Linienplanung

© Professur für Verkehrsströmungslehre

Vielfach stehen Auf­gaben­träger vor dem Problem, eine Verkehrs­leistung im Nah­verkehr zu bestellen, welche sowohl fahr­gast­freundlich als auch finan­zierbar ist. Demgegenüber benötigen Nah­ver­kehrs­unter­nehmen kunden­attraktive Linien­netze, um Erlöse aus den Fahr­geld­ein­nahmen zu steigern. Verschiedene For­schungs­ansätze beschäf­tigen sich mit dieser Auf­gaben­stellung. Bisher bekannte Ver­fahren bilden entweder Radial­linien bei einer mono-zentrischen Netz­struktur oder werden so mit Durch­messe­rlinien kombiniert, dass möglichst Linien mit gleichen Ver­kehrs­stärken verbun­den werden bzw. der betrieb­liche Aufwand an Fahr­zeugen oder Personen minimiert wird. Andere rechner­gestützte Verfahren basieren auf Heu­ristiken und liefern bei praxis­üblichen, großen Netzen kein Optimum mehr.

Die Professur für Verkehrs­strö­mungs­lehre der TU Dresden stellt mit dem Programm LINOP ein nachfrage­orientiertes, simul­tanes Linien­planungs­modell vor, das den Kom­fort der Fahr­gäste maxi­miert und dabei die begrenzten Ressour­cen der Infra­struktur und der Betriebs­mittel gewähr­leistet. LINOP dient der auto­ma­tischen Generie­rung zuläs­siger und opti­maler Linien­netze. LINOP kann dazu beitragen, durch optimale Linien­netze den öffent­lichen Nah­verkehr attrak­tiv und wirt­schaft­lich zu gestalten. Mit LINOP können Angebote struk­turiert bzw. Bestel­lungen und Aus­schrei­bungen von Nah­ver­kehrs­dienst­leis­tungen durch­geführt werden.

Die Infra­struktur wird graphenatheoretisch durch Knoten (den Halte­stellen) und Kanten (den Straßen/Bahn­strecken) modelliert. Es können die verschie­denen Produkte im Personen­nah­verkehr abgebildet werden. Zusätz­lich werden End­halte­stellen als Zug­bil­dungs­bahnhöfe fest­gelegt. Mit diesen Daten wird mit LINOP initial eine Menge von mög­lichen Linien erzeugt. Beispiele mit mehreren tausend Knoten und Kanten konnten bereits berechnet werden. Die Ver­kehrs­nach­frage wird einer Quelle-Ziel-Matrix ent­nom­men und als Belas­tungen auf jeder Kante berechnet. Dabei wird eine obere und untere Grenze für die Bedie­nungs­fre­quenz ermittelt. Die verkehrlich sinn­vollen Linien werden mit linearer Opti­mie­rung so kombiniert, so dass die Anzahl der Fahr­gäste ohne Umstieg maximal ist und die Bedie­nungs­frequen­zen eingehalten werden. Die Ziel­funktion des Optimie­rungs­ver­fahrens der Professur für Verkehrs­strö­mungs­lehre berück­sichtigt neben der Kunden­attraktivität auch den betrieb­lichen Aufwand.

LINOP wurde u. a.  für den Verkehrs­großraum Berlin validiert. Das Infra­struk­tur­netz Berlin umfasste derzeit insge­samt 3040 Knoten und 4054 Kanten. Neben der Linien­opti­mie­rung ist eine Reise­auskunft in LINOP imple­mentiert, um die Qualität des Linien­netzes mit gege­benen oder prognos­tizierten Takt­zeiten über­prüfen zu können sowie Stress­zeiten in den täg­lichen Mobil­itäts­absichten zu ermitteln. Mit dieser Funktion können für ein Linien­netz die optimalen Wege­ketten nebst komplexen Reise­zeiten bestimmt werden.

Ansprechpartner

Prof. Dr. rer. nat. habil. Karl Nachtigall

Ausgewählte Publikationen

Müller, Torsten (Stadtwerke Tübingen); Opitz, Jens; Rittner, Michael (TU Dresden):
Weiterentwicklung eines linearen Linienoptimierungsmodells mit Hilfe entscheidender Kenntnisse aus der Betriebspraxis – Umsetzung für die Anwendung.
Proceedings zur Tagung „HEUREKA '11 – Optimierung in Verkehr und Transport“, FGSV Verlag, Köln, 2011.

Rittner, Michael:
Modelling Line Network and Schedule Optimisation Simultaneously in Public Transport.
Vortrag  auf Tagung „European Conference on Operational Research“, Bonn, 05. – 08.07.2009.

Nachtigall, Karl:
WtW – Angebotsorientierte Linienplanung.
Vortrag auf der DVWG-Tagung "Transfer von Methoden aus der Verkehrswissenschaft in den Verkehrsbetrieb", Dresden, 2008.

Nachtigall, K.; Jerosch, K.:
Simultaneous Network Line Planning and Traffic Assignment.
Karlsruhe: 8th Workshop on Algorithmic Approaches for Transportation Modeling, Optimization, and Systems, 18.09. 2008.

Stichwörter

• Liniennetzoptimierung
• Verkehrsleistung im Öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV)
• Angebotsplanung zur Erzeugung kundenattraktiver Liniennetze
• simultanes Linienplanungsmodell LINOP
• automatischen Generierung zulässiger und optimaler Liniennetze
• graphentheoretische Abbildung der Infrastruktur
• Abbildung verschiedener Produkte des ÖPNV
• Zugbildungsbahnhof (ZBB)
• Quelle-Ziel-Matrix zur Modellierung der Verkehrsnachfrage
• Bedienfrequenz der verkehrlich sinnvollen Linien
• Reiseauskunft zur Bestimmung der optimalen Wegeketten und komplexen Reisezeiten