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Hochschule für Technik Rapperswil

Modul: GIS 2 | HS 2016
Thema: Cargo Sous terrain
Studierende: Nicolò D'Andrea | Roland Brunner
Dozent: Claudio Büchel
Datum: Datum

Ausgangslage

Cargo Sous terrain – Feinverteilung in Zürich

Mit der Grossprojekt Cargo Sous terrain wurde im schweizer Mittelland eine revolutionäre Idee zum Transport von Güter geboren. Entscheiden dabei ist die unterirdische und vollautomatische Bewegung der Ware. Ab 2030 soll Härkingen/Niederbipp mit der Zürcher City verbunden sein. In einem weiteren Schritt wird das Gesamtnetz zwischen Boden- und Genfersee inkl. Basel und Luzern realisiert. Die Güter werden unterirdisch an einen Hub (zentraler Verteilpunkt mit Lift zur Oberfläche) unterirdisch angeliefert. Ab diesem Zentralen und übergeordnetem Hub sollen nun mithilfe der GIS Software ArcMap und dem Network Analyst weitere feinverteilungspunkte in einem untergeordnetem Stadtnetz gefunden werden. Diese sollen mit demselben System ebenfalls Unterirdisch erschlossen werden. Dabei gilt es die Standort möglichst optimal zu positionieren um einen möglichst kurzen Weg mit LKW zum endgültigen Lieferort fahren zu müssen.

Aufgabe

Bearbeitungsperimeter

Die Aufgabe besteht darin das übergeordnete Netz des Cargo sous terrain weiter für die Stadt Zürich zu verfeinern. Mittels Netzverfeinerung sollen die Transportkosten gesenkt werden.

  • Evaluation der dichtesten Arbeitslatzgebiete des Sektors 2(Industrieller Sektor) und 3(Dienstleistungssektor)
  • 2-3 Optimalrouten welche die Wichtigsten Standorte verbinden
  • Verminderung der Transportkosten


Perimeter

Als funktionalen Raum wurde folgende Region definiert:

  • Stadt Zürich
  • Umliegende Gemeinden

Arbeitsschritte

Arbeitsschritt 1: ....

Ausgangslage

Die Ausgangslage stellen die Hoheitsgrenzen sowie die Beschäftigtendichte der Schweiz. Im Bild ist die Stadt Zürich und die umliegenden Gemeinden bereits markiert. Die Punkte bilden die Beschäftigtendichte. grün heisst geringe Beschäftigtendichte, gelb mittlere Beschäftigtendichte und rot sehr hohe Beschäftigtendichte.








Arbeitsschritt 2: ....

Ergebnis_Arbeitsschritt_2

Mit dem Tool Dissolve wird nun eine gemeinsame Fläche von Zürich und den umliegenden Gemeinden erstellt. Diese deckt den Grossteil der Orte ab wo die Beschäftigtendichte besonders hoch und konzentriert ist. Diese Fläche wird nun mittels Intersect mit den Daten der Beschäftigtendichte verschnitten. Das Resultat zeigt nun die Beschäftigtendichte im zuvor ausgewählten Perimeter










Arbeitsschritt 3: ....

Arbeitschritt3


Mittels Layerproperties kann aus den vorgeschlagenen Gruppen die höchste Gruppe ausgewählt und markiert werden. Via Geoprocessing -> Buffer wird nun ein Kreis mit dem Radius von 500m um die Punkte gezeichnet. Mittels dem 500m-Radius werden keine falschen Genauigkeiten ausgewiesen, da die Daten der Beschäftigtendichte lediglich ein Hektarraster aufweisen. Zudem wird so die Ballung des Dichtevorkommens etwas aufgefangen.







Arbeitsschritt 4: ....

Arbeitschritt4


Mittels Networkanalyst wurden die Übergeordneten Strassennetze der Schweiz zu Pfaden umgerechnet. Die Routenstops wurden aufgrund der Beschäftigtendichte (hellblaue Kreise) von Hand gewählt. Auf diesem Weg wurden 20 Standorte definiert. In einem Zweiten Schritt wurde via Networkanalyst die kürzeste Strecke berechnet um alle Stops anzufahren. Die Route ist 44km lang und wurde als Variante A benannt.










Arbeitsschritt 5: ....

Arbeitschritt5

Um einen Vergleich darzustellen wurde die Variante A in zwei Routen aufgeteilt. Route A-Nord (27km) ist grün dargestellt und Route A-Süd (26km) violett. Nun können die Parameter zum Verteilen der Güter von zwei anstatt von einem Standort berechnet werden. In folgender Tabelle wird der Vorteil aufgezeigt welcher die Verteilung von zweien anstelle einem Hub bringt.







Arbeitsschritt 6: ....

Tabelle

Excel Tabelle:

Für die Berechnungen wurden diverse Annahmen getroffen. Beladen eines LKW’s: 30min Gefahrene Geschwindigkeit: 30km/h Umladezeit pro Standort wurde bezogen auf die Liefertonnen abgeschätzt. Kosten Chauffeur: 70.-/h Fahrkosten: 5.-Fr./km

Fahrzeit: berechnet sich aus Routenlänge und Geschwindigkeit Liefergewicht: 28t-LKW / Anzahl Standorte Umladezeit pro Tour: aus Anzahl Standorte und Anzahl der Standorte Gesamtzeit Tour: Beladen + Fahrzeit+ Umladezeit pro tour Kosten Chauffeur: Gesamtzeit Tour * 70.-/h Fahrkosten: Routenlänge * 5.-Fr./km Kosten pro Standort in Abhängigkeit Liefergewicht: Kosten Tour / Anzahl Standorte / Liefergewicht pro Standort

Resultat

Bei Aufteilung der Route in zwei Teile können die Kosten pro gelieferten Tonne um gut die Hälfte reduziert werden. Würde man auf der Runde A nun einen 40t-LKW anstelle eines 28t-LKW’s einsetzen um mehr Gewicht den einzelnen Standorten liefern zu können wäre die Aufteilung noch immer die rentablere Lösung.

Annahme: Pro Jahr werden pro Standort an 250 Werktagen täglich 28t (ein Lastwagen) geliefert. Dies entspricht einem Transportumfang von 140‘000t pro Jahr. Mit den vorhanden Daten wird so eine Einsparung von rund 1‘000‘000.- Franken berechnet, die nun wieder investiert werden können.

Fazit, Empfehlung

Die Tabelle bildet den Grundstock eines Modelles welches nun beliebig detailliert ausgebaut werden kann. Sei es eine Präzisierung der vorhandenen Kosten oder eine Ergänzung von Treibstoffpreisen, genaueren Weg-Daten oder die Ermittlung von CO2-Einsparungen.

Quellen

- Bearbeitungsperimeter: https://www.map.geo.admin.ch - Beschäftigtendichte: https://www.bfs.admin.ch/bfs/de/home.html - Strassennetz Schweiz: http://bit.ly/2hWnRiB