Wang, Tianjiao (2016)
Entwurf eines Modells zur Wirkungsabschätzung von Maßnahmen zur Reisendenstromlenkung im Bahnhof.
Technische Universität Darmstadt
Masterarbeit, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

Aufgrund der Verlässlichkeit, des Reisekomforts sowie der Umweltfreundlichkeit gewinnt der öffentliche Personenschienenverkehr mehr und mehr an Bedeutung. Dabei stellen sich die betrieblichen Unregelmäßigkeiten, die aufgrund der externen Einflussfaktoren sowie internen Abhängigkeiten entstanden sind, ein Hindernis dar. Fahrgäste wollen pünktlich abfahren und ankommen. Verspätungen beeinträchtigen sowohl den Eisenbahnbetrieb und verursachen bei Fahrgästen Zeitverlust und sorgen dafür, dass ihre Reisen nicht planmäßig stattfinden können. Bei Störfällen müssen die Reisendenströme schnell und effizient gelenkt werden. In verschiedenen Störfallsituationen werden Maßnahmenbündel ergriffen, um die gefährdeten Reiseketten der Bahnkunden wieder herzustellen. Es ist sinnvoll die Auswirkungen der eingesetzten Maßnahmen zur Reisendenstromlenkung (RSL) im Vorfeld abzuschätzen. So wäre es für Eisenbahnunternehmen möglich, die optimalste Maßnahme durch den Vergleich unterschiedlicher Optionen herauszufinden und somit die beste Lenkungswirkung zu erreichen. Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist daher die Erstellung eines Modells, mit dessen Hilfe die Auswirkungen von spontanen Anschlussproblemen und die darauf umgesetzten Maßnahmen in einem Bahnhof bewerten zu können. Die Akzeptanz der Maßnahmen von Fahrgästen spielt bei der RSL eine wichtige Rolle. Die Akzeptanz wird im Rahmen dieser Arbeit als Befolgungsgrad verstanden. Im Störfall, bei dem die Reisendenströme zu lenken sind, werden Fahrgäste von Eisenbahnunternehmen über die aktuelle Verkehrslage informiert und bekommen Reiseempfehlungen zur Weiterführung ihrer Reisekette mitgeteilt. Die Wirkung der RSL-Maßnahmen, ergriffen von Eisenbahnunternehmen, hängt stark davon ab, ob die den Fahrgästen empfohlenen Weiterreisemöglichkeiten angenommen werden oder nicht. Erst wenn eine hohe Akzeptanz vorhanden ist, bzw. die RSL-Maßnahmen von Fahrgästen befolgt werden, wird die beabsichtigte Lenkungswirkung erreicht. Die Akzeptanz der Fahrgäste hängt wiederum stark von weiteren Einflussfaktoren ab. Das in dieser Arbeit entwickelte Modell bildet die verschiedenen Akzeptanzlevels der Fahrgäste ab. Dadurch lassen die Reaktionen der Fahrgäste auf die Wirkungen bestimmter Maßnahmen schließen, was eine Abschätzung der Auswirkungen von RSL-Maßnahmen im Störfall ermöglicht. Die Einflussfaktoren, die die Akzeptanz des Fahrgastes erheblich beeinflussen, lassen sich durch die Merkmale des Fahrgastes sowie die des Verkehrsangebots zusammenfassen. Die Merkmale des Fahrgastes besteht aus Laufgeschwindigkeit, Sensitivität auf Reisezeit, Sensitivität gegen Aufpreis, Sensitivität gegen Umsteigen sowie Wichtigkeit von Sitzplätzen. Die Merkmale des Verkehrsangebots lassen sich durch Umsteigezeit, verlängerte Reisezeit, (eventuell) erforderlicher Aufpreis, Umsteigehäufigkeit sowie Auslastung des Fahrzeugs zusammenfassen. Das Modell zur Wirkungsabschätzung beinhaltet hautsächlich zwei Module, nämlich die Simulation und den Kriterienkatalog. Mit der Simulation wird es ermöglicht, die Auswirkungen der eingesetzten, nachfrageverändernden RSL-Maßnahmen, die aufgrund der individuell unterschiedlichen Akzeptanz der Fahrgäste schwer abzuschätzen sind, durch Simulationsexperimente im Vorfeld zu untersuchen und vorherzusagen. Mit dem erstellten Kriterienkatalog können die Simulationsergebnisse bewertet werden. Die Ergebnisse der Simulationsexperimente, sowie die Bewertung der Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf die Auswirkungen der ergriffenen Maßnahmen zu. Kern des Simulationsmodells sind die hypothetischen Verhaltensregeln der Fahrgäste, die auf der Theorie der individuellen Nutzenmaximierung basieren. Dabei sind sowohl Merkmale des Verkehrsangebotes, als auch Merkmale des Fahrgastes eingebunden. Es wird angenommen, dass ein Fahrgast immer die Verkehrsverbindung auswählt, die für ihn am vorteilhaftesten ist, bzw. von der er den höchsten Nutzen erzielen kann. Der Kriterienkatalog, der bei der Bewertung der Simulationsergebnisse herangezogen wird, beinhaltet grundsätzlich drei Kriterien, nämlich die Auslastung der Fahrzeuge, die Auslastung des Bahnsteigs sowie die Wartezeit am Bahnsteig. Sie dienen gemeinsam zur fahrgastbasierten Bewertung. Eine Bewertung für die Eisenbahnunternehmen ist nicht in Betracht gezogen. Die Bewertung erfolgt auf Basis eines identischen Bewertungsschemas, wobei jedes Kriterium mit unterschiedlichen, situationsabhängigen Gewichtungen versehen wird. Es werden Szenarien gebildet, die für eine Modellierung geeignet sind. Die Einteilung der Szenarienbildung findet durch das Merkmal der RSL-Maßnahmen, nämlich die beabsichtigte Lenkungswirkung, statt. Dabei sind drei grundlegende Fälle zu betrachten: Umsteigen beschleunigen, (teilweise) Verlagerung auf Alternativen und zeitliche Verlagerung der Reise. Das Simulationsmodell ist mithilfe der Simulationssoftware AnyLogic7 entwickelt. Grundsätzlich werden zwei Agententypen bei der Simulation verwendet: Passenger simuliert einen Fahrgast und Train repräsentiert ein Eisenbahnfahrzeug. Die ereignisorientierte und objektorientierte Struktur zieht sich durch den Modellentwurf. Die mathematische Sprache spielt dabei eine wichtige Rolle: Die Merkmale des Fahrgastes sowie die des Verkehrsangebotes sind quantifiziert und die zuvor beschriebenen Verhaltensregeln von Fahrgästen sind als Logik im Simulationsmodell eingebunden. Die Simulationen werden ebenfalls in AnyLogic7 durchgeführt. Zwei Szenarien, jeweils für den Regelbetrieb und einen Störfall, sind als Beispielfälle für die exemplarische Umsetzung in der Simulation ausgewählt. Die Funktionsfähigkeit des Simulationsmodells wird in dieser Arbeit ebenfalls validiert. Ziel dieser Validierung ist der Nachweis des Modellkonzepts, wobei auf zwei Arten vorgegangen wird. Zum einen werden die Merkmale eines Verkehrsangebotes geändert und zum anderen werden die Merkmale der Fahrgäste variiert. Die Ergebnisse der durchgeführten Simulation werden dann mit den im Voraus definierten Erwartungen verglichen. Aufgrund der Komplexität der Thematik kann das Simulationsmodell die RSL in einem Bahnhof nur vereinfacht abbilden. Beim Entwurf des Simulationsmodells sind Annahmen für Einflussgrößen getroffen, die für die Verhaltensmodellierung relevant sind, aber dazu keine fundierten Aussagen gefunden werden können. Somit hat das Simulationsmodell noch Bedarf an weiterer Forschung und Untersuchungen zur theoretischen Unterstützung. Mit neueren Versionen des Simulationswerkzeuges AnyLogic7 werden wahrscheinlich auch noch Fehler behoben, die sich für die Erweiterung des Simulationsmodells als hinderlich dargestellt haben. Es kann somit festgehalten werden, dass der Einsatz des Modells zur Wirkungsabschätzung im Störfall Möglichkeiten bietet, die Auswirkungen im Vorfeld abzuschätzen und somit die Fahrgäste besser zu lenken. Jedoch hat das Simulationsmodell noch Nachbesserungs- und Weiterentwicklungsbedarf, damit eine Anwendung in der Praxis möglich wird. Hierdurch kann ein verbessertes Simulationsmodell realisiert werden. Für Einsteiger können andere Simulationsanwendungen einfacher sein, jedoch lassen sich mit AnyLogic7 und entsprechenden Java-Kenntnissen sehr komplexe Simulationen modellieren.

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