In Deutschland wird derzeit sowohl von verschiedenen Firmen als auch von staatlicher Seite (z.B. vom Land NRW) daran gearbeitet, die Erfassung der aktuellen Verkehrslage zu automatisieren. Während heute in weiten Bereichen des deutschen Autobahnnetzes nur die Verkehrserfassungsstellen der Polizei aktuelle Informationen über die Staulage liefern können, wird sich diese Situation in der nächsten Zeit grundlegend ändern. Es wird derzeit eine Infrastruktur aufgebaut, die zumindest innerhalb des Autobahnnetzes weitgehend flächendeckende Informationen on line bereitstellt. So sollen die an Zählschleifen anfallenden Daten über den Verkehrsfluß sowie die Orts- und Geschwindigkeitsinformationen, die von einigen geeignet ausgerüsteten Fahrzeugen übermittelt werden (Floating-Car-Data), zu einem Bild der aktuellen Verkehrslage verdichtet werden.
Ein konsequenter nächster Schritt dieser Entwicklung ist die Einführung von Verkehrsleitsystemen, die die aktuelle Verkehrslage bei der Bestimmung günstigster Fahrtwege berücksichtigen. Neben der Steuerung des Gesamtflusses (z.B. durch Wechselwegweiser) ist auch die Ermittlung kürzester Wege für einzelne Fahrzeuge von Bedeutung. Im Gegensatz zu den heute gebräuchlichen individuellen Routing-Systemen, bei denen sich ein CD-ROM-Gerät mit den Straßennetzdaten und auch der eigentliche Rechner lokal an Bord des Autos befinden, werden bei dieser neuen Generation von Geräten alle Berechnungen auf einem Zentralrechner ablaufen, der die Ergebnisse zu dem im Wagen befindlichen Display sendet. Da die Menge der zu verwaltenden Netzdaten ebenso wie die Zahl der zu berechnenden Verbindungen sehr groß werden kann, müssen intelligente Konzepte erarbeitet werden, um zu praktikablen Lösungen zu gelangen.
Hierzu ist die effiziente Nutzung der zur Kommunikation verfügbaren Bandbreiten ebenso notwendig wie schnelle Verfahren zur eigentlichen Wege-Berechnung. Gerade der letzten Fragestellung widmen wir uns derzeit im Rahmen des durch die DFG geförderten Schwerpunkt-Programms ,,Echtzeitoptimierung großer Systeme``. Da die aktuelle Verkehrssituation einem steten Wandel unterworfen ist, müssen die zu entwickelnden Verfahren in Echtzeit auf solche Änderungen reagieren können.
Die Bestimmung kürzester Wege in Graphen ist eine der grundlegenden und bestuntersuchten Fragestellungen der kombinatorischen Optimierung. Bei der Anwendung möglichst schneller Algorithmen für dieses Problem im Rahmen der Verkehrsmodellierung übt die Größe und Komplexität des Netzwerks als möglichst exaktes Abbild des realen Verkehrsnetzes einen entscheidenden Einfluß aus. Dabei hat sich gezeigt, daß die Ausnutzung spezieller Strukturmerkmale des zugrundeliegenden Netzes die praktische Effizienz der Verfahren maßgeblich erhöht. Derartige Besonderheiten sind in Straßennetzen insbesondere die stark hierarchische Struktur (Autobahnen-Bundesstraßen-Landstraßen) oder die Fastplanarität des zugrundeliegenden Graphen. So wurde von uns z.B. untersucht, inwieweit die Dekompositions-Algorithmen für planare Graphen (Fredericksen) übertragen werden können.
Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt des Projektes besteht in der Integration dieser Verkehrsleitsysteme in die in den vorangegangenen Abschnitten beschriebene Simulation. Es soll untersucht werden, wie sich die Lenkung von Verkehrsströmen oder einzelner Verkehrsteilnehmer auf den gesamten Verkehrsfluß auswirkt. Dadurch werden sich verschiedene Strategien zur Verkehrslenkung miteinander vergleichen und evaluieren lassen. Beispielsweise zeigen solche Vergleiche, daß es bei hoher Verkehrsdichte u.U. nicht günstig ist, alle Autos über die kürzeste Strecke zu leiten.
In diesem Zusammenhang ist die Untersuchung von dynamischen
Verkehrsgleichgewichten von Bedeutung. Diese spiegeln durch die
Berücksichtigung zeitabhängiger Verkehrsschwankungen auf den Kanten
die reale Verkehrssituation besser wieder als statische
Verkehrsmodelle mit festen Kantengewichten. Bei der Entwicklung
von optimalen Routing-Szenarien hat sich die Einbeziehung von
Gleichgewichtsbeziehungen in dynamischen Verkehrsmodellen als
wichtiges Hilfsmittel erwiesen. Dabei ist die Simulation, vor allem
mit Hilfe des in Abschnitt 
beschriebenen
Warteschlangenmodells, ein geeignetes Instrument zur numerischen
Evaluierung der theoretischen Untersuchungen.