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Menschenzentrierte, systembewusste Optimierung

Bei der systembewussten Optimierung ist es das Ziel, Optimierungstechniken auf systemweite Herausforderungen anzuwenden, d.h. auf Herausforderungen, die für mehrere Interessengruppen relevant sind. Im Bereich der Verkehrsoptimierung ist eine dieser Herausforderungen die Glättung des städtischen Verkehrssystems. Dazu gehört unter anderem die Minimierung von Staus. In diesem Zusammenhang sind (teilweise widersprüchliche) Ziele wie die Reduzierung des Verkehrslärms oder die Maximierung der Lebensqualität in einer Stadt zu berücksichtigen.

mobility system

Der Forschungsansatz des Center for Mobility Systems am AIT ist es, eine ganzheitliche Sicht auf das Verkehrssystem zu entwickeln. Für den Bereich der systembewussten Optimierung bedeutet dies, dass mehrere aktuelle Optimierungsprobleme gleichzeitig angegangen werden. Wenn es z.B. um die Routenplanung geht, ist der Standardansatz die Berechnung einer Route für eine/n Reisende/n, die in Bezug auf eine Zielfunktion wie Reisezeit, Energieverbrauch oder ein anderes Kriterium optimiert ist. Die Auswirkungen der damit vorgeschlagenen Route auf andere VerkehrsteilnehmerInnen werden jedoch überhaupt nicht berücksichtigt. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn sich mehrere VerkehrsteilnehmerInnen ähnlich verhalten. So ist z.B. eine typische Stauung während der Stoßzeiten auf einen individuellen Optimierungsansatz, d.h. egoistisches Verhalten, zurückzuführen.

Bei der systembewussten Optimierung geht es nun darum, alle individuellen Optimierungsprobleme (z.B. Tourenplanung) gleichzeitig anzugehen. Insbesondere werden die Auswirkungen einzelner Entscheidungen auf die anderen Optimierungsprobleme berücksichtigt und in den Optimierungsansatz integriert. Daher werden die mehreren gleichzeitigen Optimierungsprobleme zu einem Multi-Stakeholder- und multikriteriellen Optimierungsproblem zusammengeführt, wobei das übergeordnete Ziel darin besteht, ein systemweites Optimum zu finden.

Das AIT wendet systembewusste Optimierungstechniken insbesondere im Bereich der Verkehrsflussoptimierung durch einen integrierten Multi-Stakeholder-Routing-Ansatz an, bei dem einzelne Routen gleichzeitig berechnet werden. Die Auswirkungen der einzelnen Strecken auf die Strecken anderer VerkehrsteilnehmerInnen werden durch angepasste Grunddiagramme der Verkehrsströme abgeschätzt, so dass die zusätzliche Reisezeit (aufgrund von Staus) bemessen werden kann. Anwendungsgebiete sind die Verkehrsflussoptimierung in Verkehrsnetzen sowie die Optimierung von Strecken für hoch automatisierte Fahrzeuge in geschlossener oder halbgeschlossener Umgebung wie Bahnhöfen oder Produktionsanlagen.

 

Publikationen

M. Prandtstetter, C. Seragiotto: 
"Towards System-Aware Routes"; 
in: "Computer Aided Systems Theory - EUROCAST 2017", LNCS vol. 10671; Springer, Deutschland, 2018, ISBN: 978-3-319-74717-0, S. 291 - 298.

A. Amditis, P. Lytrivis, I. Karaseitanidis, M. Prandtstetter, I. Radusch: 
"Tomorrow's Transport Infrastructure: From static to elastic mobility"; 
Vortrag: ITS World Congress Tokyo 2013, Tokyo; 14.10.2013 - 18.10.2013; in: "Proceedings of the 20th ITS WORLD CONGRESS TOKYO 2013", (2013), Paper-Nr. 2040.