Automatisierte Prozessplanung in Zugbildungsan­lagen

Um die ehrgeizigen klima- und verkehrspolitischen Ziele erreichen zu können ist eine deutliche Verlagerung des Güterverkehrs von der Straße auf die Schiene notwendig. Jedoch ist der Gütertransport mittels Lkw für viele Unternehmen derzeit immer noch attraktiver, weil die Waren schneller und direkter von A nach B transportiert werden können. Will die Bahn zu einer echten Alternative werden und die Dominanz des Lkw-Transports aufbrechen, müssen u. a. (Bearbeitungs‑)Prozesse optimiert werden, um dadurch Zeit und Kosten zu sparen. Ein Ansatz dafür besteht darin, die Planung- und Bearbeitungsprozesse in den großen Rangierbahnhöfen – den so genannten Zugbildungsanlagen (ZBA) – zu digitalisieren und zu optimieren. 

Innovatives Werkzeug zur Digitalisierung der Prozessplanung in Zugbildungsanlagen für einen starken und zukunftsfähigen Schienengüterverkehr

Im Forschungsprojekt „APP ZBA“ (Automatisierte Prozessplanung in Zugbildungsanlagen), welches im Rahmen einer Forschungskooperation an der TU Dresden (TUD), Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“, gemeinsam mit der DB Cargo AG durchgeführt wurde, wurden neuartige Steuerungsalgorithmen für die Prozessabläufe entwickelt und in einer Software zur Entscheidungsunterstützung umgesetzt. Das Potenzial ist hierbei auf verschiedenen Ebenen zu sehen: Planungsvorgänge laufen schneller und unabhängig von Expertenwissen ab, wobei die Qualität der Ergebnisse zielgerichtet durch mathematische Verfahren optimiert werden kann. Damit erhöht sich die Effizienz der Zugbildungsprozesse und es sind verlässliche Aussagen zur Kapazitätsauslastung sowie zur Wirksamkeit technischer und organisatorischer Maßnahmen für eine Kapazitätserhöhung in den Anlagen möglich.

Auf Basis der an der TU Dresden entwickelten Algorithmen und Prototypen konnte die erfolgreiche Übertragung in den Praxisbetrieb der DB Cargo AG stattfinden. Die Betriebsprozesse der 19 größten Zugbildungsanlagen in Deutschland wurden seither mit der Planungssoftware APP ZBA geplant und optimiert. Damit wurden die Vorteile im Planungsprozess praktisch umgesetzt und die Reaktionsfähigkeit auf veränderte Rahmenbedingungen deutlich erhöht. Zudem konnte ein wichtiger Beitrag zur Umsetzung der Digitalisierungsstrategie der DB Cargo AG für einen starken und zukunftsfähigen Schienengüterverkehr geleistet werden.

Die Entwicklung von APP ZBA erfolgte seit 2014 in mehreren Stufen. Federführend war dabei auf Seiten der TU Dresden die Professur für Bahnverkehr, Öffentlicher Stadt-und Regionalverkehr, der Vorgänger der heutigen Professur für Betrieb von Bahnsystemen. Die Entwicklung des Softwarewerkzeugs APP ZBA und dessen Überführung in den Praxiseinsatz wurden später fortgesetzt durch die Firma NEOMOBIL, ein Spin-Off der Professur. Im Projektteam ergänzten sich Expertisen mit großem Domänenwissen zum Schienengüterverkehr einerseits sowie für Modellierung und Optimierung andererseits.

Aufbauend auf dem Planungsansatz APP ZBA wurden im Forschungsprojekt Yamato zielführende Ansätze und Möglichkeiten für die Echtzeitsteuerung von Zugbildungsbahnhöfen erforscht.

Die Funktionalitäten der beiden Software-Werkzeuge APP ZBA und Yamato sollen bei der DB Cargo Deutschland AG künftig in das neue Programmsystem IPS überführt und die im Rahmen der bisherigen Anwendung erlangten Erfahrungen dort zur Weiterentwicklung der Ansätze genutzt werden.