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Computer Aided Traffic Scheduling (CATS)

Im Rahmen des CATS-Projekts beschäftigen wir uns mit der Entwicklung von Methoden und Anwendungen zur Modellierung, Optimierung, Simulation und Visualisierung von zumeist städtischen Nahverkehrssystemen. Für die Simulation verwenden wir vorwiegend diskrete Methoden wie ereignisbasierte Simulation, Zellularautomaten und agentenbasierte Simulation. Zur Optimierung verwenden wir sowohl kombinatorische Heuristiken wie genetische Verfahren, Ameisenalgorithmen und künstliche Kristallisation als auch exakte Methoden wie z.B. Branch and Bound.

Schematischer Überblick über das CATS-Projekt

Das Projekt wird bereits seit einigen Jahren an unserem Lehrstuhl bearbeitet; im Rahmen von diversen Abschlussarbeiten und Dissertationen sind in dieser Zeit eine Reihe von Teilaspekten untersucht worden. Einige Beispiele vergangener Arbeiten sind

  • Stahlberg, Mette: Ein Verfahren zum Lösen des Fahrplan-Problems mit verkehrsplanerischen Vorgaben bei nicht-konvexem Lösungsraum. Masterarbeit, Univ. Köln, 2015.
  • Gómez, Pedro: A robust schedule for Montpellier's extended Tramway network of 2017. Bachelorarbeit, Univ. Köln, 2014.
  • Ullrich, Oliver: Modellbasierte Parallelisierung von Anwendungen zur Verkehrssimulation - Ein dynamischer und adaptiver Ansatz. Dissertation, Univ. Köln, 2014.
  • Kupicha, Aleksander: Entwurf und Entwicklung eines Optimierungsverfahrens zur Umlaufplanung von Stadtbahnfahrplänen. Masterarbeit, Univ. Köln, 2013.
  • Franz, Sebastian: Entwurf und Entwicklung eines mehrstufigen Optimierungsverfahrens für Stadtbahnfahrpläne unter Berücksichtigung verkehrsplanerischer Vorgaben. Diplomarbeit, Univ. Köln, 2011.
  • Lückerath, Daniel: Entwurf und Entwicklung einer Anwendung zur parallelen Simulation von schienengebundenem Öffentlichen Personennahverkehr. Diplomarbeit, Univ. Köln, 2011.
  • Niepel, Sebastian: Ganztagesfahrplanoptimierung im ÖPNV mit naturanalogen Methoden. Diplomarbeit, Univ. Köln, 2008.
  • Schön, Andreas: Optimierung von Stadtbahnfahrplänen - Ein Genetischer Algorithmus sowie Simulation der Optimalfahrpläne unter Einbeziehung des neuen Kölner Nord-Süd-Stadtbahntunnels. Diplomarbeit, Univ. Köln, 2007.
  • Ullrich, Oliver: CATSview - Eine Benutzerschnittstelle zur Steuerung, Visualisierung und Ergebnisauswertung von Fahrplansimulationen im Öffentlichen Personennahverkehr. Diplomarbeit, Univ. Köln, 2006.
  • Lückemeyer, Gero: A Traffic Simulation System Increasing the Efficiency of Schedule Design for Public Transport Systems Based on Scarce Data. Dissertation, Univ. Köln, 2005.
  • Genç, Zülfükar: Ein neuer Ansatz zur Fahrplanoptimierung im ÖPNV: Maximierung von zeitlichen Sicherheitsabständen. Dissertation, Univ. Köln, 2003.
  • Joisten, Martina: Simulation von Fahrplänen für den ÖPNV mittels Zellularautomaten. Diplomarbeit, Univ. Köln, 2002.

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  • CATSview - Statische Ansicht
  • Polygonvergleich

Aktuell beschäftigen wir uns im Rahmen des Projekts sowohl mit der Modellierung, Optimierung und Simulation von multimodalen Verkehrssystemen als auch mit der Entwicklung von Reschedulingverfahren für (multimodale) Nahverkehrssysteme.

Multimodale Verkehrssysteme sind Systeme, in denen mehrere Typen von Transportmitteln zum Einsatz kommen. In unserem Fall sind dies aktuell Busse und Stadtbahnen. Bei diesen Systemen reicht es nicht die jeweiligen Einzelsysteme (z.B. Bus oder Bahn) getrennt zu betrachten. Vielmehr müssen auch die gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen den Systemen berücksichtigt werden, wodurch sich die ohnehin schon hohe Komplexität nochmals erhöht.

Rescheduling wiederum beschäftigt sich mit Methoden zur schnellen und möglichst reibungsarmen Wiederherstellung des Regelbetriebs nach Auftreten einer größeren, langfristigen Störung. Dazu kann bspw. durch Änderungen an den (Ab-)Fahrtzeiten und/oder der Linienführung von Fahrzeugen ein Übergangsfahrplan erzeugt oder eine Störung mit Hilfe von Fahrzeugen anderer Verkehrsmittel überbrückt werden.

Neben diesen Schwerpunkten beschäftigen wir uns (zumeist im Rahmen von Abschlussarbeiten) aber auch mit angrenzenden Themen wie etwa der Linien- und Netzplanung, der Umlaufplanung oder der Personalplanung.

Aktuelle Veröffentlichungen:

  • Ullrich, Oliver; Lückerath, Daniel; Speckenmeyer, Ewald: A robust schedule for Montpellier's Tramway network. In: Proceedings of ASIM 2014 - 22. Symposium Simulationstechnik, Berlin, ARGESIM Report 43, ASIM-Mitteilung AM 151, ARGESIM/ASIM Pub., TU Vienna/Austria, Wittmann, J.; Deatcu, C. (Ed.), September 2014, pp. 229-238.
  • Ullrich, Oliver; Lückerath, Daniel; Speckenmeyer, Ewald: Model-based parallelization of discrete simulation models. In:  Simulation Notes Europe (SNE), ARGESIM/ Asim Pub., TU Vienna/Austria Volume 24, Number 3-4, 2014, pp. 115-122, ISSN 2306-0271, DOI 10.11128/sne.24.tn.102251. 
  • Ullrich, Oliver, Lückerath, Daniel; Speckenmeyer, Ewald: Reduzieren robuste Fahrpläne Verspätungen in Stadtbahnnetzen? - Es kommt darauf an! In: Heureka' 14 Optimierung in Verkehr und Transport, FGSV Verlag, Stuttgart, April 2014, pp. 448-465.
  • Lückerath, Daniel; Ullrich, Oliver; Kupicha, Aleksander; Speckenmeyer, Ewald: Multi-depot multi-vehicle-type vehicle scheduling for Cologne's tram network. In: Proceedings of ASIM-Workshop STS/GMMS 2014, ARGESIM Report 42, ASIM-Mitteilung AM 149, ARGESIM/ASIM Pub., TU Vienna/Austria, Scheible, J.; Bausch-Gall, I.; Deatcu, C. (Ed.), Februar 2014, pp. 191-197. 
  • Ullrich, Oliver; Proff, Ingo; Lückerath, Daniel; Kuckertz, Patrick; Speckenmeyer, Ewald: Agent-based modeling and simulation of individual traffic as an environment for bus schedule simulation. In: Proceedings of mobil.TUM, 2013, to appear.
  • Lückerath, Daniel; Ullrich, Oliver; Speckenmeyer, Ewald: Applicability of rescheduling strategies in tram networks. In: Proceedings of ASIM-Treffen STS/GMMS 2013, ARGESIM Report 41, ASIM-Mitteilung AM 145, ARGESIM/ASIM Pub., TU Vienna/Austria, Reichardt, R. (Ed.), Februar 2013, 7 pg.

Abschlussarbeiten: Es werden aktuell keine Abschlussarbeiten mehr angeboten.