Optimierung von Flughafenprozessen und Gestaltung von Verkehrseinrichtungen mit Hilfe von Simulation

Optimierung von Flughafenprozessen und Gestaltung von Verkehrseinrichtungen mit Hilfe von Simulation

Überblick

TranSystems ist ein Architektur- und Ingenieurunternehmen mit über 25 Jahren Modellierungserfahrung in der Transportbranche. Das Unternehmen arbeitet an Projekten im Zusammenhang mit Eisenbahnen, Flughäfen, Seehäfen, Straßen, Transit-Lieferketten und der Automatisierung von Industrieanlagen. Es verfügt sogar auch über Erfahrungen mit schnellen Servicebetrieben wie Restaurants und Krankenhauseinrichtungen.

Durch seine Arbeit hat TranSystems eine Vielzahl spezifischer digitaler Werkzeuge entwickelt, die bei vielen Projekten des Unternehmens hilfreich sind. Aber manchmal, insbesondere in Fällen, in denen die Modellierung des Betriebs multimodaler Systeme oder die Nachbildung von Transportsystemen erforderlich sind, sind die digitalen Standardtransportwerkzeuge nicht anwendbar. Für Flughafensimulationen, Transportplanungen, Optimierungen im Bauwesen, Fußgängersimulationen und andere komplizierte Projekte wendet TranSystems AnyLogic Software an.

Der Entwurf großer Verkehrseinrichtungen, wie z. B. Flughäfen, Häfen oder Eisenbahnkorridore, erfordert umfangreiche Planungen in mehreren Phasen. Solche Projekte sind weitreichend und langfristig. Sie binden in der Regel viele Interessengruppen ein, die sich das beste Preis-Leistungs-Verhältnis wünschen. Daher ist es wichtig, die Unterstützung und Zusammenarbeit aller Beteiligten sicherzustellen. Um allen diesen Anforderungen gerecht zu werden, muss ein multimodales System eingesetzt werden, das alle erforderlichen Elemente wie Züge, Fahrzeuge, Busse, Personen usw. integrieren kann.

In der Architekturphase sollte jedes Thema vorgestellt und Vereinbarungen getroffen werden, was eine vielfältige Situationsmodellierung mit engen Fristen erfordert. In solchen Fällen ist die Modellierung mit AnyLogic besonders vorteilhaft, da dynamische Bausimulationsmodelle erstellt werden können, die in relativ kurzer Zeit nützliche Einblicke in ein System ermöglichen. Gleichzeitig werden Werkzeuge zur Datenvisualisierung bereitgestellt, die eine einfache Kommunikation und Erklärung der Ergebnisse ermöglichen.

Fallstudie 1

Konsolidierte Mietwageneinrichtungen: Dimensionierung der Parkdecks und Planung in frühen Phasen

Konsolidierte Mietwagenanlagen sind gigantische Strukturen, die den gesamten Mietwagenbetrieb mehrerer Agenturen, die auf Flughäfen verteilt sind, zusammenfassen. Diese Einrichtungen werden an großen Flughäfen immer beliebter. TranSystems hat bei der Entwicklung solcher Einrichtungen an den Flughäfen Chicago O'Hare, Los Angeles International Airport, San Antonio und Phoenix zusammengearbeitet. Konsolidierte Mietwagenanlagen sind nicht nur Parkstrukturen – sie sind komplex und dynamisch mit unterschiedlichen Marken, die dort tätig sind, und sich ändernden Spitzenanforderungen. Die größeren Marken nutzen ihre Fahrzeuge über ihre eigenen Untermarken hinweg, um ihre Flotten flüssig zu halten und die maximale Rendite zu erzielen. Konsolidierte Mietwageneinrichtungen verfügen auch über integrierte Anlagen zum Betanken, zum Waschen und zum Reparieren. Jeder Flughafen hat seine eigenen Anforderungen, je nachdem, wann er am stärksten ausgelastet ist. Die Mietwagenanlagen müssen all diese Faktoren berücksichtigen, um zu planen, wie viel Platz und wie viele Autos benötigt werden.

Problemstellung: Dimensionierung der Parkdecks

Mieteinrichtungen müssen für alle großen Veranstaltungen und auch für saisonale Fälle wie Sommeraktivitäten planen. Großveranstaltungen, wie College-Football-Spiele, können für den Betrieb von Mieteinrichtungen eine Herausforderung darstellen, da sie für einen sehr kurzen Zeitraum eine große Anzahl von Autos benötigen. Es ist die Arbeit von Beratern, sicherzustellen, dass eine Einrichtung diese Spitzenanforderungen ohne zu viel Überschuss erfüllen kann. Im Rahmen ihres Betriebs müssen konsolidierte Mietwagenanlagen den Kunden auch Zugang zu Terminalbussen und/oder zu vertikalen Zugängen zwischen Ebenen gewähren. All diese Anforderungen müssen erfüllt werden, um sicherzustellen, dass ein Flughafen seine Standards hinsichtlich der Zeit einhält, die ein Kunde benötigt, um ein Fahrzeug zu erhalten.

Viele konsolidierte Mietwageneinrichtungen sind vier Stockwerke hoch, was jedoch für Mietwagenfirmen ein Problem sein kann. Um einen produktiven Betrieb aufrechtzuerhalten, müssen die Firmen Situationen vermeiden, in denen ihr Personal unnötig fährt. Solche Situationen führen zu einer Verschwendung von Ressourcen.

Die Autovermietungen waren daran interessiert zu bestimmen, wie viel Platz für sie ausreicht, damit sie in einem Gebäude optimal arbeiten können. Es bestand die Notwendigkeit, ein Gleichgewicht zwischen einem guten Fahrzeugmix, aus dem die Kunden wählen können, und dem Platzbedarf für die Bewältigung der zurückgegebenen Autos zu finden. In diesem Zusammenhang war es wichtig, Parkdecks zu bestimmen, das Spitzenanforderungen erfüllen kann.

Planungshilfe in den frühen Stadien

Der Los Angeles International Airport plante eine sehr große konsolidierte Mietwageneinrichtung mit vier Parkdecks. Nachdem alle Optionen für eine neue Einrichtung am internationalen Flughafen von Los Angeles geprüft worden waren, gelangten die Berater zu dem Schluss, dass die neue Einrichtung über eine Verbindung verfügen sein sollte, über die Kunden von den Terminals zum oberen Parkdeck der Einrichtung gelangen können. Trotzdem sollte die Anlage vor der Fertigstellung dieser Verbindung geöffnet werden, so dass in der Zwischenzeit ein Busbetrieb auf der unteren Ebene unterstützt werden musste. Es gab Befürchtungen, dass zu Stoßzeiten nicht genügend Platz für Busse vorhanden sein könnte. Es war notwendig, die Funktionsweise der Anlage in verschiedenen spezifischen Szenarien zu verstehen. Außerdem musste ermittelt werden, welche vertikale Zugriffsoption für das Projekt am besten geeignet ist.

Lösung

Die Entwickler verwendeten AnyLogic-Modellierung und Kundenankunftsmuster, um eine optimale Struktur der Parkdecks zu definieren. Das Modell musste Elemente wie Personal und Ausrüstung widerspiegeln und zeitbasierte Ergebnisse liefern. Es musste in der Lage sein, die Auslastung des Personals und der Einrichtungsressourcen sowie bestimmte andere Größen zu messen. Anhand der resultierenden Daten konnten die Beteiligten feststellen, ob solche Maßnahmen für sie durchführbar sind und ob sie dem Projekt zustimmen sollten.

Auf dem Eingabebildschirm konnten Entwickler Parameter wie die Anzahl der Parkplätze festlegen, die jeder Agentur für die Rückgabe und die Lagerung vor Ort zugewiesen wurden. Das Entwurfsplanungsmodell ermöglichte es zu testen, wie viel Platz jeder Mietwagenagentur zugewiesen werden sollte und zeigte auf, wie der Entwurf der Parkdecks funktionieren würde.

Dieses Modell stellte eine animierte Visualisierung der Anlagenbelegung während des Tages zur Verfügung. Die Visualisierung half den Agenturen zu verstehen, wie ihr typischer Tag aussehen würde und wie viel Arbeit erforderlich wäre, um ihren Betrieb auf diesen Parkdecks aufrechtzuerhalten.

Shuttlebus-Fußgängermodell für
den Flughafen Los Angeles, um die Anlagenplanung
in einer frühen Phase zu erleichtern

Das Modell lieferte auch Ausgaben in grafischer Form: Die Fahrzeugmenge pro Stunde, Tankstellen- und Waschplatzauslastung. Diese Daten halfen den Agenturen, festzustellen, ob sie über genügend Platz, Autos und Ausrüstungseinheiten verfügen würden, um den erforderlichen Autoumschlag aufrechtzuerhalten.

Die Berater verwendeten die AnyLogic Fußgängerbibliothek, um ein animiertes Massensimulationsmodell zu erstellen, das ankommende Busse umfasste, um festzustellen, ob genügend Platz vorhanden war. Dieses Modell zeigte auch, wie sich Fußgänger mit Aufzügen zwischen den Stockwerken bewegen. Die frühen Iterationen dieses Fußgängersimulationsmodells simulierten Rolltreppen anstelle von Aufzügen und zeigten gute Ergebnisse, aber die Kosten für die Implementierung von Rolltreppen waren sehr hoch. Es stellte sich auch heraus, dass diese Option im Falle eines Brandes nicht sicher war. Daher stimmten die Beteiligten Aufzügen zu. Das Fußgängersimulationsmodell trug dazu bei, die erforderlichen Statistiken über die Belastung der Aufzüge zu sammeln. Als Ergebnis konnte die Idee der Verwendung von Aufzügen untermauert werden.

Fallstudie 2

Betriebsstudie für eine neue Flugzeugankunft am Südwestterminal von La Guardia

Der Flughafen LaGuardia plante, einen neuen Flug in den Flugplan des Südwest-Terminals aufzunehmen. Die Flughafenverwaltung wollte verstehen, wie sich die Einführung eines neuen Fluges auf die Terminalkapazität auswirken würde.

Problemstellung

Um das Ausmaß des Problems zu verstehen, führten die Entwickler eine vorläufige statische Fußgängerflussanalyse durch. Diese basierte auf Daten darüber, wie lange die Fluggäste vor ihrem Flug am Flughafen ankamen. Im Bild zeigte die durchgezogene Linie die Anzahl der Sitzplätze im Wartebereich an, die roten Stapel repräsentierten die Anzahl der Passagiere im Terminal vor Einführung des neuen Flugs und zusätzliche Passagiere aus dem neuen Flug wurden durch violette Bereiche dargestellt. Die Grafik zeigte, dass ein Start des neuen Flugzeugs am Nachmittag um 17:00 Uhr den bereits vollen Wartebereich zusätzlich belasten würde, was zu einem erheblichen Problem führen könnte.

Mit der AnyLogic Fußgängerbibliothek erstellten die Entwickler ein Massensimulationsmodell des Terminals, um die Sitzplatznutzung unter verschiedenen Szenarien zu untersuchen. Das Grundmodell zeigte den Betrieb aller Terminalbereiche vor Einführung des neuen Flugs an. Verschiedene Annahmen konnten mit Hilfe dieses Modells überprüft werden. In der besten Situation warteten die Passagiere in der Nähe ihrer Gates auf den Abflug. Die Berater aber wollten prüfen, wie weit sich die Passagiere in anderen Fällen von ihren Gates entfernen mussten.

Layout des Südwest-Gatebereichs
des La Guardia Flughafens im Massensimulationsmodell

Für die Erstellung des Massensimulationsmodells verwendeten die Entwickler Passagierpräferenztabellen für Wartebereiche.

Das Modell zeigte, wie weit die Leute von ihrem Gate entfernt warten mussten. Die Ergebnisse der Modellierung des Basisszenarios ohne den neuen Flug zeigten, dass einige der Spitzen im Vergleich zur statischen Analyse reduziert waren. Dies war darauf zurückzuführen, dass die Passagiere 30 Minuten vor ihrem Flug begannen anzustehen. Das Modell zeigte auch, wo die Passagiere tatsächlich warten würden. Hierdurch konnte überprüft werden, dass kein Überschuss bestand und die Situation stabil war.

Am Nachmittag war der Wartebereich viel stärker ausgelastet. Es gab viele Passagiere, die sich in verschiedenen Bereichen mischten und auf unterschiedliche Gates warteten. Mit dem neuen Flug zu dieser Spitzenzeit würden einige dieser Bereiche extrem überlastet. Diese Fußgängersimulation war sehr nützlich, um den Betrieb des Terminals und die Auswirkungen des neuen Flugs auf die Passagiere in diesem Bereich zu veranschaulichen, einschließlich der Entfernung, in der sie auf ihre Flüge würden warten müssen.

Lösung

Die Planung großer Transportanlagen erfordert sorgfältige Überlegungen und Übereinkunft über jedes Detail. Das bedeutet, dass solche Projekte viele Entscheidungen erfordern. Die anfängliche Aufgabe der Ingenieure besteht in der Regel darin, Alternativen und funktionale Entwürfe zu erstellen. Hierbei werden physische Anforderungen und Standards berücksichtigt. Es kann jedoch schwierig sein, genau zu bestimmen, ob Geschäfts- oder Betriebsziele erreicht werden. Hier hilft die AnyLogic-basierte Modellierung, indem sie eine schnellere Entscheidungsfindung ermöglicht und den Einblick in die verschiedenen Aufgaben, denen Ingenieure bei der Planung großer Transportanlagen gegenüberstehen, erheblich verbessert.


Sehen Sie sich das Video von Beth C. Kulick an, die diese Fallstudio bei The AnyLogic Conference vorstellte. Sie können auch ihre Präsentationherunterladen.

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