Die Gliederung der Arbeit sieht wie folgendes aus: zunächst werden die Relevanz und Komplexität der Verkehrsplanung in der Praxis durch ein einführendes Beispiel kurz erläutert. Im Kapitel zwei werden einzelne wichtige Planungsbereiche im Eisenbahnverkehr auf verschiedenen Ebenen bzw. nach unterschiedlichen Begrenzungskriterien im Hinblick auf jeweilige Zielsetzungen, Komplexität und mögliche Zusammenhänge zwischen einzelnen Problemen dargestellt. Im 3. Kapitel werden zunächst einzelne theoretische anwendbare Modelle im Bereich der Planung von Bahnhaltestellen im Hinblick auf ihre Zielsetzungen, Nebenbedingungen und mögliche Anwendungen in der Praxis dargestellt, dann wird das im Rahmen dieser Arbeit in Betracht kommende Modell, also das „Maximum Covering Location Problem“ (kurz: MCLP), bezüglich seiner Zielsetzung, Restriktionen, möglichen Lösungsansätze und bisherigen Forschungsstatus im Detail erläutert. Das 4. Kapitel stellt als Schwerpunkt der Arbeit dar und befasst sich mit der Modellierung und Optimierung des MCLP für ein Praxisbeispiel, also die Bahnstrecke Weimar – Jena. Hier sind zunächst die für die Modellierung zu berücksichtigenden Siedlungspunkte sowie die Kandidaten-Haltestellen im Sinn des (kurz: i. S. d.) Standortes bei variierenden Radien festzulegen sowie das potentielle tägliche Fahrgastvolumen jeweiligen Siedlungspunktes einzuschätzen. Danach sind die optimalen Lösungen bei der Variierung von Parametern (Radien und Anzahl der zu platzierenden Haltestellen) mit Hilfe von der Dynamischen Programmierung zu berechnen und interpretieren. Anschließend wird es über die Praxistauglichkeit der in der Arbeit getroffenen Annahmen kritisch diskutiert. Durch eine kleine Umfrage unter Fahrgästen wird es hinterfragt, welche Distanz zwischen dem Ausgangsort und Bahnhof tatsächlich für die meisten Fahrgäste gerecht akzeptabel bzw. angemessen wäre. Im letzten Kapitel werden die bisher gewonnen Erkenntnisse noch einmal zusammengefasst.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1. Relevanz und Komplexität der Optimierung im öffentlichen Personenverkehr
1.2. Gliederung der Arbeit
2. Planungsbereiche im Eisenbahnverkehr
2.1. Einblick in den öffentlichen Schienenpersonennahverkehr
2.2. Einzelne Planungsprobleme im Eisenbahnverkehr
2.2.1. Netzwerkdesign bzw.-planung
2.2.2. Linienplanung
2.2.3. Fahrplanung bzw. Fahrlagenplanung
2.2.4. Fahrpreisplanung
2.2.5. Fahrzeugeinsatzplanung
2.2.6. Personaleinsatzplanung
2.2.7. Delay Management
2.2.8. Zusammenfassung für das Planungssystem im Eisenbahnverkehr
3. Planung von Bahnhaltestellen im Eisenbahnverkehr
3.1. Planungen von Bahnhaltestellen als Standortbestimmung
3.2. Theoretische anwendbare Optimierungsmodelle in der Bahnhofsplanung
3.2.1. Das p-Median Problem bzw. Minisum-Problem
3.2.2. Das p-Zentren Problem bzw. Minimax-Problem
3.2.3. Überdeckungsmodelle bzw. Set Covering Problem
3.2.4. Sonstige anwendbare Modelle in der Planung von Bahnhaltstellen
3.3. Das Maximum Covering Location Problem (MCLP)
3.3.1. Formulierung des mathematischen Optimierungsmodells
3.3.2. Literaturüberblick über einzelne Standortplanungsprobleme
4. Praxisbeispiel: Bahnstrecke Weimar – Jena in Thüringen
4.1. Die Vorgehensweise der Untersuchung
4.2. Ein Überblick über die ausgewählte Bahnstreck Weimar – Jena
4.3. Methoden zur Schätzung der potentiellen Fahrgäste aus Siedlungspunkten
4.3.1. Befragungen bzw. Interviews
4.3.2. Schätzung auf Basis der Daten aus der Vergangenheit
4.4. Berechnungen der aktuellen Überdeckung
4.5. Berechnungen der optimalen Lösungen für das Praxisbeispiel
4.5.1. Eine endliche Menge als sinnvolle Kandidaten-Haltestellen
4.5.2. Berechnung der optimalen Lösungen bei variierenden Parametern
4.5.2.1. Vorgehensweise der dynamischen Programmierung
4.5.2.2. Berechnungen der optimalen Lösungen bei variierenden Radien
4.6. Diskussionen über die Berechnungsergebnisse des Praxisbeispiels
4.6.1. Interpretation der Berechnungsergebnisse
4.6.2. Diskussion über die Tauglichkeit der Annahmen bei der Modellierung
4.6.3. Eine realitätsnaher R für die Planung – eine Umfrage unter Fahrgästen
4.6.4. Handlungsempfehlung für die ausgewählte Bahnstrecke
5. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Optimierung der Standortplanung von Bahnhaltestellen im öffentlichen Schienenpersonennahverkehr am konkreten Beispiel der Bahnstrecke Weimar-Jena. Das Hauptziel besteht darin, unter Anwendung mathematischer Optimierungsmodelle, insbesondere des "Maximum Covering Location Problem" (MCLP), eine effiziente Anzahl und Lage von Haltestellen zu ermitteln, die das potentielle Fahrgastaufkommen maximieren.
- Grundlagen der Planungsbereiche im Eisenbahnverkehr
- Theoretische Optimierungsmodelle für die Standortbestimmung (p-Median, p-Zentren, Set Covering)
- Detaillierte Analyse des Maximum Covering Location Problems (MCLP)
- Modellierung und Optimierung am Praxisbeispiel der Bahnstrecke Weimar-Jena
- Empirische Untersuchung der Fahrgäste zur Bestimmung eines realitätsnahen Einzugsradius (R)
Auszug aus dem Buch
3.2.1. Das p-Median Problem bzw. Minisum-Problem
In Bezug auf die Planung im öffentlichen Verkehrswesen kann man verschiedene Optimierungsmodelle anwenden, selbst dasselbe Modell kann je nach Einsatzgebiet für unterschiedliche Szenarien verwendet werden. Das p-Meidan Problem bzw. Minisum-Lokalisierungsproblem ist ein klassisches Modell (Hakimi 1964/1965) im Netzwerkdesign. Gegeben sind eine Menge J von Nachfragekonten j mit jeweiliger Nachfragemenge bj und eine Menge I von Logistikknoten i, zugleich ist die Anzahl der zu platzierenden Einrichtungen auf eine vorgeschriebene Zahl n beschränkt. Die Distanz zwischen einem Nachfrageknoten j und einem potentiellen Standort i ist hier als dij zu bezeichnen. Die Zielsetzung ist also die Minimierung der gesamten Summe der mit der Nachfragemenge bj gewichteten Transportdistanz zwischen jeweiligem Nachfrageknoten j und seiner nächsten gelegenen Einrichtung i.
Das Ziel der Funktion (1) ist also die Minimierung der Summe der mit der Nachfrage gewichteten Transportdistanz. Die Nebenbedingen (2) beutet darauf hin, dass jeder Nachfrageknoten j genau von einem Standort i versorgt wird. Durch die Nebenbedingung (3) wird die Anzahl der zu platzierenden Standorte festgeschrieben. Die Nebenbedingungen (4) bedeutet, dass ein Standort nur vorhanden ist, wenn ihm ein Nachfrageknoten zugeordnet ist. Die letzten zwei Bedingungen bestimmen die Wertbereiche der zweier Variablen. Hierbei handelt es sich um ein binäres lineares Optimierungsproblem.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Erläutert die Relevanz der Verkehrsplanung sowie die Gliederung der Arbeit anhand eines Beispiels.
2. Planungsbereiche im Eisenbahnverkehr: Gibt einen Überblick über wichtige Planungsaufgaben wie Netzwerkdesign, Linienplanung, Fahrplanung und das Verspätungsmanagement.
3. Planung von Bahnhaltestellen im Eisenbahnverkehr: Stellt mathematische Optimierungsmodelle für die Standortplanung vor, mit Fokus auf dem Maximum Covering Location Problem (MCLP).
4. Praxisbeispiel: Bahnstrecke Weimar – Jena in Thüringen: Wendet die theoretischen Modelle auf die reale Strecke an, schätzt Fahrgastpotenziale und führt Optimierungsberechnungen mittels Dynamischer Programmierung durch.
5. Zusammenfassung: Fasst die Ergebnisse der Untersuchung zusammen und reflektiert die methodische Vorgehensweise.
Schlüsselwörter
Standortplanung, Bahnhaltestellen, Eisenbahnverkehr, MCLP, Maximum Covering Location Problem, Dynamische Programmierung, Fahrgastvolumen, Überdeckung, Verkehrsplanung, Optimierungsmodelle, Schienenpersonennahverkehr, SPNV, Infrastrukturplanung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der methodischen Optimierung der Haltestellenstandorte auf der Bahnstrecke Weimar-Jena, um die Anbindung der Fahrgäste zu verbessern.
Welche Themenfelder stehen im Fokus?
Zentral sind die strategische Verkehrsplanung im Eisenbahnsektor, die Anwendung mathematischer Standortplanungsprobleme und die Analyse von Fahrgastströmen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist die Maximierung des abgedeckten Fahrgastpotenzials durch eine optimale Wahl der Haltestellenstandorte auf der Strecke Weimar-Jena unter Berücksichtigung eines Einzugsradius.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es werden klassische Standortplanungsmodelle wie das Set Covering Problem und das Maximum Covering Location Problem (MCLP) genutzt und mittels Dynamischer Programmierung gelöst.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil widmet sich der Modellierung des MCLP, der Datenerhebung für das Praxisbeispiel und der algorithmischen Berechnung der optimalen Standorte.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Standortplanung, MCLP, Bahnhaltestellen, Schienenpersonennahverkehr (SPNV) und Dynamische Programmierung sind die zentralen Begriffe.
Wie wurde der Einzugsradius in der Arbeit bestimmt?
Der Autor führt eine ergänzende Fahrgastbefragung durch, um die reale Akzeptanz von Distanzen zwischen Wohnort und Haltestelle kritisch zu hinterfragen.
Welche Handlungsempfehlung gibt der Autor für die Strecke Weimar-Jena?
Der Autor empfiehlt aus Kosten-Nutzen-Gründen den Einsatz von drei Haltestellen und schlägt einen Einzugsradius von 3 km für die zukünftige Planung vor.
- Arbeit zitieren
- Jian Qin (Autor:in), 2012, Standortplanung von Haltestellen im Schienenverkehr, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/279390
