Eisenbahnbetriebslabor TU Dresden
Bildrechte: MDR/Christoph Stelzner

Verkehrsforschung an der TU Dresden Auf der Suche nach dem idealen Fahrplan

Der 10. Dezember 2017 ist für viele Pendler ein magisches Datum: Eine Fahrt von Berlin nach München wird dann über Erfurt in weniger als vier Stunden möglich sein. Die Schnelltrasse sorgt für kürzere Reisezeiten zwischen vielen deutschen Städten. Verspätungen im Fernverkehr wird es dennoch immer wieder geben. Ein Faktor für Pünktlichkeit im Netz der Bahn ist ein möglichst effizienter und konfliktfreier Fahrplan. Daran forscht das Team von Professor Karl Nachtigall an der TU Dresden seit Jahren.

von Christoph Stelzner

Eisenbahnbetriebslabor TU Dresden
Bildrechte: MDR/Christoph Stelzner

Mit dem Winterfahrplan 2017/2018 geht die neue Schnellfahrstrecke der Bahn ans Netz. Dank moderner ICE Sprinter-Züge und weniger Zwischenhalte geht es zum Teil mit Tempo 300 durch Deutschland. Die Trasse sorgt laut Deutscher Bahn für viele Verbesserungen auch für Reisende aus und nach Sachsen. Neben solchen Streckenneubauten sorgt ein möglichst effizienter Fahrplan für mehr Pünktlichkeit auf der Schiene. Doch bevor der aktuelle Betriebsfahrplan steht, seien oftmals viele Jahre vorher Verkehrsplaner und Logistik-Experten am Werk, weiß Prof. Dr. Karl Nachtigall von der Professur für Verkehrsströmungslehre an der TU-Dresden. Er und sein Team forschen vor allem mit Hilfe von mathematischen Verfahren und leistungsstarken Computern an optimalen Fahrplänen für den Luft-und Bahnverkehr.

Möglichst viele Wünsche mit dem Fahrplan erfüllen

Prof. Dr. Karl Nachtigall (Professur für Verkehrsströmungslehre TU Dresden)
Prof. Dr. Karl Nachtigall (Professur für Verkehrsströmungslehre TU Dresden) Bildrechte: MDR/Christoph Stelzner

Laut Deutscher Bahn fahren täglich etwa 6,2 Millionen Fahrgäste auf 75.000 Verkehrswegen, in einem 33.300 Kilometer langen Streckennetz mit 24.220 Zügen. Hinzu kommen noch über 4.000 Güterzüge auf den gleichen Schienen. Allein diese Zahlen verdeutlichen: Ein Fahrplan für die Deutsche Bahn und für mehr als 400 Bus- und Eisenbahnunternehmen ist eine hochkomplexe Sache. Dazu kommen eine Reihe von Wünschen und Faktoren, die Einfluss auf die Fahrplangestaltung haben, betont Professor Nachtigall.

Was muss alles für einen Fahrplan berücksichtigt werden? Fährt ein Regionalzug oder ein ICE?
Wie schnell fährt der Zug und wie schnell darf er auf einem Streckenabschnitt fahren?
Gibt es Baustellen?
Wie viele Menschen werden zu welcher Tageszeit die Verbindung nutzen?
Wie lange braucht eine ICE-Tür, um sich zu öffnen und um sich wieder zu schließen?
Wie schnell kann ein rotes auf ein grünes Signal umschalten?
Was ist am Bahnhof XY besonders und muss berücksichtigt werden?
Wieviel Puffer muss an einer Haltestelle eingeplant werden?

Quelle: DB Vertrieb GmbH

Hilfe durch Software

Prof. Dr. Karl Nachtigall zusammen mit seinem Mitarbeiter Michael Kümmling im Eisenbahnbetriebslabor der TU Dresden
Prof. Dr. Karl Nachtigall zusammen mit seinem Mitarbeiter Michael Kümmling im Eisenbahnbetriebslabor der TU Dresden Bildrechte: MDR/Christoph Stelzner

Außerdem gebe es natürlich das Bestreben, so Professor Nachtigall, die Schienen möglichst oft zu befahren, um die Strecken wirtschaftlich zu betreiben. Mit diesen Wünschen und Prognosen für den Bedarf an Zügen beginnen Experten wie die Verkehrsforscher der TU-Dresden dann zu arbeiten. Jahre bevor ein Zug nach dem neuen Fahrplan fährt, können sie mittels einer Software simulieren, ob es beispielsweise auf einer Strecke Konflikte zwischen zwei Zügen gibt oder wo sich Zeitfenster für zusätzliche Fahrten auftuen. "Es kann durchaus sein, dass unsere Berechnungen eine gute Entscheidungsgrundlage liefern, ob ein Streckenneubau sinnvoll ist oder nicht. Manchmal lassenn sich die Wünsche durch geschickte Planung auch mit dem bestehenden Netz realisieren", erklärt der Verkehrswissenschaftler.

Simulation verschiedener Szenarien

Bildausschnitt Programmsystem TAKT
Bildausschnitt Programmsystem TAKT Bildrechte: Michael Kümmling/ TU Dresden

An der Professur für Verkehrsströmungslehre der TU Dresden ist mit dem "Programmsystem TAKT" ein Instrument zur strategischen Fahrplanung im Schienenverkehr entstanden. Professor Nachtigall erklärt, die Software biete dem Nutzer die Möglichkeit, für ein vorgegebenes Verkehrsnetz Taktfahrpläne automatisch zu erzeugen und diese dann zu optimieren. "Manchmal sind die Fahrplaner und wir überrascht welche Möglichkeiten die Software vorschlägt." Allerdings ließen sich auf der Schiene nicht alle Vorschläge in der Realität umsetzen, denn was das System vorgebe sei nicht immer praxistauglich. Hier spielten noch andere Faktoren wie die Betriebstechnik und Fehlerquellen im "heißen" Einsatz eine Rolle. Dafür werden die Erkenntnisse aus der wissenschaftlichen Fahrplanung dann mit Experten aus der Fahrplanpraxis abgeglichen.

Praxistest im Eisenbahnbetriebslabor

Arbeitsplatz eines Fahrdienstleiters im Eisenbahnbetriebslabor
Arbeitsplatz eines Fahrdienstleiters im Eisenbahnbetriebslabor Bildrechte: MDR/Christoph Stelzner

"Im Prinzip können wir fast alle Zustände eines Fahrplans heute am Computer simulieren" stellt Professor Nachtigall fest. "Trotzdem hilft es gerade unseren Studenten gewisse Situationen in Echtzeit auf unserer Bahnanlage mit Modellfahrzeugen abzubilden." Das Eisenbahnbetriebslabor im Keller des Instituts für Bahnsysteme ist eine riesige Modellbahnanlage, die zu wissenschaftlichen Zwecken genutzt wird. Hier können beispielsweise Fahrpläne auf Herz und Nieren geprüft werden und vor allem kann visualisiert werden, was passiert, wenn es Störungen im Betriebsablauf gibt oder Züge ausfallen. Das Ziel sei natürlich immer, so die Wissenschaftler, wieder zum Regelfahrplan zurück zu kehren. Auch dabei helfe den Disponenten und Fahrdienstleitern Software, die ständig mit Informationen aus dem Bahn-Netz gefüttert werde.

Aktuelle Forschung für den Güterverkehr der Bahn

Im Auftrag der Bahn forschen die Wissenschaftler derzeit am optimalen Fahrplan für den Güterverkehr. Die besondere Herausforderung dabei sei, dass die Züge meistens auf den gleichen Trassen unterwegs seien, wie der normale Personenverkehr. Außerdem bräuchten Wirtschaftsunternehmen oftmals spontan einen Güterzug, so genannte Ad hoc Verkehrszüge. "Es kann durchaus sein, dass sie um 10:00 Uhr bei der Bahn anrufen, und für den Nachmittag noch ein freies Zeitfenster für ihren Zug auf der Schiene von A nach B kaufen können. Da diese Entscheidungen dann schnell getroffen werden müssen, sei es das Ziel, diese Arbeit mehr und mehr durch Vorschläge einer "intelligenten" Software zu unterstützen.

Den perfekten Fahrplan gibt es wohl nicht– selbst wenn man alle Faktoren bis ins kleinste Detail berechnet, denn Unvorhersehbares lässt sich nicht planen. Deshalb wirbt der Verkehrsexperte Professor Karl Nachtigall auch aus seiner Sicht um Verständnis, wenn mal ein Anschlusszug für Bahnreisende nicht gehalten werden kann, denn die Auswirkungen für den sonstigen Fahrplan könnten durchaus gravierender sein.

Das Eisenbahnbetriebslabor der TU Dresden zeichnet sich besonders durch die Möglichkeit zur realitätsnahen Abbildung des Bahnverkehrs in Echtzeit aus. Neben Studenten werden viele Mitarbeiter von Bahnunternehmen hier geschult.
Das Eisenbahnbetriebslabor der TU Dresden zeichnet sich besonders durch die Möglichkeit zur realitätsnahen Abbildung des Bahnverkehrs in Echtzeit aus. Neben Studenten werden viele Mitarbeiter von Bahnunternehmen hier geschult. Bildrechte: MDR/Christoph Stelzner

Über dieses Thema berichtet der MDR auch im MDR FERNSEHEN: MDR | 10.10.2017 | THEMENTAG BAHN

Zuletzt aktualisiert: 07. Dezember 2017, 12:22 Uhr

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