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Simulation des Passagierflusses in Flughäfen
Durch die detaillierte Modellierung des Verhaltens von Passagieren in Flughafenterminals mit AnyLogic-Simulationsmodellen und der darauf aufbauende Ableitung von Performanzkennzahlen (z. B. Durchsätze oder Durchlaufzeiten) ist es möglich, für Flughafenbetreiber Geschäftsprozessoptimierungen vorzunehmen. Darüber hinaus kann der Einfluss von Kontrollstellen analysiert und die Durchführbarkeit von Notfallplänen überprüft werden. AnyLogic-Simulationsmodelle können während des regulären Betriebs des Terminals auch für Passagierflussprognosen eingesetzt werden, wie eine erfolgreiche Modellentwicklung der acp-IT AG im Auftrag der Fraport AG gezeigt hat.
Die Fraport AG gehört als Betreibergesellschaft mehrerer großer internationaler Flughäfen zu den "Global Playern" der Airport-Branche. Der Flughafen in Frankfurt - mit mehr als 140.000 Passagieren am Tag und über 80 Flugzeugbewegungen in der Stunde ein Luftfahrtdrehkreuz von weltweiter Bedeutung – dient der Fraport AG dabei als Heimatflughafen.
Flughafen Frankfurt (Source: Fraport AG)
Im Zeitraum von 1980 bis 2010 hat sich das jährliche Passagieraufkommen in Frankfurt von 17 Millionen auf 53 Millionen etwa verdreifacht. In seiner bereits 75jährigen Geschichte wurde der Flughafen durch eine Vielzahl von Baumaßnahmen immer wieder an die steigenden Anforderungen angepasst, woraus sich eine komplexe Struktur ergibt. Da weiteren baulichen Maßnahmen Grenzen gesetzt sind, wurde zur besseren Auslastung der Kapazitäten und um die Kundenzufriedenheit, u. a. durch eine Verkürzung von Wartezeiten, weiter zu steigern, die Entwicklung eines Passenger Flow Managements durch die Fraport AG im Jahr 2008 beschlossen. Durch ein aktives Terminalmanagement wird dabei - z. B. durch eine dynamische Beschilderung – in den Passagierfluss innerhalb des Gebäudes eingegriffen. Grundlage hierfür sind Messungen des aktuellen und Vorhersagen des zukünftigen Passagieraufkommens.
Passenger Flow Management (Source: Fraport AG)
Dynamische Beschilderung (Source: Fraport AG)
Kern der Vorhersagemethodik ist ein Simulationsmodell, das von der acp-IT AG im Auftrag der Fraport AG auf Basis der acp-IT InFrame Synapse Simulation Suite und dem Simulationswerkzeug AnyLogic entwickelt wurde. Ziel war neben einer zufriedenstellenden Simulationsgenauigkeit eine sehr gute Performanz, da Passagierflussprognosen für mehrere Stunden innerhalb von wenigen Minuten berechnet werden müssen. Dennoch waren alle wesentlichen Merkmale, die Einfluss auf den Passagierstrom haben, zu berücksichtigen. Dazu gehörten neben 26 Sicherheitskontrollstellen, acht Bordkartenkontrollstellen, 15 Grenzkontrollstellen, 90 Treppen und Aufzügen, 266 Gates, einem Tunnel und drei Sky Line Stationen vor allem eines: Die Passagiere selbst.
Zu deren Repräsentierung wurden ein einfaches mathematisches Modell, ein Bahnverlaufsmodell sowie ein sog. Social Force Modell, das die Interaktion zwischen Personen einbezieht, implementiert und hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Performanz verglichen.
Sowohl das Bahnverlaufsmodell als auch das Social Force Modell lieferten die Ergebnisse mit der geforderten Genauigkeit. Die Simulationsgeschwindigkeit des Bahnverlaufsmodells war jedoch etwa doppelt so groß. Sie lag ungefähr bei fünf Minuten und erfüllte damit die gesetzten Performanzvorgaben.
Startbildschirm Simulation
Darstellung Passagierfluss
Das entwickelte Simulationsmodell wird vom Terminalmanagement der Fraport AG seit Sommer dieses Jahres erfolgreich zur Optimierung des Passagierflusses eingesetzt. Dazu wird die Simulation täglich fast 300-mal ausgeführt und dabei ca. 15 GB Daten erzeugt. Mit Hilfe des Passenger Flow Managements war es möglich, den Juli 2011 - mit 5,5 Millionen Fluggästen der erfolgreichste Monat in der Geschichte des Airports - ohne Probleme zu bewältigen.