Seit vielen Jahren bietet unter anderem die Deutsche Bahn, unter der Tochtergesellschaft DB Fernverkehr AG, Autoreisezugtransporte an. Neben klassischen Automobilen können auch Motorräder mit und ohne Beiwagen und Anhänger transportiert werden. Dabei verlassen die Insassen ihre Fahrzeuge und nehmen in anderen Zugabteilen Platz. Vermehrt nehmen Urlauber dieses Angebot in Anspruch, um ausgeruht am Zielort anzukommen und gleichzeitig die Flexibilität vor Ort zu gewährleisten. Die DB Fernverkehr AG bietet derzeit Fahrten zwischen München-Berlin, München-Düsseldorf, München-Hamburg, Lörrach-Hamburg, Düsseldorf-Wien und Hamburg-Wien an. In Europa gibt es weitere Autoreisezugverbindungen in Frankreich, Tschechien und der Slowakei. Auch in den USA und Australien findet der Fahrzeugtransport mit dem Zug einen regen Anklang.
Die Kosten von Bahngesellschaften setzen sich aus sehr hohen Fixkosten für den Bau und die Instandhaltung der Bahnstrecken und Züge zusammen. Wünschenswert ist es daher, die variablen Kosten möglichst gering zu halten, um den Gewinn zu maximieren. Hier können Optimierungsmodelle aus dem Bereich Operations Research ansetzen, um Kosten des Verladens sowie nicht optimale Kapazitätsausnutzung zu minimieren.
Zunächst wird in Kapitel 2 auf Modelle eingegangen, die ähnliche Probleme wie die der Autozugverladung behandeln. Nachfolgend wird das Grundmodell des "motorail transportation problem" in Kapitel 3 und 4 vorgestellt und anschließend durch zusätzliche Annahmen erweitert. Es folgt eine Untersuchung der Anwendung in der Praxis und ein Ausblick für die Zukunft.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Ladungsdisposition in verwandten Modellen
2.1 Containerverladung
2.2 The Auto-carrier transportation problem (ACP)
3. Motorail transportation – das reale Problem (MTP)
3.1 Restriktionen der Autozugverladung
3.2 Einordnung in entscheidungstheoretische Grundlagen
4. MTP – das mathematische Problem
4.1 Erweitertes Modell: Große Anzahl Motorräder, Kleinstwagen, Caravans
4.2 Anwendung in der Praxis
5. Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht mathematische Optimierungsmodelle für die effiziente Beladung von Autoreisezügen, mit dem Ziel, betriebswirtschaftliche Kosten durch verbesserte Kapazitätsausnutzung zu senken und den Verladeprozess zu unterstützen.
- Analyse von Ladungsdispositionsproblemen in verwandten Transportmodellen
- Identifikation und Modellierung verladerelevanter Restriktionen im Autozugverkehr
- Entwicklung eines ganzzahligen linearen Optimierungsmodells (MTP)
- Erweiterung des Modells für spezifische Fahrzeugtypen (Motorräder, Kleinstwagen, Caravans)
- Praktische Anwendung der Modelle in Entscheidungsunterstützungssystemen
Auszug aus dem Buch
MTP – das mathematische Problem
Da zu diesem Thema ausgesprochen wenig Literatur existiert, sind die folgenden Abschnitte anlehnend an dem von Lutter und Werners aufgestellten Modell. Zur Vereinfachung wird zunächst ein ganzzahliges lineares Grundmodell vorgestellt, welches die optimale Allokation von Autos ohne Anhänger, und Motorrädern mit und ohne Beiwagen sicherstellt. Im nächsten Abschnitt wird das Modell um eine virtuelle Position erweitert, um die Kapazitäten bei großen Gruppen von Motorrädern noch besser ausnutzen zu können. Zudem werden weitere Fahrzeugtypen eingeführt.
Gegeben sei ein Zug, mit einer bestimmten Route z, bestehend aus Ī Waggons i ∈ I := {1, … , Ī}. Zu jedem Waggon i gehören zwei Decks e ∈ E := {1, 2}, wobei e = 1 das Oberdeck und e = 2 das Unterdeck darstellt. Auf beiden Decks stehen P verschiedene Stellplätze p ∈ P := {1, … , P} in aufsteigender Reihenfolge in Fahrtrichtung zur Verfügung. Ober- und Unterdeck besitzen jeweils ein zulässiges Höchstgewicht von W. Stellplätze auf den Unterdecks werden durch eine einheitliche Maximalhöhe H(z,e,p) beschränkt. Stellplätze auf den Oberdecks haben verschiedene Maximalhöhen H(z,e,p,Bv) in Abhängigkeit ihrer Position p und der Breite ihres Daches. Aufgrund aerodynamischer Besonderheiten und gesetzlicher Bestimmungen ist es erforderlich, dass Fahrzeuge auf dem Oberdeck e = 1 mit einer Dachbreite > 135 cm eine kleinere Maximalhöhe haben als Fahrzeuge mit einer Dachbreite ≤ 135 cm.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung erläutert die Bedeutung von Autoreisezugtransporten für die Deutsche Bahn und motiviert den Einsatz von Optimierungsmodellen zur Kostensenkung.
2. Ladungsdisposition in verwandten Modellen: Dieses Kapitel skizziert bestehende Logistikmodelle wie das Container- und das Autotransportproblem, die als Grundlage für die Herleitung eigener Optimierungsmodelle dienen.
3. Motorail transportation – das reale Problem (MTP): Es werden die spezifischen Restriktionen für die Autozugverladung identifiziert und das Problem in entscheidungstheoretische Grundlagen eingeordnet.
4. MTP – das mathematische Problem: Dieser zentrale Teil stellt das mathematische Basismodell vor, erweitert es um Fahrzeugtypen wie Caravans und zeigt die praktische Anwendbarkeit in Buchungssystemen auf.
5. Fazit und Ausblick: Das Fazit fasst den Nutzen der Modelle zusammen und diskutiert die Herausforderungen durch saisonale Nachfrageschwankungen sowie mögliche zukünftige Ansätze.
Schlüsselwörter
Autozugverladung, Operations Research, Optimierungsmodell, Ladungsdisposition, Transportlogistik, Entscheidungstheorie, Kapazitätsausnutzung, Motorail Transportation Problem, Ganzzahlige lineare Programmierung, Verladeprozess, DB Fernverkehr AG, Entscheidungssysteme, Effizienzsteigerung, Fahrzeugtransport, Logistik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der mathematischen Modellierung von Optimierungsproblemen bei der Beladung von Autoreisezügen, um betriebliche Kosten zu minimieren.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Ladungsdisposition im Transportwesen, die Anwendung von Operations-Research-Methoden und die praktische Implementierung in Entscheidungsunterstützungssystemen.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das primäre Ziel ist die Minimierung der Kosten durch eine optimale Kapazitätsausnutzung der Waggons und die Reduktion von unnötigen Be- und Entladevorgängen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird ein ganzzahliges lineares Optimierungsmodell entwickelt, das verschiedene Restriktionen wie Gewicht und Höhe berücksichtigt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil behandelt die Modellierung der Autozugverladung, die Erweiterung um spezifische Fahrzeugtypen sowie die Anbindung an Buchungsprozesse zur Echtzeitunterstützung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich am besten mit Begriffen wie Autozugverladung, Operations Research, Optimierungsmodell, Ladungsdisposition und Transportlogistik beschreiben.
Wie unterscheidet sich die Behandlung von Motorrädern im erweiterten Modell?
Das erweiterte Modell führt eine virtuelle Position ein, um die Kapazitäten bei großen Gruppen von Motorrädern durch ein modifiziertes Ladeschema auf dem Unterdeck besser auszunutzen.
Welche Rolle spielt die Entscheidungstheorie in dieser Untersuchung?
Sie dient als theoretischer Rahmen, um rationale Entscheidungen auf Basis von Handlungsalternativen und Umweltzuständen bei der Verladung zu treffen.
- Citation du texte
- Dominik Kensy (Auteur), 2015, Optimierungsmodelle zur Unterstützung der Autozugverladung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/305335
