Das Ziel: Weniger Verspätungen, bessere Trassenplanung und Fahrpläne Quantencomputing für den Schienenverkehr

Anbieter zum Thema

PANDUIT

DAXTEN GmbH

EPS Rechenzentrum Infrastruktur GmbH

Wie können komplexe Planungsaufgaben im Schienenverkehr mithilfe von Quantencomputern besser und schneller gelöst werden? Diese Frage wollen das Beratungsunternehmen D-fFne und der Quantencomputer-Hersteller Planqc im Auftrag der DLR Quantencomputing-Initiative des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt beantworten können.

D-Fine und Planqc arbeiten in den kommenden 18 Monaten an dem Projekt „QCMobility - Schienenverkehr“ Außerdem im Boot sind das DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik und dem DLR-Institut für Quantentechnologien sowie die Partner Hessische Landesbahn, DB Infrago, ÖBB Infra und das Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS.

Koordiniert und geleitet wird das Konsortium von D-Fine und Planqc. Die Hessische Landesbahn bringt ihre Kompetenzen zu praxisnahen Anwendungsfällen ein, das Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS ihre Expertise im Bereich der Quantenmethodiken. Die DB Infrago AG und die ÖBB-Infrastruktur AG stellen als assoziierte Partner Einblicke zu den Prozessen und Daten aus dem laufenden Betrieb zur Verfügung.

Das Konsortium will herausfinden, wie Quantencomputer dazu beitragen können, den Bahnverkehr effizienter und zuverlässiger zu machen. Denn Disponenten und Verkehrsplaner stehen täglich vor hochkomplexen Entscheidungen, die teils innerhalb von Sekunden getroffen werden müssen, etwa:

• Welcher Zug hat Vorrang, wenn eine Strecke blockiert ist?

• Wie lassen sich Baustellen, extreme Wetterereignisse, Verspätungen oder Engpässe im Schienennetz in Echtzeit berücksichtigen?

Treffsichere Antworten sind zentral; denn schon kleine Störungen können sich im dicht getakteten Betrieb zu großflächigen Verspätungen aufschaukeln. Auch die langfristige Trassenplanung und Fahrplanerstellung sind Herausforderungen, bei denen unzählige Abhängigkeiten und Szenarien, zum Beispiel durch die Berücksichtigung paralleler Trassenanfragen und gesperrten Streckenabschnitte, beachtet werden müssen.

Entscheidungsfindung am Limit

Bisherige Optimierungsverfahren, die auf klassischer Hardware laufen, stoßen dabei jedoch an ihre Grenzen. Denn die Zahl der Möglichkeiten wächst exponentiell. Quantencomputer eröffnen hier neue Perspektiven: Sie könnten komplexe Entscheidungsprozesse deutlich schneller und umfassender berechnen.

Quantenprojekt von DLR, Planqc und D-Fine

Adieu dem Verkehrschaos mit Quantenalgorithmen

Im Projekt QCMobility - Schienenverkehr wird daher erstmals systematisch getestet, wie sich quantengestützte Algorithmen in realen Bahnszenarien eingesetzen lassen – von der kurzfristigen Disposition im Störungsfall bis zur strategischen Infrastruktur- und Fahrplanplanung. Dabei stellen die Hessische Landesbahn, DB Infrago und ÖBB Infra stellen Anwendungsfälle, Erfahrung zu den Herausforderungen und Prozessen ebenso wie echte Daten.

Damit stammen die Anwendungsfälle direkt von Praxispartnern aus dem Bahnsektor und bilden die Grundlage, um reale Herausforderungen in mathematische Modelle zu überführen und mit quantengestützten Optimierungsansätzen zu lösen. Unter anderem kommen Fahrplandaten und Buchungsinformationen zum Einsatz.

Das Vorgehen

Ziel ist es, die Ergebnisse mit klassischen Methoden zu vergleichen und eine belastbare Roadmap für den künftigen Einsatz von Quantencomputern im Bahnwesen zu entwickeln. So lässt sich abschätzen, welches Potenzial Quantencomputing für den Schienenverkehr tatsächlich bietet.

Für Alexander Glätzle, CEO von Planqc ist der Schienenverkehr „ein perfektes Beispiel für ein hochkomplexes Optimierungsproblem, bei dem Quantencomputer echte Mehrwerte liefern könnten“. Das reiche von schnelleren Entscheidungen im Störungsfall bis zu langfristig stabileren Fahrplänen. „Wenn wir im Bahnsektor zeigen, welches Potenzial Quantencomputing hat, ebnen wir den Weg für viele weitere Branchen, die vor ähnlichen Optimierungsproblemen stehen.“

(ID:50519513)