Modellierung, Optimierung und Simulation von Umschlagprozessen in Binnenterminals
Felix Hofmann
Computergestützte Optimierung und Simulation sollten in Planungs- und Betriebsphase von Terminals des Kombinierten Verkehrs genutzt werden. Zu diesem Zweck wurde ein generisches Modell entwickelt und erfolgreich in der Praxis eingesetzt.
Um die Abläufe eines Terminals realistisch abzubilden, ist eine gekoppelte Prozess- und Ablaufplanung notwendig (Routing und Scheduling). Das resultierende Optimierungsproblem ist so komplex, dass keine geschlossene Lösung auf höchster Detailstufe möglich ist. Daher wird das Problem zerlegt und durch angepasste Heuristiken gelöst. Die Dekomposition erfolgt durch einen Multiskalen-Ansatz mit zwei verschieden detaillierten Ebenen: eine makroskopische (grobe) und eine mikroskopische (feine) Ebene.
Auf makroskopischer Ebene findet für jede Ladeeinheit eine dynamische Routensuche durch einen angepassten Dijkstra-Algorithmus in einem zeitexpandierten Netzwerk statt. Ein iteratives Verfahren der Flussumlegung steuert diese Suchen hinsichtlich des Systemoptimums. Auf mikroskopischer Ebene wird der Lösungsraum durch einen Rolling- Horizon-Ansatz beschränkt.
Des Weiteren wird die Unsicherheit der Eingangsdaten durch multiple Simulationsläufe mit stochastisch veränderten Parametern untersucht. Als Maßnahmen werden robuste Planung und Reaktion durch einen Online-Algorithmus gewählt.
Abschließend werden die Terminals Hamburg-Billwerder und der geplante Megahub Lehrte mit optionaler Längsförderanlage simuliert und analysiert. Unter anderem werden die maximale Leistung und die minimalen Kosten der Terminals untersucht. Optimierungspotenzial gegenüber den Realdaten wird aufgezeigt.
