Autoren:		Fügenschuh, Armin, Dipl.-Math. Stöveken, Peter, Dr.-Ing.
Erscheinungsjahr / -datum:		2005
Veröffentlicht in:		Straßenverkehrstechnik
Ausgabe / Auflage:		6
Seiten:		281ff
Zitiert als:		[FüSt05]
Art der Veröffentlichung:		Unveröffentliches Manuskript
Sprache:		deutsch

Ziel / Zweck
Durch eine Koordinierung von Schulanfangszeiten soll eine Optimierung des ÖPNV ermöglicht werden. Ziel ist es dabei, bei mindestens gleicher Angebotsqualität, die Anzahl der eingesetzten Fahrzeuge zu minimieren.

Das zu erstellende Planungstool soll dabei folgende Anforderungen erfüllen:

• eine vollständige Abdeckung der relevanten Einfluss- und Entscheidungsgrößen,
• eine schnelle Bereitstellung von Lösungen,
• eine einfache Erfassung der Eingabedaten und
• eine übersichtliche Darstellung der Ausgabedaten.

Methodik und Durchführung

• Modellentwicklung
• Datenanalyse

Es wurde ein mathematisches Modell zur EDV-gestützten Optimierung von Schülerverkehren entwickelt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen
Modellbildung
Verwaltungsvorschriften, z.B. zu den zulässigen Schulanfangszeiten, und betriebliche Rahmenbedingungen des ÖPNV sind im Planungsmodell abgebildet: So gibt es z.B. in Nordrhein-Westfalen einen Korridor für den Schulanfang, der von 7:30 bis 8:30 Uhr gilt.

In das Modell gehen folgende Variablen ein:

• die Umläufe der Busse
• die Startzeiten der Fahrten
• die Anfangszeiten der Schulen
• die Wartezeiten der Busse nach Leerfahrten und
• die Wartezeiten der Schüler beim Umsteigen und an der Schule

Diese Variablen sind über Nebenbedingungen miteinander verknüpft, da sie nicht unabhängig voneinander sind.

Zielkriterien
Für das multikriterielle Optimierungsproblem wurden sieben Zielkriterien aufgestellt:

• Einsparung von Bussen
• möglichst effizienter Einsatz der Busse
• Minimierung der Wartezeit der Busse nach der Umsetzfahrt
• Minimierung der Wartezeit der Schüler vor Unterrichtsbeginn
• Minimierung der Wartezeit der Schüler an Umsteigehaltestellen
• Minimierung der Änderungen der Schulanfangszeiten
• Minimierung der Änderungen der Abfahrtzeiten der Fahrten

Die beiden zuerst genannten Ziele sind dabei besonders wichtig.

Lösungsalgorithmen
Es gibt zahlreiche Modelle zur Optimierung des Schülerverkehrs, die aber derzeit die erarbeiteten Modelle für große Landkreise noch nicht in annehmbarer Zeit lösen können. Deswegen haben die Autoren eine Heuristik zur Lösung des Modells entwickelt, die in der Lage ist, qualitativ hochwertige Lösungen in kurzer Zeit zu berechnen. Zudem haben die Modelle in der Vergangenheit die Schulanfangszeiten als fix angesetzt.

Praxiseinsatz
Das Modell wurde anhand von Daten aus fünf verschiedenen Landkreisen entwickelt und getestet. Dabei ergab sich eine mögliche Einsparung der Anzahl der eingesetzten Busse von im schlechtesten Fall 9 % und im besten Fall 31 %.

In Abb. FüSt05-286.jpg ist die Verteilung der Schulanfangszeiten vorher und nachher aufgetragen, bei der sich eine Einsparung der eingesetzten Busse von 31 % ergibt. Dies bedeutet jedoch, dass der Unterricht an vielen Schulen um 7:30 Uhr oder um 8:20 bis 8:30 Uhr beginnen muss.

Weitere Entwicklung
Momentan werden die Lösungen des Planungstools auf ihre Umsetzbarkeit in der Praxis überprüft. Falls die Lösungen gegen Restriktionen verstoßen, müssen sie weiter verfeinert werden.
Es wird erwartet, dass sich durch den Einsatz des Planungstools geringere Änderungen der Schulanfangszeiten und größere Kosteneinsparungen bei mindestens gleicher Angebotsqualität im Vergleich zur manuellen Planung ergeben.
Untersucht wird derzeit, ob das Tool zur Optimierung von freigestellten Schülerverkehren und Schülerspezialverkehren einsetzbar ist.

Einordnung in die Forschung / Relevanz für die Politikberatung
Eine zu starke Verschiebung der Schulanfangszeiten kann zu erheblichen Umsetzungswiderständen bei Eltern und Schulen führen.

Weitere Aspekte
Der Ansatz ist mit dem Förderpreis 2005 der Stiftung HEUREKA ausgezeichnet worden.