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Echtzeit-Disposition

Störungsmanagement in Echtzeit

Wenn ein Fahrzeug ausfällt, eine Strecke gesperrt wird oder Verspätungen kaskadieren – unser System reagiert in Millisekunden. Reinforcement-Learning-Agenten und MILP-Solver berechnen optimale Umplanungen, bevor der Disponent den Hörer abnimmt.

RL
MILP
VDV
ITCS
SIRI
<200ms
Reaktionszeit

Warum manuelle Disposition an ihre Grenzen stößt

Im laufenden Betrieb treten Störungen nicht einzeln auf – sie kaskadieren. Ein Fahrzeugausfall auf Linie 7 führt zu Anschlussbrüchen am Hauptbahnhof, die wiederum Überfüllungen auf drei Folgelinien verursachen. Ein menschlicher Disponent kann diese Kettenreaktionen nicht in Echtzeit überblicken, geschweige denn optimal lösen.

Klassische Dispositionssysteme bieten bestenfalls Regelwerke: „Wenn Fahrzeug ausfällt, sende Reservebus." Doch diese Regeln berücksichtigen weder die aktuelle Fahrgastnachfrage noch die Verfügbarkeit von Personal, noch die Auswirkungen auf den Gesamtfahrplan. Das Ergebnis: suboptimale Entscheidungen, unnötige Leerfahrten und frustrierte Fahrgäste.

Unsere Echtzeit-Disposition löst dieses Problem grundlegend anders. Statt starrer Regeln nutzen wir einen trainierten RL-Agenten, der den gesamten Betriebszustand erfasst und in Millisekunden die global optimale Umplanung berechnet – unter Berücksichtigung aller Nebenbedingungen, von Arbeitszeitgesetzen bis zu Ladeständen bei E-Bussen.

# realtime_dispatcher.py
class RealtimeDispatcher:
  """Echtzeit-Störungsreaktion."""

  def __init__(self, config):
    self.rl_agent = PPOAgent(state_dim=256)
    self.milp_solver = GurobiSolver(config)
    self.itcs_client = VDV454Client()

  async def handle_disruption(self, event):
    # 1. Betriebszustand erfassen
    state = await self.itcs_client.get_state()

    # 2. RL-Agent: Sofort-Empfehlung (<200ms)
    action = self.rl_agent.act(state.encode())

    # 3. MILP: Validierung & Feinplanung
    plan = self.milp_solver.reoptimize(
      current=state, hint=action
    )

    # 4. Dispositionsvorschlag an Leitstelle
    return DispositionProposal(
      reassignments=plan.vehicles,
      reroutes=plan.routes,
      confidence=plan.gap
    )

Automatische Reaktion auf jede Betriebsstörung

Für jeden Störungstyp sind spezialisierte Umplanungsstrategien hinterlegt, die durch den RL-Agenten situativ gewichtet und kombiniert werden. Das System lernt kontinuierlich aus historischen Störungsdaten und verbessert seine Reaktionsqualität über die Zeit.

01

Fahrzeugausfälle

Sofortige Identifikation des nächsten verfügbaren Ersatzfahrzeugs unter Berücksichtigung von Position, Fahrzeugtyp, Ladestand (E-Bus) und verbleibender Umlaufzeit. Automatische Neuberechnung der betroffenen Umläufe in unter 30 Sekunden.

02

Personalausfälle

Regelkonforme Ersatzsuche unter Einhaltung von ArbZG, Ruhezeiten und Qualifikationsanforderungen. Das System prüft automatisch Bereitschaftsdienste, Springerfahrer und mögliche Diensttausche – und schlägt die kostengünstigste Alternative vor.

03

Streckensperrungen

Automatische Berechnung von Umleitungsrouten auf Basis des aktuellen Straßennetzes. Berücksichtigung von Fahrzeuggröße, Wendemöglichkeiten und Haltestellenerreichbarkeit. Integration von Echtzeit-Verkehrsdaten für realistische Fahrzeitprognosen.

04

Verspätungskaskaden

Frühzeitige Erkennung von Verspätungswellen durch prädiktive Modelle. Proaktive Anpassung von Anschlüssen, Wendezeiten und Umlauffolgen, bevor die Kaskade den Gesamtfahrplan destabilisiert. Priorisierung nach Fahrgastaufkommen.

05

Anschlussbrüche

Echtzeit-Bewertung von Anschlussbeziehungen: Warten oder weiterfahren? Das System berechnet die Gesamtauswirkung auf alle betroffenen Fahrgäste und entscheidet auf Basis der minimalen Gesamtwartezeit – nicht nach starren Warteregeln.

06

Witterungsbedingte Störungen

Integration von Wetterdaten und Straßenzustandsmeldungen. Automatische Anpassung von Fahrzeiten, Aktivierung von Winterfahrplänen und präventive Umplanung bei Unwetterwarnungen – bevor die Störung eintritt.

# architecture.yaml
services:
  realtime-dispatcher:
    model: PPO-Agent v3.2
    state_dim: 256
    latency: <200ms
    interface: VDV 453/454

  milp-reoptimizer:
    solver: Gurobi 11
    warm_start: true
    max_solve_time: 30s
    gap_tolerance: 0.02

  demand-forecaster:
    model: LSTM-Transformer
    horizon: 120min
    accuracy: >92%

  itcs-connector:
    protocol: VDV 454 / SIRI-SX
    polling: 5s
    fallback: REST API

Drei Schichten der Echtzeit-Reaktion

Unsere Architektur trennt bewusst zwischen sofortiger Reaktion und optimaler Planung. Der RL-Agent liefert in unter 200 Millisekunden eine erste Handlungsempfehlung – gut genug, um sofort zu reagieren. Parallel berechnet der MILP-Solver die mathematisch optimale Lösung, die nach maximal 30 Sekunden vorliegt.

Die dritte Schicht ist die prädiktive Komponente: LSTM-basierte Nachfrageprognosen erkennen Störungsmuster, bevor sie eintreten. So kann das System proaktiv gegensteuern – etwa durch vorzeitige Verstärkerfahrten bei prognostiziertem Fahrgastanstieg.

Die Kommunikation mit Ihrem ITCS erfolgt über standardisierte VDV 453/454-Schnittstellen und SIRI-SX. Kein Austausch Ihres Leitsystems erforderlich – unsere Module docken als Microservices an.

VDV 453/454 SIRI-SX Gurobi PPO LSTM Docker Kubernetes

Messbare Verbesserungen im Störungsmanagement

<200ms

Reaktionszeit RL-Agent

<30s

MILP-Neuberechnung

-35%

Weniger Ausfallminuten

500+

Fahrzeuge gleichzeitig

Echtzeit-Expertise aus dem Operations Research

Echtzeit-Disposition ist kein Feature, das man einem bestehenden System „dazuschaltet". Sie erfordert tiefes Verständnis von Optimierungstheorie, Reinforcement Learning und den betrieblichen Realitäten im ÖPNV. Unser Team vereint alle drei Kompetenzen.

Wir haben RL-Agenten trainiert, die in digitalen Zwillingen realer Verkehrsnetze über 10 Millionen Störungsszenarien durchgespielt haben. Wir kennen die Fallstricke: von der Reward-Shaping-Problematik über die Sim-to-Real-Gap bis zur Integration in Legacy-ITCS-Systeme. Und wir wissen, dass die beste Technologie nichts nützt, wenn der Disponent ihr nicht vertraut – deshalb bauen wir transparente Systeme mit erklärbaren Entscheidungen.

Gurobi PPO / SAC VDV 453/454 SIRI Python Docker
Hex Solutions Team bei der Echtzeit-Dispositions-Entwicklung

Echtzeitdisposition für Ridepooling & On-Demand-Verkehr

Ridepooling verändert den ÖPNV grundlegend: Fahrgäste buchen Fahrten in Echtzeit, Fahrzeuge bündeln Anfragen dynamisch und Routen entstehen on-the-fly. Dieses Modell funktioniert nur mit einer Dispositionslogik, die in Millisekunden entscheidet – und dabei Bündelungseffizienz, Umwegfaktoren und Wartezeiten gleichzeitig optimiert.

Unser System löst das Ridepooling-Dispositionsproblem als dynamisches Vehicle-Routing-Problem mit Zeitfenstern (DVRPTW). Der RL-Agent bewertet eingehende Fahrtanfragen in unter 100 Millisekunden und entscheidet: Welches Fahrzeug nimmt die Anfrage auf? Wo wird eingesammelt? Welche bestehenden Fahrgäste werden wie umgeroutet? Dabei garantiert das System maximale Umwegfaktoren – kein Fahrgast fährt länger als nötig.

Die MILP-Komponente übernimmt die Flottenplanung im Hintergrund: Wie viele Fahrzeuge werden in welchem Gebiet zu welcher Tageszeit benötigt? Wo sollten Fahrzeuge vorpositioniert werden, um Anfahrtszeiten zu minimieren? Diese strategische Schicht wird alle 15 Minuten neu berechnet und passt die Flottendisposition an die aktuelle Nachfragelage an.

DVRPTW Insertion Heuristic PPO-Agent OSRM Nachfrageprognose Flottenrebalancing
# ridepooling_dispatcher.py
class RidepoolingDispatcher:
  """Echtzeit-Bündelung von Fahrtanfragen."""

  def __init__(self, config):
    self.rl_agent = PPOAgent(state_dim=512)
    self.router = OSRMRouter(config)
    self.fleet = FleetManager(config)

  async def handle_request(self, request):
    # 1. Fahrzeugkandidaten identifizieren
    candidates = self.fleet.get_nearby(
      origin=request.pickup,
      radius_km=3.0,
      capacity_min=request.pax
    )

    # 2. RL-Agent: Beste Insertion (<100ms)
    insertion = self.rl_agent.evaluate(
      candidates, request,
      max_detour_factor=1.4
    )

    # 3. Route neu berechnen
    route = self.router.optimize(
      vehicle=insertion.vehicle,
      stops=insertion.updated_stops
    )

    # 4. Fahrgast-ETA & Bestätigung
    return BookingConfirmation(
      pickup_eta=route.eta_pickup,
      dropoff_eta=route.eta_dropoff,
      pooling_factor=route.efficiency
    )
01

Dynamische Bündelung

Eingehende Fahrtanfragen werden in Echtzeit mit bestehenden Routen abgeglichen. Der Algorithmus berechnet für jedes Fahrzeug die optimale Insertion-Position – unter Berücksichtigung von Umwegfaktoren, Kapazitätsgrenzen und garantierten Abholzeiten. Bündelungsraten von über 60% sind realistisch.

02

Flottenrebalancing

Leere Fahrzeuge werden proaktiv in Gebiete mit prognostizierter Nachfrage vorpositioniert. LSTM-basierte Nachfrageprognosen analysieren historische Buchungsdaten, Wetterdaten und Veranstaltungskalender, um die optimale Fahrzeugverteilung alle 15 Minuten neu zu berechnen.

03

Intermodale Verknüpfung

Ridepooling als Zubringer zum Linienverkehr: Das System kennt die Fahrpläne von Bus und Bahn und plant Ridepooling-Fahrten so, dass Fahrgäste ihre Anschlüsse erreichen. Bei Verspätungen im Linienverkehr werden Ridepooling-Routen automatisch angepasst.

# demand_responsive_transit.py
class DemandResponsiveDispatcher:
  """Bedarfsverkehr mit Echtzeitauslastung."""

  def __init__(self, config):
    self.occupancy = OccupancyTracker()
    self.demand_model = LSTMForecaster()
    self.scheduler = MILPScheduler(config)

  async def optimize_service(self):
    # 1. Echtzeitauslastung erfassen
    load = self.occupancy.get_realtime(
      sources=['APC', 'WiFi', 'Ticketing']
    )

    # 2. Nachfrage prognostizieren (2h)
    forecast = self.demand_model.predict(
      current=load,
      horizon_min=120
    )

    # 3. Bedarfsfahrten disponieren
    schedule = self.scheduler.plan(
      demand=forecast,
      fleet=self.fleet.available(),
      min_occupancy=0.4
    )

    # 4. Dynamische Anpassung
    return ServicePlan(
      trips=schedule.trips,
      vehicles=schedule.assignments,
      expected_load=forecast.avg
    )

Echtzeitdisposition im Bedarfsverkehr

Der klassische Linienverkehr mit starren Fahrplänen stößt in ländlichen Regionen und Schwachlastzeiten an wirtschaftliche Grenzen. Bedarfsverkehr – ob als Rufbus, AST (Anruf-Sammel-Taxi) oder flexibler Flächenbetrieb – bietet die Lösung. Doch ohne intelligente Echtzeitdisposition bleibt Bedarfsverkehr ineffizient: Fahrzeuge fahren halb leer, Wartezeiten sind unvorhersehbar und die Betriebskosten explodieren.

Unser System verbindet Echtzeitauslastungsdaten mit prädiktiver Nachfragemodellierung. Automatische Fahrgastzählsysteme (APC), WLAN-Sensorik und Ticketing-Daten liefern sekundengenau die aktuelle Auslastung jedes Fahrzeugs. Daraus berechnet das System, wo in den nächsten zwei Stunden Nachfrage entstehen wird – und disponiert Bedarfsfahrten proaktiv, bevor Fahrgäste überhaupt buchen.

Das Ergebnis: Bedarfsverkehr, der sich wie Linienverkehr anfühlt – mit garantierten Abholzeiten unter 15 Minuten, Bündelungsraten über 60% und einer Fahrzeugauslastung, die den Betrieb wirtschaftlich tragfähig macht. Gleichzeitig sinken die Betriebskosten pro Fahrgastkilometer um bis zu 40% gegenüber konventionellem Bedarfsverkehr ohne Echtzeitoptimierung.

APC-Sensorik LSTM-Prognose MILP-Scheduling GTFS-Flex NeTEx Bedarfsverkehr
<15min

Garantierte Abholzeit

60%+

Bündelungsrate

-40%

Kosten pro Fahrgast-km

92%

Prognosegenauigkeit

01

Echtzeitauslastung

Sekundengenaue Erfassung der Fahrzeugauslastung über APC-Sensoren, WLAN-Tracking und Ticketing-Daten. Das System erkennt Auslastungsspitzen in Echtzeit und löst automatisch Verstärkerfahrten aus oder leitet Fahrgäste auf alternative Verbindungen um – bevor Überfüllung entsteht.

02

Prädiktive Disposition

LSTM-Transformer-Modelle prognostizieren die Nachfrage für die nächsten zwei Stunden auf Haltestellenebene. Faktoren wie Wochentag, Uhrzeit, Wetter, Schulferien und lokale Veranstaltungen fließen in die Prognose ein. Bedarfsfahrten werden proaktiv geplant – nicht erst auf Anfrage.

03

Flexible Bedienformen

Vom Rufbus über Anruf-Sammel-Taxis bis zum vollflexiblen Flächenbetrieb: Das System unterstützt alle Bedienformen und kann diese dynamisch kombinieren. In Spitzenzeiten fährt der Bus auf fester Route, in Schwachlastzeiten wechselt er automatisch in den Bedarfsmodus.

FAQ – Echtzeit-Disposition

Echtzeit-Disposition bezeichnet die automatisierte Reaktion auf Betriebsstörungen wie Fahrzeugausfälle, Verspätungen oder Streckensperrungen. Das System berechnet in Sekunden optimale Umplanungen und weist Ersatzfahrzeuge, alternative Routen und Personalressourcen automatisch zu – unter Einhaltung aller betrieblichen und gesetzlichen Nebenbedingungen.
Unser Reinforcement-Learning-basierter Dispositionsagent liefert eine erste Handlungsempfehlung in unter 200 Millisekunden. Die vollständige MILP-basierte Neuberechnung eines Umlaufplans für bis zu 500 Fahrzeuge dauert weniger als 30 Sekunden – inklusive Validierung aller Nebenbedingungen wie Arbeitszeitgesetze, Ladezyklen und Anschlussbeziehungen.
Ja. Unsere Echtzeit-Dispositionsmodule kommunizieren über standardisierte VDV 453/454-Schnittstellen und SIRI-SX mit Ihrem ITCS. Die Integration erfolgt als Microservice-Architektur – die Dispositionskomponenten laufen als eigenständige Container-Services und liefern Umplanungsvorschläge über REST-APIs oder gRPC. Ein vollständiger Austausch des ITCS ist nicht erforderlich. Die typische Integrationsdauer beträgt 8 bis 12 Wochen.
Das System behandelt Fahrzeugausfälle, Personalausfälle, Streckensperrungen, Verspätungskaskaden, Anschlussbrüche und witterungsbedingte Einschränkungen. Für jeden Störungstyp sind spezialisierte Umplanungsstrategien hinterlegt, die durch den RL-Agenten situativ gewichtet und kombiniert werden. Das System lernt kontinuierlich aus historischen Störungsdaten und verbessert seine Reaktionsqualität über die Zeit.
Nein. Das System ist als Decision-Support konzipiert, nicht als Ersatz. Es liefert optimale Handlungsempfehlungen, die der Disponent mit einem Klick bestätigen oder anpassen kann. In der Praxis zeigt sich, dass Disponenten mit KI-Unterstützung schneller und besser entscheiden – besonders bei gleichzeitigen Mehrfachstörungen, wenn viele Entscheidungen parallel getroffen werden müssen.
// Kontakt

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