Cours

Innovative Mobilitätssysteme: Design Thinking

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss der Veranstaltung sind die Studierenden in der Lage, innovative und kreative Lösungen für Mobilitätssysteme basierend auf einer Analyse Herausforderungen im heutigen Mobilitätssystem und der Anforderungen der Nutzenden zu konzipieren und iterativ zu verbessern. Sie erlernen darüber hinaus Fertigkeiten im Kontext des Projektmanagements.

Lehrinhalte

In der Veranstaltung wird das Konzept des Design Thinking gelehrt und im Rahmen einer Gruppenarbeit an einem selbst gewählten Mobilitätsproblem erprobt. Zunächst wird dabei eine IST-Analyse durchgeführt. Es gilt, das Problem, die verschiedenen Interessensgruppen und die Abläufe zu erkennen und zu verstehen. In der folgenden SOLL-Phase geht es darum, die Adressaten, für die die Systemgestaltung gelten soll, und deren Perspektiven festzulegen und näher zu spezifizieren. In einer abschließenden WIRD-Phase wird ein low-level Prototyp eines zukünftigen, innovativen Systems „gebaut“ und anhand einer qualitativen Evaluation erprobt. Zusammenfassend wird das Ergebnis dargestellt und das Design Thinking als Methode zur Gestaltung von Mobilitätssystemen kritisch reflektiert.

Anwendung von Verkehrssimulation im Güterverkehr WS 22/23

Lernergebnisse

Die Studierenden sind nach dem erfolgreichen Absolvieren des Moduls in der Lage, computergestützte Simulationsmodelle für den Güterwirtschaftsverkehr zu erstellen, zu modifizieren und anzuwenden. Sie sind in der Lage, modellgestützt die verschiedenen Auswirkungen von verkehrspolitischen Instrumenten und privatwirtschaftlichen Initiativen im Güterverkehr auf den Verkehr, die Unternehmen und die Umwelt quantitativ zu berechnen. Auch sollen sie die Ergebnisse zur Unterstützung von einzel- und/oder gesamtwirtschaftlichen Entscheidungen aufbereiten und interpretieren können. Ein Schwerpunkt liegt auf Simulationsmodellen mit Multi-Agenten Architektur.

Lehrinhalte

Das Ziel der Klimaneutralität ist ohne eine tiefgehende Transformation im Verkehrsbereich nicht zu erreichen. Trotz seines im Vergleich zum Personenverkehr geringen Anteils an der Verkehrsleistung ist der Güterwirtschaftsverkehr überproportional für die Treibhausgasemissionen im Verkehrsbereich verantwortlich. Zudem ist weltweit eine starke Zunahme des Güterverkehrs zu erwarten, wodurch sein Beitrag zur Klimagasemissionsreduktion noch wichtiger wird. Verkehrliche Maßnahmen - Maut, Einfahrtbeschränkungen etc. - greifen in den Wettbewerb zwischen Unternehmen und Regionen ein und führen deshalb zu lokalen Widerständen und ggf. auch zu unerwünschten Marktverzerrungen. Aber auch die Einführung von neuen Technologien, wie Elektro- oder Wasserstoffantrieben, lassen sich aus unternehmerischer Sicht nicht immer ohne Weiteres realisieren, weil die Technologie nicht immer praktikabel ist oder sich die Wettbewerbssituation verschlechtern würde. Um geeignete Maßnahmen zur Steigerung der Nachhaltigkeit im Güterverkehr zu implementieren, ist es notwendig, dass Entscheidungsträger ein Systemverständnis des Güterverkehrs besitzen. Vor diesem Hintergrund werden zunehmend Simulationsmodelle eingesetzt, um Maßnahmen bezüglich ihrer Effizienz, Nachhaltigkeit und ggf. Nebenwirkungen bewerten zu können. Die Veranstaltung führt in eine Open-Source Simulationsoftware für den Güterwirtschaftsverkehr und ihre Komponenten ein. Mittels dieses agentenbasierten Simulationssystems kann unternehmerisches Handeln und dessen Veränderung aufgrund geänderter Rahmenbedingungen simuliert werden. Dies umfasst insbesondere den für den Wirtschaftsverkehr zentralen Bereich der Tourenplanung, inkl. der geeigneten Zusammensetzung des Fuhrparks. Im Rahmen der Lehrveranstaltungen erlernen die Studierenden, ein Simulationsmodell aufzubauen und anhand dieses Modells verschiedene Maßnahmen eigenständig zu simulieren. Die Aufgabe der Studierenden ist es schließlich, die produzierten Modellergebnisse zu bewerten, für Kommunikationszwecke aufzubereiten und diese entsprechend zu präsentieren.


Bewertungsverfahren in der Verkehrsplanung WS 22/23

Lernergebnisse

Die Studierenden können nach dem erfolgreichen Bestehen des Moduls die wichtigsten Entscheidungsunterstützungswerkzeuge zur Lösung von Abwägungs-, Entscheidungs- und Kooperationsproblemen im Verkehrssektor anwenden. Die hier erworbenen Kenntnisse ermöglichen es den Studierenden, komplexe Entscheidungsprozesse methodisch zu strukturieren und anzugehen, um verkehrsplanerische und verkehrspolitische Probleme systematisch zu lösen.

Lehrinhalte

Die Mehrzahl der großen Infrastrukturprojekte weltweit sind dem Verkehrssektor zuzuordnen. Der Erfolg solcher - oft milliardenschwerer - Projekte hängt dabei häufig von subjektiv geprägten Entscheidungen einzelner Entscheidungsträger ab. Dabei spielen häufig auch implizite und persönliche Ziele eine Rolle. Oftmals werden dabei nicht die „besten“ Entscheidungen getroffen. Dies gilt insbesondere dann, wenn mehrere Alternativen zur Auswahl stehen, Kriterien nicht transitiv sind und Ziele miteinander in Konflikt stehen. Die Wirkungsanalyse bewertet unter Nutzung von Methoden der präskriptiven Entscheidungstheorie und aufbauend auf verkehrsplanerischen und verkehrsökonomischen Wirkungsprognosen verschiedene Projektvarianten. Eine Wirkungsanalyse - im Englischen “Assessment” - schafft gleichermaßen eine Klarheit über die Ziele eines Projektes bzw. einer Politikmaßnahme als auch Transparenz bezüglich des Entscheidungsprozesses und der Auswahl der Vorzugsvariante. Vor diesem Hintergrund werden in diesem Modul zunächst die methodischen Werkzeuge der Entscheidungsunterstützung präsentiert - Nutzwertanalyse, Multikriterien-Analyse, Kosten-Wirksamkeitsanalyse. Eine kurze Einführung in die ökonomische Analyse von Verkehrsmärkten und -systemen bildet die Grundlage zur monetären Bewertung verkehrspolitischer Maßnahmen mittels der Kosten-Nutzen-Analyse. In Situationen, bei denen sich verschiedene Stakeholder gemeinsam auf ein Projekt oder eine Entscheidung einigen müssen, kommen Verfahren aus der Kooperativen Spieltheorie sowie die Multi-Actor-Multi-Kriterien Analyse zum Einsatz. Weiterhin werden strategische Konzepte zur Entscheidungsfindung in Gremien dargestellt und anhand von praktischen Fallbeispielen erläutert. In diesem Modul wird sowohl in der Vorlesung als auch in den begleitenden Übungen durchgehend Bezug zu einem Fallbeispiel - einem deutschen Großinfrastrukturprojekt - genommen. Die expliziten und impliziten Ziele verschiedener Stakeholder sowie der Ablauf des Planungs- bzw. Entscheidungsprozesses werden analysiert. Auch werden die Nutzen und Kosten des Projektes bewertet.

Data Science for agent-based transport simulations WiSe 22/23

Learning Outcomes

The class teaches how to deal with data in the field of transportation. The discussed techniques will be applied to problems in the field of agent-based transport simulations.

Content

The content will be based on portions of two books: "R for Data Science" by Hadley Wickham, and "Geocomputation with R" by Robin Lovelace. The first book describes a comprehensive approach to data science including loading, transforming, and visualizing data sets using the R programming language. The second book focuses on analyzing geographic data, and this course will focus specifically on transport data connected to agent-based transport simulations. There will be a mid-semester project and a final project in which students are expected to present results. This is not a class on the R programming language itself; the course focuses instead on using R as a tool for data science. The class will include but is not limited to the following topics:
• Introduction to R
• Loading datasets into R
• Data visualization
• Data transformation
• Joining datasets
• Geographic data and maps in R
• Analyzing spatial data and performing geometric operations The R language, the above books, and all software packages used in the course are free and open-source.

Advanced conceptual and software issues of multi agent transport simulations WiSe 22/23

Learning Outcomes

This class teaches in-depth knowledge in - using, - planning - developing agent based transport simulations based on MATSim (www.matsim.org). Students will be able to use Java Inject syntax, use version control (git) and continuous integration. Furthermore up-to date result visualization, a good standard in setting up simulation experiments and an in depth knowledge in current MATSim topics will be discussed.

Content

This class is highly based on mutual experimenting / lab work. Please bring your own laptop to work with (we might be able to borrow some devices, if required).


Kooperatives und vernetztes Verkehrsmanagement WiSe 22/23

Lernergebnisse

Das Verkehrsmanagement steht mit zunehmender der Vernetzung und Automatisierung von Fahrzeugen vor einem möglichen Innovationsschub, der auch den Fuß- und Radverkehr einschließt. Das Modul greift daher neue Technologien auf und die Interaktion innovativer Fahrzeuge sowie Systeme für Radfahrer*innen und Fußgänger*innen mit der Infrastruktur. Diese Interaktion ist für eine erfolgreiche Transformation des Mobilitätssystems für Personen und Güter ebenso erforderlich, wie die Einbindung neuer öffentlicher Verkehrsangebote. Das Modul entwirft - neben der Sicht auf die Metropolen - auch mögliche Systemkonzepte für kleiner und mittlere Städte, die bislang nicht im Fokus des Verkehrsmanagements standen. Die Vernetzung und Automatisierung des Verkehrssystem stellt für diese Städte daher eine besondere Herausforderung dar. Einfache Simulationsmodelle quantifizieren hierzu Wirkungszusammenhänge. Das Modul adressiert somit auch die planerischen und technischen Grundlagen eines innovativen Verkehrssystems. Das Modul vermittelt folgende Kompetenzen auf der Grundlage einer konzeptionellen Fallstudie: 
• Defizite aktueller Verkehrssysteme zu analysieren und Zielsetzungen für zukünftige Maßnahmen des Verkehrsmanagements zu formulieren.
• Potentiale kooperativer und vernetzter Fahrzeug-Infrastruktur-Systeme in ein Gesamtsystem einzuordnen.
• Chancen und Risiken automatisierter Fahrzeuge im privaten und öffentlichen Verkehr abzuschätzen.
• Technische und organisatorische Systemarchitekturen für innovative und verkehrsträgerübergreifende Verkehrsmanagementsysteme zu entwerfen.
• Lösungsansätze für die lokale Situation in unterschiedlichen Stadtgrößen zu skizzieren und vergleichend gegenüberzustellen
• Geschäfts- und Kooperationsstrukturen und hierauf abgestimmte technische Systemarchitekturen zu entwickeln.
• Wirkungsermittlungen vornehmen (Verkehrsfluss, Umwelt, Sicherheit) und Simulationsstudien vorzubereiten.

Lehrinhalte

Das Modul gliedert sich in die folgenden Lehrinhalte:
1. Methoden zur Analyse des Handlungsbedarfs sowie für die planerische Vorbereitung von Maßnahmen des Verkehrsmanagements.
2. Darstellung der Potenziale der Kopplung der städtischen Infrastruktur zur Verkehrssteuerung mit den betrieblichen Systemen des öffentlichen Personennahverkehrs. 3. Technologien und Serviceansätze des kooperativen Verkehrsmanagements sowie die Unterstützung von automatisierten Fahrzeugen durch die Infrastruktur.
4. Vorstellung von Best-Practice-Ansätzen aus dem täglichen aktuellen Betrieb sowie innovativer Systeme aus dem Forschungsumfeld.
5. Vorstellung von Rollen und Verantwortlichkeiten im Bereich des kooperativen Verkehrsmanagements sowie der zur Systemsteuerung notwendigen methodischen Ansätze.
6. Vorstellung von Instrumenten zur Entwicklung einer Gesamtarchitektur, die sowohl technische als auch organisatorische Gesichtspunkte beschreibt.
7. Ansätze sowie Anforderungen zur Bewertung der entwickelten Maßnahmen, einschließlich der Potentiale zum Einsatz von Simulationswerkzeugen.



Objektorientiertes Programmieren in den Ingenieurwissenschaften mit Java WiSe 22/23

Lernergebnisse

Die Veranstaltung bietet eine Einführung in moderne Programmiertechniken am Beispiel der Programmiersprache Java. Der Einsatz objektorienterter Konzepte versetzt die Studierenden schnell in die Lage, komplexe Aufgabenstellungen selbstständig zu bearbeiten. In den praktischen Übungen lernen die Studierenden während des Programmierens außerdem den Umgang mit einer Entwicklungsumgebung und eines Versionsmanagementsystems (git).

Lehrinhalte

Die Veranstaltung bietet eine Einführung in moderne Programmiertechniken. Der Einsatz objektorienterter Konzepte versetzt die Studierenden schnell in die Lage, komplexe Aufgabenstellungen selbstständig zu bearbeiten.
Die verwendete Programmiersprache ist Java.
-Java Grundlagen:
* Datentypen, Variablen, Operatoren, statische Methoden / Funktionen
- Objektorientierung:
* Klassen und Objekte
* Polymorphismus mit Interfaces
* Generics
* Implementations
-Vererbung
- Java Collections
- Fehlerbehandlung
- Input / Output
- ggf. GUI


Modellierung und Simulation von Verkehr WiSe 22/23

Lernergebnisse

Die Studierenden verfügen nach erfolgreichem Bestehen des Moduls über Kenntnisse in der Modellierung und Simulation von Verkehr (4-Stufen-Prozesses, Algorithmen und Verfahren innerhalb des 4-Stufen-Prozesses) sowie praktische Erfahrung im Umgang mit der Verkehrsplanungssoftware VISUM (Netzerstellung, Umlegungsverfahren, ÖV-Modellierung, EVA Nachfragemodell). Darüber hinaus erhalten die Studierenden einen Überblick über aktuelle Forschungsansätze zur Weiterentwicklung der Verkehrsmodellierung.

Lehrinhalte

In dieser Veranstaltung werden Konzepte und Methoden der Modellierung und Simulation dargestellt und ihre praktische Anwendung in den Übungen anhand synthetischer und realer Beispiele umgesetzt.