Bachelorarbeit, 2015
34 Seiten, Note: 1,3
1 Einleitung
2 Das Repositionierungsproblem in Bike Sharing-Systemen
2.1 Notwendigkeit der Repositionierung
2.2 Repositionierung als Tourenplanungsproblem
3 Mathematische Modellierung des statischen Repositionierungsproblems
4 Kritische Würdigung
5 Zusammenfassung
Die Arbeit untersucht das statische Repositionierungsproblem von Fahrrädern in Bike Sharing-Systemen, um die Effizienz der Umverteilung zu steigern und eine Methode zur mathematischen Modellierung dieses Prozesses vorzustellen.
2.2 Repositionierung als Tourenplanungsproblem
Bei dem Repositionierungsprozess stellt sich zunächst die Frage, wann dieser erfolgen soll. Hierbei unterscheidet man zwischen zwei Herangehensweisen. Bei dem statischen Repositionierungsproblem erfolgt die Umverteilung bei Nacht, wenn die Nachfrage an den Bike Sharing-Stationen zu vernachlässigen ist. Eine andere Möglichkeit ist die dynamische Repositionierung, die am Tag stattfindet, wenn sich die Bestände an den Stationen fortwährend ändern. In dieser Arbeit wird die statische Repositionierung bei Nacht als Ausgangspunkt genutzt, da diese einige Vorteile gegenüber der dynamischen Repositionierung aufweist. Zum einen gibt es nachts keine Probleme wie Stau und Parkplatzsuche, welches tagsüber oft ein Hindernis sein kann und Zeit kostet. Zum anderen behält man einen besseren Überblick über die Bestände an den Stationen, da diese sich nicht, wie tagsüber, kontinuierlich ändern.
Das Repositionierungsproblem beinhaltet zwei wichtige Elemente: a) Die Bike Sharing Stationen und b) die Fahrzeuge zur Redistribution der Räder.
Ad a) Bei den Bike Sharing-Stationen dient eine Station als das Depot, an dem die Fahrzeuge starten und nach der Repositionierung wieder parken. Jede Station hat sowohl einen gewissen Anfangsbestand an Fahrrädern als auch eine Höchstkapazität an Fahrradschlössern. Das Depot unterscheidet sich von den anderen Stationen in der Hinsicht, dass es einen hohen Anfangsbestand sowie eine hohe Kapazität besitzt und dort selbst am Tag keine Nachfrage vorherrscht. Des Weiteren müssen die Fahrtzeiten, die die Fahrzeuge zwischen alle Stationen benötigen, miteinkalkuliert werden.
1 Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die steigende Relevanz und historische Entwicklung von Bike Sharing-Systemen sowie die Notwendigkeit der Optimierung durch effiziente Repositionierung.
2 Das Repositionierungsproblem in Bike Sharing-Systemen: Dieses Kapitel erörtert die Gründe für die notwendige Umverteilung von Fahrrädern und definiert die statische Repositionierung als Tourenplanungsproblem.
3 Mathematische Modellierung des statischen Repositionierungsproblems: Es werden die mathematischen Grundlagen, Annahmen, Variablen und Nebenbedingungen für ein statisches Modell zur Umverteilung hergeleitet.
4 Kritische Würdigung: Eine kritische Auseinandersetzung mit dem Modell bezüglich seiner praktischen Anwendbarkeit, notwendiger Vereinfachungen und möglicher Alternativstrategien zur Kostenminimierung.
5 Zusammenfassung: Die Arbeit schließt mit einer Rekapitulation der Kerninhalte und einem Ausblick auf zukünftige Modellentwicklungen im Bereich der Bike-Sharing-Logistik.
Bike Sharing, Repositionierung, Tourenplanung, Statisches Modell, Umverteilung, Fahrräder, Strafkosten, Betriebskosten, Nachfrageschwankungen, Logistik, Modellierung, Mathematik, Zielfunktion, Nebenbedingungen, Effizienz
Die Arbeit thematisiert die Herausforderungen bei der effizienten Umverteilung von Fahrrädern in Bike Sharing-Systemen und entwickelt dazu ein mathematisches Modell.
Die zentralen Felder umfassen das Management von Bike Sharing-Systemen, die mathematische Optimierung von Logistikprozessen sowie die Analyse von Nachfrageschwankungen.
Das primäre Ziel ist die Herleitung und detaillierte Erläuterung eines mathematischen Modells zur statischen Repositionierung von Rädern, um Betriebskosten und Nutzerunzufriedenheit zu minimieren.
Es wird eine mathematische Modellierung genutzt, die auf Tourenplanungsproblemen (ähnlich dem 1-PDTSP) basiert und durch eine Linearisierung für die Praxis angepasst wird.
Der Hauptteil gliedert sich in die Problembeschreibung, die mathematische Formulierung mit Zielfunktion und Nebenbedingungen sowie eine kritische Analyse der Modellannahmen.
Die wichtigsten Begriffe sind Bike Sharing, Repositionierung, mathematische Modellierung, Tourenplanung und Strafkosten.
Die statische Umverteilung in der Nacht wird bevorzugt, da sie planbarer ist, da keine Staus auftreten und die Bestandsänderungen an den Stationen durch die fehlende Nachfrage vernachlässigbar sind.
Die Straffunktion quantifiziert die Nutzerunzufriedenheit, die entsteht, wenn entweder kein Fahrrad ausleihbar ist oder kein freier Schlossplatz zur Rückgabe existiert.
Das Modell integriert spezifische Kurzzyklusbedingungen, um sicherzustellen, dass die berechneten Routen der Fahrzeuge als geschlossene Rundreisen abgebildet werden.
Das Modell ist primär auf fest installierte Stationen ausgerichtet, was die Flexibilität bei modernen Systemen mit Fahrradständern vernachlässigt, die theoretisch eine abweichende Handhabung erlauben würden.
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