Hintergrund zur Optimierung von Umläufen und Diensten
- Stand der Forschung
- Modelle und Methoden für einen kosteneffizienten Ressourceneinsatz
- Ein- und Mehr-Depot-Busumlaufplanung
- Dienstplanung
- Partielle Integration von Umlauf- und Dienstplanung
- Vollständige Integration von Umlauf- und Dienstplanung
- Behandlung praktischer Anforderungen zur Dienstbildung in Ansätzen zur integrierten Umlauf- und Dienstplanung
- Modelle und Methoden zur Ressourceneinsatzplanung mit Ähnlichkeit
- Handlungsbedarf und Zielsetzung
- Lösbarkeit einzelner Ressourceneinsatzplanungsprobleme ohne fahrplanübergreifende Optimierung
- Optimierungssystem zur Umlauf- und Dienstplanung
- Modelltechnische und methodische Grundlage
- Basis-Column-Generation-Framework
- Netzwerkrepräsentation der zu planenden Ressourcen
- Lösen von Master-Problemen mit Lagrange-Relaxation
- Spalten-Management
- Lösen von Column Generation Pricing-Problemen als ressourcenbeschränkte Kürzeste-Wege- Probleme mit Dynamischer Programmierung
- Pricing-Management
- Bestimmung ganzzahliger Lösungen
- Zusammenfassung
- Umsetzung unternehmensspezifischer Regelungen
- Anforderungen an die Dienstbildung
- Katalog individueller Pausen-, Fahrzeugwechsel- und Ablösemöglichkeiten
- Berücksichtigung von Pausenmöglichkeiten
- Berücksichtigung von Fahrzeugwechselmöglichkeiten
- Berücksichtigung von Ablösemöglichkeiten
- Besetzbarkeit von Fahrzeugen außerhalb der Depots
- Fallstudie zur Umlauf- und Dienstplanung
- Datenbasis des zu untersuchenden Szenarios
- Zu berücksichtigende betriebsspezifische Regelungen
- Ergebnisse
- Zusammenfassung
- Neue Ansätze für eine Ressourceneinsatzplanung mit Ähnlichkeitszielen
- Bewertung von Ähnlichkeit
- Definition r-regelmäßiger Fahrten bzw. Aufgaben
- Ähnlichkeit von Fahrplänen
- Ähnlichkeit von Ressourceneinsätzen
- Zusammenfassung
- Ressourceneinsatzplanungsprobleme mit Ähnlichkeitszielen
- Problemdefinition
- Neue Ansätze für tageweise Ähnlichkeit mit einem Referenzplan
- Bestimmung eines Referenzplanes
- Modellierung RSP-IT-RS: Verknüpfen von Referenzplan und Elastic Cost Constraint
- Lösungsansatz: Column Generation und ressourcenbeschränkte kürzeste Wege
- Analyse numerischer Ergebnisse
- Neue Ansätze für tagesübergreifende Ähnlichkeit durch regelmäßige Muster
- Implizite Muster durch heuristische Verfahren
- Modellierung S-RSP-IT-RP: Verknüpfen von expliziten Mustern und Regelmäßigkeitsgruppen
- Lösungsansatz: Column Generation, ressourcenbeschränkte kürzeste Wege, Branching-Prioritäten, Lagrange-Heuristiken und Variablen-Fixierung
- Auswahl expliziter Fahrten- bzw. Aufgabenmuster
- Analyse numerischer Ergebnisse
- Preprocessing für ähnliche Pläne: Fixieren von Fahrten- bzw. Aufgabensequenzen
- Grundschema
- Erweiterte Fixierungsmöglichkeiten durch Fahrten- bzw. Aufgabenmuster
- Analyse numerischer Ergebnisse
- Zusammenfassung
- Einbettung der Ähnlichkeitsansätze in Planungsvarianten
- Sequenzielle Umlauf- und Dienstplanungsprobleme mit Ähnlichkeitszielen
- Problemdefinition – VSP-CSP-IT
- Lösungsschema für VSP-CSP-IT
- Bilden von kostenoptimalen, ähnlichen Umlaufplänen mittels globaler Flussdekomposition über mehrere Umlaufplanungsnetzwerke
- Bilden von ähnlichen Umlaufplänen mit erlaubten Mehrkosten
- Bilden von ähnlichen (Tages-)Umläufen auf Basis von Umlaufblöcken
- Bilden von ähnlichen Diensten basierend auf (ähnlichen) Umläufen
- Sequenzielle Dienstbildung auf Basis von RSP-IT-RS
- Sequenzielle Dienstbildung auf Basis von S-RSP-IT-RP
- Analyse numerischer Ergebnisse
- Teilintegrierte Umlauf- und Dienstplanungsprobleme mit Ähnlichkeitszielen
- Problemdefinition – PVCSP-IT
- Lösungsschema für PVCSP-IT
- Bilden von kosteneffizienten, ähnlichen Bündeln an Umlaufplänen
- Bilden von ähnlichen Diensten basierend auf (ähnlichen) Bündeln an Umlaufplänen
- Teilintegrierte Dienstbildung auf Basis von RSP-IT-RS
- Teilintegrierte Dienstbildung auf Basis von S-RSP-IT-RP
- Bilden von (ähnlichen) Umläufen basierend auf ähnlichen Diensten
- Analyse numerischer Ergebnisse
- Integrierte Umlauf- und Dienstplanungsprobleme mit Ähnlichkeitszielen
- Problemdefinition – IVCSP-IT
- Lösungsschema für IVCSP-IT
- Integrierte Umlauf- und Dienstbildung auf Basis von RSP-IT-RS
- Integrierte Umlauf- und Dienstbildung auf Basis von S-RSP-IT-RP
- Analyse numerischer Ergebnisse
- Zusammenfassung und Ausblick
- Literatur
- Anhang – Testinstanzen
- Anhang – Beispiele zur Reduktion von Fahrtenpaaren