Forschung
Eisenbahnbetriebliche Modellierung
Wir nutzen und entwickeln Methoden und Werkzeuge für Fragestellungen der Eisenbahnbetriebswissenschaft. In unserer Arbeit verbinden wir dabei Domänenwissen des Eisenbahnwesens mit Methodenkompetenz im Bereich der mathematischen Modellbildung und Analyse. Neben aktuell am Markt genutzten Standards stützen wir uns in unserer Forschung insbesondere auf Open Source-Anwendungen sowie Eigenentwicklungen am Lehrstuhl, welche uns insbesondere die Abbildung neuer Technologien und Betriebsverfahren, die in kommerziellen Anwendungen nur unzureichend abgebildet werden können, erlauben.
Data Analytics für Bahnbetriebsprozesse
Wir verknüpfen datengetriebene und physikalische Systemmodelle zur Beschreibung und Analyse von Betriebsprozessen in Bahnsystemen. Hierbei arbeiten wir an der Analyse und Kontrolle von KI-basierten Ansätzen zur Verspätungsprognose, Betriebssteuerung und Planung. Besondere Schwerpunkte sind dabei ex-ante Verfahren zur Fahrplanrobustheitsprüfung sowie die KI-unterstützte Kalibrierung von Verspätungsprognosemodellen zur Fahrplanrobustheitsprüfung.
Leistungsfähigkeit von Schienenverkehrssystemen
(vgl. Johansson, Weik, RailBeijiing, 2021).
Steigende Nachfrage nach Transportleistungen bringt die Eisenbahninfrastruktur an die Grenzen Ihrer Leistungsfähigkeit. Zur Umsetzung neuer fahrgast-freundlicher Angebots- und Fahrplankonzepte und zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs sind Ausbaumaßnahmen und Systemanpassungen notwendig. Wir beschäftigen uns mit neuartigen Ansätzen zur Bewertung und Prognose des Leistungsverhaltens von Bahnsystemen, d.h. des Zusammenhangs zwischen Verkehrsaufkommen und Betriebsqualität. Insbesondere interessieren wir uns dabei für Ansätze, die Fahrplanstrukturen und Netzwerkkorrelationen berücksichtigen.
Liniennetzplanung für spurgeführte ÖPNV-Systeme
Basierend auf Nachfragedaten entwickeln wir Strategien zur Erweiterung bestehender ÖV-Netze, indem wir bestehende Schwachstellen analysieren, automatisiert Erweiterungsvarianten entwickeln, und diese in eine Etappierungsplanung von Maßnahmen einbetten.
Analyse von Netz- und Fahrplankonzepten
Wir analysieren und visualisieren Eigenschaften, Zusammenhänge und Entwicklungen in Verkehrsnetzen und Angebotskonzepten. Hierbei werten wir verkehrliche Kenngrößen und Transportketten unter Berücksichtigung bahnbetrieblicher Rahmenbedingungen und Einschränkungen und identifizieren Optimierungspotentiale für Angebotsplanung und Betriebsdurchführung.
Planung unter Unsicherheit
In geplanten Verkehrssystemen wie dem Schienenverkehr kommt der Modellierung und Prognose von Unsicherheiten besondere Bedeutung zu: Fahrgäste erwarten pünktliche und zuverlässige Züge, mit klarer und eindeutiger Kommunikation von Abweichungen und ggf. geänderten Anschlüssen.
Kern unserer Forschung ist die Quantifizierung von Unsicherheiten und ihren Auswirkungen auf den Bahnbetrieb. Hierfür setzen wir datengetriebene, stochastische und simulative Verfahren ein, um Fragestellung im Bereich der Betriebsprozessoptimierung, des Kapazitätsmanagements, sowie der strategischen Netzplanung zu untersuchen.
Betriebliche Optimierung
(vgl. Eisenbahntechnische Rundschau (ETR) 01/2020)
Wir analysieren die Betriebsführung und identifizieren die Potentiale technologischer und betrieblicher Innovationen. Wir untersuchen die Auswirkungen von sicherungstechnischen Anpassungen oder verbesserter Verfügbarkeit in Hinblick auf Betriebsqualität, Kapazität und Fahrplanung. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der integrierten Planung von Wartungs- und Instandsetzungsprozessen und Zugbetrieb. Hierbei entwickeln wir Methoden zur Identifikation der Kritikalität von Assets und zur Bewertung der Zuverlässigkeit der Infrastruktur