Routeplanung

Routeplanung bezeichnet den systematischen Prozess der Bestimmung von Wegen zwischen Orten, um Ziele wie minimale Entfernung, minimale Reisezeit oder geringste Kosten zu erreichen. In der Praxis umfasst sie die Planung von Straßenrouten für Fahrzeuge, die Navigation von Fußgängern oder die Pfadplanung mobiler Roboter. Typische Aufgaben reichen vom Finden der kürzesten Route über die schnellste Route unter Berücksichtigung von Verkehr bis hin zur Berücksichtigung von Nebenbedingungen wie Maut, Einbahnstraßen oder Fahrzeuggrößen.

Netzwerkmodelle verwenden Graphen, in denen Knoten Orte und Kanten Strecken mit Gewichten wie Distanz oder Zeit repräsentieren. Die Grundprobleme reichen vom kürzesten Weg (minimalem Kantengewicht) bis zu komplexeren Aufgaben wie dem Vehicle Routing Problem (VRP), das mehrere Fahrzeuge und Kunden koordiniert. Oft werden multi-criteria Ansätze verfolgt, die Reisezeit, Kosten, Kraftstoffverbrauch oder Umweltaspekte gleichzeitig berücksichtigen.

Zu den gängigen Algorithmen gehören Dijkstra, A*, Bellman-Ford und Floyd-Warshall. Für große Netze kommen beschleunigende Techniken wie Heuristiken, A* mit geeigneten Heuristiken, Contraction Hierarchies oder Transit Node Routing zum Einsatz. VRP-Modelle nutzen heuristische, metaheuristische und exacte Verfahren wie Clark–Wright, Branch-and-Bound, genetische Algorithmen oder Simulated Annealing.

Datenquellen sind Straßenkarten, Verkehrsinformationen und Baustellenmeldungen. Dynamische Routenplanung berücksichtigt Echtzeitdaten, während statische Planungen mit festen Gewichten operieren. Die Routeplanung ist zentral in Navigation, Logistik, Stadtplanung und Robotik und bleibt aufgrund von Unsicherheit, Stauentwicklung und Straßenregelungen eine anspruchsvolle Praxis und Forschung.