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Pünktlichkeit: Data Science im Flugbetrieb

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Stau auf der Autobahn, Zugausfälle, Flugverspätungen – ein Dauerproblem moderner Gesellschaften. Gemeinsam mit der Lufthansa entwickelt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt Lösungen für robuste Planungen. Die Forscher betrachten zudem zukünftige Entwicklungen: Was wäre, wenn Flugzeuge immer schneller fliegen.

Über die Verspätungen der Deutschen Bahn zu schimpfen ist längst ein Hobby der Deutschen. Die Unzufriedenheit der Fahrgäste ist allerdings berechtigt. 2016 zählte die Deutsche Bahn fast 8.000 Stunden Verspätungen – jeden Tag. Ein Problem dieser Verkehrstechnologie ist die dichte Verzahnung von Zügen, Abfahrzeiten und Gleisbelegungen. Hat ein Zug eine Verspätung ist die Verspätung nachfolgender Züge gleich vorprogrammiert.

Um dieses Problem zu lösen, hat die Deutsche Bahn vor über zehn Jahren begonnen, mit Mathematikern zusammenzuarbeiten. Eine wesentliche Hürde sind fehlende Daten, um sie in ein Modell zu überführen. Hier gibt es viele unbekannte Größen wie die Zahl der Passagiere, die ein- oder aussteigen. Dazu kommen Faktoren wie Langsamfahrstellen. In bestimmten Streckenabschnitten dürfen Züge eine Höchstgeschwindigkeit nicht überschreiten.  

Etwas einfacher dürften Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben. Ihr Blick richtet sich nicht auf Züge, sondern auf den Flugbetrieb. Auch dort ist eine robuste Netz- und Flugplanung entscheidend, für zufriedene pünktlich reisende Fluggäste und einen effizienten kostenminimierten Flugbetrieb. Das DLR erforscht am Standort Hamburg in der Einrichtung Lufttransportsysteme neue Betriebskonzepte, Planungsprozesse und Infrastrukturen für einen sicheren, passagierfreundlichen, ökologischen und ökonomischen Lufttransport.

"Was-Wäre-Wenn"-Szenarien

Dafür können die DLR-Wissenschaftler nun anwendungsnah Software der Lufthansa Systems nutzen und weiterentwickeln. Beide Partner sind zusätzlich am Forschungsprojekt “Robuster Flugplan” beteiligt. “Wir haben großes Interesse an einer realitätsnahen Forschung”, sagt Klaus Lütjens, Abteilungsleiter für Lufttransportbetrieb und -infrastrukturen in der DLR Einrichtung Lufttransportsysteme. “Der direkte Zugriff auf die Planungssoftware der Lufthansa Systems, die bei mehr als 70 Airlines im Einsatz ist, hilft uns sehr anwendungsnahe Lösungen zu untersuchen.”

Die Software NetLine/Plan und NetLine/Sched simuliert neue Verbindungen, erstellt Prognosen für Passagierströme auf Basis von Marktdaten und kalkuliert Auswirkungen auf Kosten sowie Erträge. Die DLR-Forscher können mit der Software “Was-Wäre-Wenn”-Szenarien durchspielen und dabei herausfinden, welche Modifikationen die Flugplanung noch besser gegen Störungen wappnet, oder wie Innovationen sich auf die Gestaltung des Flugplans auswirken. Lütjens führt darüber hinaus aus, dass die Forscher die Auswirkungen von immer schnelleren Flugzeuge auf die Flugpläne und den Airline-Markt untersuchen.

Zukünftige Anforderungen werden berücksichtigt

Um zu ermitteln, welchen Nutzen neue Flugzeugkonzepte und Technologien entfalten, reicht es in der Regel nicht aus, bestehende Netze und Flugpläne von Fluggesellschaften zu Grunde zu legen. Denn diese sind für die bereits verfügbaren Technologien optimiert. Deshalb sind Modelle für angepasste Szenarien notwendig. Anforderungen von Passagieren, Fluggesellschaften, Flughäfen und Flugsicherungsorganisationen fließen in die Lösungsfindung ein.

Im Forschungsprojekt “Robuster Flugplan”, das im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird, arbeiten DLR und Lufthansa Systems insbesondere an der Optimierung des mehrmonatigen Erstellungs- und Anpassungsprozesses, den ein neuer Flugplan durchläuft.

“Noch harmonischer für mehr Pünktlichkeit”

“An der Erstellung eines Flugplanes ist ein großes Orchester von Mitarbeitern verschiedenster Bereiche beteiligt”, erklärt DLR-Teilprojektleiter Steffen Wenzel. “Wir forschen an Lösungen, um diese Bereiche noch harmonischer für mehr Pünktlichkeit und Effizienz zusammenspielen zu lassen.”

Pascal Mougnon, Head of Network Planning Solutions bei Lufthansa Systems ergänzt: “Wir profitieren von den wissenschaftlichen Erkenntnissen, denn Data Science wird auch in der Luftfahrt immer wichtiger” Das Forschungsprojekt läuft seit 2016. Die Ergebnisse werden veröffentlicht und der Luftfahrtbranche zur Verfügung gestellt. (dlr/iovolution)

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