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EP0665155B1 - Verfahren zum Betrieb eines Streckennetzes - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Streckennetzes Download PDF

Info

Publication number
EP0665155B1
EP0665155B1 EP95250005A EP95250005A EP0665155B1 EP 0665155 B1 EP0665155 B1 EP 0665155B1 EP 95250005 A EP95250005 A EP 95250005A EP 95250005 A EP95250005 A EP 95250005A EP 0665155 B1 EP0665155 B1 EP 0665155B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conflict
route
overlap
train
vehicles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95250005A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0665155A3 (de
EP0665155A2 (de
Inventor
Harald Dr. Schaefer
Sieglinde Dipl.-Phys. Pferdmenges
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0665155A2 publication Critical patent/EP0665155A2/de
Publication of EP0665155A3 publication Critical patent/EP0665155A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0665155B1 publication Critical patent/EP0665155B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/10—Operations, e.g. scheduling or time tables
    • B61L27/14—Following schedules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/10—Operations, e.g. scheduling or time tables
    • B61L27/16—Trackside optimisation of vehicle or train operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/16—Continuous control along the route
    • B61L3/22—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation
    • B61L3/225—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation using separate conductors along the route
    • B61L2003/226—German inductive continuous train control, called 'Linienzugbeeinflussung' [LZB]

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a Route network for several track-bound, in particular rail-bound vehicles.
  • the route network includes several individual sections of the route by a control system monitored in a manner known per se and for example as required for vehicle traffic Routes can be configured.
  • the route sections only with one the actual state Attribute (occupancy). If thus one of two vehicles to be used simultaneously common section of the route from the first Vehicle is provided with an assignment request, the emerging conflict only through a change in behavior of the second vehicle (which the assignment request expressed later) can be resolved.
  • the well-known process has an inflexibility that, for example cause unnecessarily large schedule deviations can.
  • the object of the invention is therefore to create a method for operating a route network, the with the highest possible network utilization and flexibility reliable network operation guaranteed.
  • An essential aspect of the method according to the invention is that from the data on the route sections Occupancy registration - if necessary also taking into account the vehicle-specific boundary conditions such as the type of vehicle and thus z.
  • the to expected punctuality - a realistic forecast for the section assignment is made possible.
  • everyone Route segment assigned to the vehicle-specific occupancy time frame go far in their information content beyond a simple busy / busy message.
  • Based the time interval of the occupancy time frame for different Vehicles can check the traffic density and any conflicts with other vehicles automatically detect. It is checked whether there are occupancy times for different vehicles for the same or the same route section (s) overlap in time.
  • Affect vehicles for neighboring sections of the route can advantageously further conflict development be forecast particularly realistically.
  • the expected course of the conflict is one of assigned to several predefined conflict case patterns (Classification). From the conflict resolution measures that predefined for the classified conflict case pattern are, taking into account the situation-specific Circumstances (e.g. availability of required Alternative routes, hereinafter also called “hard Boundary conditions "denotes) the realizable conflict resolution measures determined.
  • conflict resolution measures, the z. B. occupied during the conflict period Dodge route require, are not realizable classified.
  • Another advantage of the method according to the invention is in the easily automatable selection of the ones to be used Conflict resolution measure from the as realizable classified conflict resolution measures.
  • This selection takes place after a predeterminable evaluation z. B. in Form of a hierarchical priority list with in one Predeterminable ranking (priority) predefined evaluation criteria. It starts with the highest Assessment criterion checked whether at least one of the feasible Conflict resolution measures met the criterion. If not, this criterion is automatically given up and by the following (as a new valid) criterion replaced. If the valid evaluation criterion of several Conflict resolution measures are preferred selected the conflict resolution measure that also the subsequent criterion met. The selected conflict resolution measure leads - if necessary - to the configuration the sections of the route (e.g.
  • a particularly realistic formation of the occupancy time frame taking into account both driving behavior of the vehicle as well as the performance of the configurable elements of the route sections and the Control system succeeds after advantageous further training the invention in that the occupancy time frame in each case at least from the sum of the driving time of the vehicle from entering until leaving the respective route section and the one for configuration of the route section required time become.
  • Figure 2 illustrates a conflict between a first traveling at a speed of 90 km / h Vehicle (train) 1 and one with significantly higher speed of 160 km / h driving second vehicle (Train) 2 Vehicle movements as path-time lines L1, L2 (train 1, train 2) with path axis s and running from right to left time axis t running from top to bottom.
  • L1, L2 train 1, train 2
  • an elementary conflict signal generates that both an indication of the conflicted route section (e.g. 7) as also contains an indication of the degree of overlap.
  • the Elemental conflict signals for neighboring sections of the route (7 to 16) are evaluated together because the individual elementary conflict signals on the temporal Overlap of occupancy time frames R107 / R207 to R116 / R216 based, which assigned the same trains 1, 2 are.
  • the recognizable between the Route sections 6 to 12 steadily increasing degree of overlap signals that the present Conflict course KV for a so-called accession conflict (ALK) is.
  • the present conflict case is therefore in Differentiation from other possible conflicts (e.g. threading conflict) as belonging to the class “accrued conflicts" classified. For this conflict case "accrued conflict” are different as explained below Conflict resolution measures specified.
  • Figure 3 shows taking into account that for conflict resolution selectable locations (branch A and train stations B, C, D) possible Conflict resolution measures M1, M2, M3, M4; the first Measure M1 is the slower train 1 in the area of branch A before entering the together with route sections 6 to 17 to be used for train 2 slow down or stop. The train 2 can then at undiminished speed (as shown by the dashed line Drive through line L2 indicated). this means however, a comparatively long waiting time for the Train 1, as can be seen from the distance between the lines L1 and L1 ' is (cross-hatched occupancy time frame R106 ').
  • the applicable evaluation criteria (hereinafter also Strategies or "soft boundary conditions”) z.
  • B. the locally applicable driving regulations, Rankings, waiting time regulations, types of trains (e.g. Extra trains) and / or train loads.
  • Figure 4 shows an example in hierarchical order (predeterminable) evaluation criteria for an accidental conflict ALK and for one "Accumulation before train end" conflict AVZ. Highest ranking criterion is in both cases of conflict "Keep Connections". Second priority, however, has “Minimally disturb incoming train” or “unnecessary overtaking” avoid. "High quality has priority” refers on the train class (e.g. priority of an IC train over a local train).
  • the term cross-country / short-run refers the distance still to be covered.
  • the ratings include last Criterion a criterion (e.g. "first first” / the accumulating one Train waits for the section of the route to be traveled is free), which in any case is a conflict resolution allows.
  • last Criterion a criterion (e.g. "first first” / the accumulating one Train waits for the section of the route to be traveled is free), which in any case is a conflict resolution allows.
  • FIG. 5 shows in detail the conflict resolution measure M3 in station C already explained in connection with FIG. 3, which is preferred in this description example with regard to the evaluation with the highest priority ("keep connections") according to FIG. 4, because for train 1 in station C. a punctual arrival with a subsequent waiting time t w1 is required.
  • This assessment criterion (keep track of train 1) is only met by measure M3. If this highest ranking criterion (FIG. 4) could not be met by any of the feasible conflict resolution measures, the conflict resolution measures would be evaluated with regard to the ranking criterion (minimally disrupting move 2). Measure M1 would meet this criterion.
  • the conflict resolution measure M3 with an overtaking in station C provides that train 2 in route sections 6, 7 slightly reduces its speed V 2 (line L2 '), so that it is delayed by a stop time t ST2 and passes station C without stopping. He can then increase his speed in order to again approach the undelayed speed line L2 indicated by the dashed line.
  • the train 1 stops on a siding in the station C during the waiting time t W1 at least until the occupancy time frame R112 'connects to the occupancy time frame R212' without overlap.
  • FIG. 6A shows two trains 1, 2, from their individual vehicles Data about the expected time and duration a future assignment of the following common Route sections GS1, GS2 in route section GS2 Case of conflict is recognizable (crossing of the time-way line L1 of train 1 with L2 of train 2). Because of the individual route sections lying before threading E. Occupancy time frames assigned to IS1, IS2 R100, R200 and the common sections GS1, GS2 assigned, overlapping occupancy time frames R101, R201; R102, R202 becomes the present one Conflict case as a conflict case pattern "threading conflict" SFAO classified. Such a conflict can also occur when a train starts again at a station.
  • a possible conflict resolution measure M10 assigned to the conflict case pattern "threading conflict” is that the (slower) train 1 (FIG. 6A) is delayed until the common route section GS1 first traveled by train 2 is released again; the train 1 then enters the route section GS1 without overlap of its occupancy time frame R101 'with the occupancy time frame R201' of train 2.
  • the delay (recognizable by the line L1 'in FIG. 6B that initially drops off from the dashed line L1) in train 1 results in a total waiting time for train 1 before threading E of t wz1 .
  • FIG. 6C shows an alternative conflict resolution measure M11 in the case of the “threading conflict” conflict pattern.
  • the faster train 2 is delayed by a stub time t St2 before threading E so that an overlap of the occupancy time frames R101 ′′, R201 ′′ is avoided at least in the first common route section GS1. Due to the different speeds, there may be another overlap in subsequent sections of the route.
  • the conflict resolution measure M11 outlined in FIG. 6C is selected, for example, if, according to the evaluations (FIG. 4), "keeping connections" has the highest priority for the train 1 and the connection station is, for example, at the end of the common route section GS1.
  • Figure 7 explains in summary (schematically) essential Process steps of the method according to the invention.
  • the elementary conflicts summarized according to trains involved Based on the detection of individual elemental conflicts due to the temporal overlap of the occupancy time frame calculated in advance from the vehicle-specific data (Figure 1) are the elementary conflicts summarized according to trains involved. From the move A summary is made of the elementary conflicts according to predefined conflict case patterns (e.g. Accumulation conflict ALK, threading conflict EFK). From the given and the possibilities of conflict resolution sites (e.g. train stations) taking into account conflict resolution measures, the respective conflict case patterns and conflict locations are assigned to those conflict resolution measures determined (Figure 3), taking into account realizable in the respective conflict environment are.
  • the possible conflict resolution measures are for the respective conflict resolution location (e.g. train stations B, C, D) assigned to existing solvents.
  • the guidance system 20 can, for example, be influenced by a line train also on controls 23, 24 of the vehicles 1, 2 act to change the speed.
  • one Control device that is part of the control system 20 or can be formed separately, are vehicle-specific Data fed in, for example, by radio.
  • the Vehicle-specific data result from the schedule routes to be provided for vehicles 1, 2 and through vehicle-specific properties (e.g. vehicle length, speed limits, accrued delays), which may also apply via communication points arranged on the track side can be transferred and updated. From the vehicle-specific The control unit calculates data as explained the assigned to the individual route sections vehicle-specific occupancy time frame.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
  • Stored Programmes (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Streckennetzes für mehrere spurgebundene, insbesondere schienengebundene, Fahrzeuge. Das Streckennetz umfaßt mehrere einzelne Streckenabschnitte, die von einem Leitsystem in an sich bekannter Weise überwacht und beispielsweise gemäß für den Fahrzeugverkehr geforderten Fahrstraßen konfiguriert werden.
In dem Aufsatz "Bessere Disposition durch schnellere Information" von W. Wunderlich und E. Kockelkorn in ETR (24) 7/8-1975, S. 283 - 294 wird ein derartiges Verfahren beschrieben, das von einer Analyse des herrschenden Zustandes und daraus abgeleiteten Situationsbildern ausgeht. Einer festgestellten Situation werden zur Konfliktlösung geeignete Maßnahmen (Regeln) zugeordnet, wodurch zu treffende notwendige Entscheidungen deutlich werden sollen. Durch Betrachtung der den Fahrzeugen vorauseilenden Reservierungswellen für die zur Fahrstraßenbildung zu reservierenden Streckenabschnitte sind Konfliktfälle erkennbar; ein Konfliktfall ist durch das Zusammenlaufen der beiden den tatsächlichen Fahrzeugbewegungen vorauseilenden Reservierungswellen feststellbar.
Bei diesem bekannten Verfahren werden die Streckenabschnitte lediglich mit einem den Istzustand (Belegungslage) repräsentierenden Attribut belegt. Wenn somit ein von zwei Fahrzeugen gleichzeitig zu benutzender gemeinsamer Streckenabschnitt bereits von dem ersten Fahrzeug mit einem Belegungswunsch versehen ist, kann der sich anbahnende Konflikt nur noch durch eine Verhaltensänderung des zweiten Fahrzeugs (das den Belegungswunsch später geäußert hat) gelöst werden. Das bekannte Verfahren weist insoweit eine Unflexibilität auf, die beispielsweise unnötig große Fahrplanabweichungen verursachen kann.
In der Patentschriff U.S. 4,122,523 wird ein ähnliches Verfahren beschrieben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Verfahrens zum Betrieb eines Streckennetzes, das bei möglichst hoher Netzauslastung und Flexibilität einen zuverlässigen Streckennetzbetrieb gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Streckennetzes für spurgebundene Fahrzeuge mit einzelnen Streckenabschnitten und mit einem Leitsystem, das die Streckenabschnitte überwacht und bedarfsweise konfiguriert,
  • bei dem den Streckenabschnitten fahrzeugindividuelle Belegungszeitrahmen zugeordnet werden, die jeweils aus Daten über den voraussichtlichen Zeitpunkt und die Dauer einer zukünftigen Belegung des jeweiligen Streckenabschnitts gewonnen werden,
  • bei dem der Grad der zeitlichen Überlappung (Überlappungsgrad) von Belegungszeitrahmen ermittelt wird, die unterschiedlichen Fahrzeugen für denselben Streckenabschnitt zugeordnet sind,
  • bei dem festgestellte Überlappungen (Elementarkonflikte), die dieselben beteiligten Fahrzeuge betreffen, für benachbarte Streckenabschnitte gemeinsam ausgewertet werden, um einen zu erwartenden Konfliktfallverlauf zu ermitteln,
  • bei dem der zu erwartende Konfliktfallverlauf nach vorgegebenen Konfliktfallmustern klassifiziert wird,
  • bei dem zunächst aus Konfliktlösungsmaßnahmen, die für das klassifizierte Konfliktfallmuster vorgegeben sind, situationsspezifisch realisierbare Konfliktlösungsmaßnahmen ermittelt werden,
  • bei dem dann nur die realisierbaren Konfliktlösungsmaßnahmen mittels in einer vorgebbaren Rangfolge vorgebbarer Bewertungskriterien für das jeweilige Konfliktfallmuster bewertet werden,
  • indem mit dem ranghöchsten Bewertungskriterium beginnend festgestellt wird, ob das Bewertungskriterium von keiner Konfliktlösungsmaßnahme erfüllt wird, wobei in diesem Fall das rangnachfolgende Bewertungskriterium angewendet wird,
  • bei dem eine Konfliktlösungsmaßnahme angewendet wird, die das Bewertungskriterium erfüllt, und
  • bei dem zum Umsetzen dieser Konfliktlösungsmaßnahme Steuerbefehle an das Leitsystem zur Konfiguration der Streckenabschnitte und/oder an Steuerungen der beteiligten Fahrzeuge übermittelt werden.
Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß aus den Daten über die streckenabschnittsweise Belegungserfassung - ggf. auch unter Berücksichtigung der fahrzeugspezifischen Randbedingungen wie beispielsweise der Fahrzeugart und damit z. B. der zu erwartenden Pünktlichkeit - eine realitätsnahe Prognose für die Abschnittsbelegung ermöglicht wird. Die jedem Streckenabschnitt zugeordneten fahrzeugindividuellen Belegungszeitrahmen gehen in ihrem Informationsgehalt weit über eine einfache Belegt/Besetzt-Meldung hinaus. Anhand des zeitlichen Abstands der Belegungszeitrahmen für verschiedene Fahrzeuge lassen sich die Verkehrsdichte und eventuelle Konflikte mit anderen Fahrzeugen automatisch erkennen. Dabei wird geprüft, ob sich Belegungszeitrahmen für unterschiedliche Fahrzeuge für denselben bzw. dieselben Streckenabschnitt(e) zeitlich überlappen. Durch Auswertung der Überlappungen, die dieselben beteiligten Fahrzeuge betreffen, für benachbarte Streckenabschnitte kann vorteilhafterweise die weitere Konfliktentwicklung besonders realitätsnah prognostiziert werden. Durch Auswertung von Überlappungsstruktur und Überlappungstrend wird der zu erwartende Konfliktfallverlauf einem von mehreren vorgegebenen Konfliktfallmustern zugeordnet (Klassifizierung). Aus den Konfliktlösungsmaßnahmen, die für das klassifizierte Konfliktfallmuster vorgegeben sind, werden unter Berücksichtigung der situationsspezifischen Umstände (z. B. Verfügbarkeit von erforderlichen Ausweichstrecken, nachfolgend auch als "harte Randbedingungen" bezeichnet) die realisierbaren Konfliktlösungsmaßnahmen ermittelt. Konfliktlösungsmaßnahmen, die z. B. eine während der Konfliktzeit besetzte Ausweichstrecke erfordern, werden dabei als nicht realisierbar eingestuft.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der einfach automatisierbaren Auswahl der anzuwendenden Konfliktlösungsmaßnahme aus den als realisierbar eingestuften Konfliktlösungsmaßnahmen. Diese Auswahl erfolgt nach einer vorgebbaren Bewertung z. B. in Form einer hierarchischen Prioritätenliste mit in einer vorgebbaren Rangfolge (Priorität) vorgegebenen Bewertungskriterien. Dabei wird beginnend mit dem ranghöchsten Bewertungskriterium geprüft, ob zumindest eine der realisierbaren Konfliktlösungsmaßnahmen das Kriterium erfüllt. Wenn nicht, wird dieses Kriterium automatisch aufgegeben und durch das rangfolgende (als neues gültiges) Kriterium ersetzt. Wird das gültige Bewertungskriterium von mehreren Konfliktlösungsmaßnahmen erfüllt, wird vorzugsweise die Konfliktlösungsmaßnahme ausgewählt, die auch das rangnachfolgende Kriterium erfüllt. Die ausgewählte Konfliktlösungsmaßnahme führt - soweit notwendig - zur Konfiguration der Streckenabschnitte (beispielsweise durch entsprechende Weichenstellungen) und/oder zur entsprechenden konfliktlösenden Steuerung der beteiligten Fahrzeuge (beispielsweise durch geeignete Verminderung der Fahrgeschwindigkeit). Bevorzugt werden die Bewertungskriterien anhand der lokalen Umstände in der Umgebung des Konflikts definiert; dadurch ist die Rechenzeit zur Auswahl und Bewertung der Konfliktlösungsmaßnahmen von der Streckennetzgröße unabhängig. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch besonders effizient.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Trennung zwischen der (zunächst vorgenommenen) Ermittlung realisierbarer Konfliktlösungsmaßnahmen und deren anschließender Bewertung zu sehen, weil dadurch eine Optimierung der Rechenabläufe erreicht wird.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß kurzfristige geringfügige Überlappungen der Belegungszeitrahmen zweier Fahrzeuge für denselben Streckenabschnitt tolerierbar sind; ein zu rasches Ermitteln und Umsetzen von Konfliktlösungsmaßnahmen kann insoweit zu einer ungerechtfertigten Beeinträchtigung des Fahrzeugverkehrs führen. Eine diesbezüglich vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine Überlappung erst festgestellt wird, wenn der Überlappungsgrad einen Schwellwert überschreitet. Zur Anpassung an unterschiedliche Sicherheitsanforderungen ist der Schwellwert vorzugsweise einstellbar; zur Berücksichtigung streckenabschnittsspezifischer Anforderungen kann der Schwellwert streckenabschnittsindividuell einstellbar sein.
Konflikte werden rückwirkungsfrei auf bereits gelöste Konfliktfälle behandelt, indem gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung die Elementarkonflikte chronologisch in der Reihenfolge ihres Auftretens ausgewertet werden.
Eine besonders realitätsnahe Bildung der Belegungszeitrahmen unter Berücksichtigung sowohl des Fahrverhaltens des Fahrzeugs als auch der Leistungsfähigkeit der konfigurierbaren Elemente der Streckenabschnitte und des Leitsystems gelingt nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß die Belegungszeitrahmen jeweils zumindest aus der Summe der Fahrzeit des Fahrzeugs vom Einfahren bis zum vollständigen Verlassen des jeweiligen Streckenabschnitts und der für die Konfiguration des Streckenabschnitts erforderlichen Zeit gebildet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer Zeichnung weiter erläutert; es zeigen:
  • Figur 1 die Bildung eines Belegungszeitrahmens,
  • Figur 2 einen Konfliktfall,
  • Figur 3 mögliche konkurrierende Konfliktlösungsmaßnahmen,
  • Figur 4 verschiedenen Konfliktfallmustern zugeordnete Bewertungskriterien,
  • Figur 5 detailliert eine der in Figur 3 gezeigten Konfliktlösungsmaßnahmen,
  • Figuren 6A, 6B und 6C ein weiteres Konfliktfallmuster und konkurrierende Konfliktlösungsmaßnahmen und
  • Figur 7 schematisch einen Verfahrensablauf.
    • Wie aus Figur 1 hervorgeht, setzt sich ein hinsichtlich der Wegachse s durch die Länge 1 eines Streckenabschnitts SA begrenzter Belegungszeitrahmen R aus der Summe folgender Einzelzeiten zusammen:
  • a) Fahrstraßenbildezeit tFB, die ein Leitsystem zum Bilden einer Fahrstraße benötigt (ca. 0,1 - 2 min),
  • b) Sichtzeit ts, die zwischen dem Erkennen des Vorsignalbildes durch den Fahrzeugführer und dem Passieren des Vorsignals durch die Fahrzeugspitze FS liegt,
  • c) Annäherungszeit tA, in der das Fahrzeug F die Strecke zwischen dem Vorsignal und einem Hauptsignal zurücklegt,
  • d) Fahrzeit tF, die für das Zurücklegen des Streckenabschnitts SA erforderlich ist,
  • e) Räumzeit tR, die das Fahrzeug braucht, um eine Strecke von der Fahrzeugspitze FS bis zum Fahrzeugende FE (Fahrzeuglänge) zurückzulegen,
  • f) Fahrstraßenauflösezeit tAUF, die das Leitsystem zum Auflösen der Fahrstraße benötigt.
    • Figur 2 illustriert einen Konfliktfall zwischen einem ersten mit einer Geschwindigkeit von 90 km/h fahrenden Fahrzeug (Zug) 1 und einem mit erheblich höherer Geschwindigkeit von 160 km/h fahrenden zweiten Fahrzeug (Zug) 2. In bahnverkehrsüblicher Darstellung sind die Fahrzeugbewegungen als Weg-Zeit-Linien L1, L2 (Zug 1, Zug 2) mit von rechts nach links verlaufender Wegachse s und von oben nach unten verlaufender Zeitachse t dargestellt. Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Züge 1, 2 an einem Abzweig A auf ein gemeinsames Gleis eines Teils 4 eines Streckennetzes gelangen, der aus mehreren einzelnen Streckenabschnitten 6 bis 17 besteht. Vor jedem Streckenabschnitt befindet sich ein Signal, wobei die Signalstandorte durch senkrechte, gleichzeitig die Streckenabschnitte begrenzende Linien SST angedeutet sind. Die Streckenabschnitte werden von einem nicht gezeigten Leitsystem überwacht und bedarfsweise konfiguriert.
    Für jeden Streckenabschnitt 6 bis 17 sind Belegungszeitrahmen R106, R107...R117 für den Zug 1 bzw. R206, R207...R217 für den Zug 2 (schraffiert) eingetragen. Aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten erkennt man eine im Streckenabschnitt 7 beginnende Überlappung der Belegungszeitrahmen R107/R207. Während der Überlappungsgrad ϕ im Abschnitt 7 vergleichsweise gering ist, nimmt der Grad der Überlappung stetig zu, bis im Streckenabschnitt 12 ein Konfliktschwerpunkt KSP erreicht ist. Die zeitliche Überschneidung (Überlappung) der den unterschiedlichen Fahrzeugen 1, 2 für denselben Streckenabschnitt (z. B. 7) zugeordneten Belegungszeitrahmen (R107,R207) wird ermittelt. Vorzugsweise wird nur dann eine Überlappung (Elementarkonflikt) festgestellt, wenn der Überlappungsgrad ϕ einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. In diesem Fall wird ein Elementarkonfliktsignal erzeugt, das sowohl eine Angabe über den konfliktbehafteten Streckenabschnitt (z. B. 7) als auch eine Angabe über den Überlappungsgrad enthält. Die Elementarkonfliktsignale für benachbarte Streckenabschnitte (7 bis 16) werden gemeinsam ausgewertet, weil die einzelnen Elementarkonfliktsignale auf der zeitlichen Überlappung von Belegungszeitrahmen R107/R207 bis R116/R216 basieren, die denselben Zügen 1, 2 zugeordnet sind. Der bei dieser Auswertung erkennbare zwischen den Streckenabschnitten 6 bis 12 stetig zunehmende Überlappungsgrad signalisiert, daß es sich bei dem vorliegenden Konfliktverlauf KV um einen sog. Auflaufkonflikt (ALK) handelt. Der vorliegende Konfliktfall wird daher in Abgrenzung zu anderen möglichen Konflikten (z. B. Einfädelkonflikt) als der Klasse "Auflaufkonflikte" zugehörig klassifiziert. Für diesen Konfliktfall "Auflaufkonflikt" sind wie nachfolgend erläutert verschiedene Konfliktlösungsmaßnahmen vorgegeben.
    Figur 3 zeigt unter Berücksichtigung der zur Konfliktlösung wählbaren Orte (Abzweig A und Bahnhöfe B, C, D) mögliche Konfliktlösungsmaßnahmen M1,M2,M3,M4; die erste Maßnahme M1 besteht darin, den langsameren Zug 1 im Bereich des Abzweigs A vor Einfahrt in die gemeinsam mit dem Zug 2 zu nutzenden Streckenabschnitte 6 bis 17 zu verlangsamen oder anhalten zu lassen. Der Zug 2 kann dann mit unverminderter Geschwindigkeit (wie durch die gestrichelte Linie L2 angedeutet) durchfahren. Dies bedeutet jedoch eine vergleichsweise lange Wartezeit für den Zug 1, wie aus dem Abstand der Linien L1 und L1' erkennbar ist (kreuzschraffierter Belegungszeitrahmen R106').
    Eine Alternative besteht in der Konfliktlösungsmaßnahme M2 im Bahnhof B, wobei der Zug 2 nur geringfügig abgebremst werden muß, wie die nur geringfügig von der gestrichelt gezeichneten Geschwindigkeitslinie L2 abweichende Geschwindigkeitslinie L2' zeigt. Durch die Geschwindigkeitsverminderung des Zuges 2 wird ein Auflaufen solange vermieden, bis der Zug 1 auf einem Ausweichgleis im Bahnhof B von Zug 2 überholt werden kann. Zug 1 kann den Bahnhof B verlassen, wenn der (dick hervorgehobene) Belegungszeitrahmen R209' des Zuges 2 für den Streckenabschnitt 9 endet. Der Belegungszeitrahmen R109 für den Zug 1 verschiebt sich dadurch (kreuzschraffierter Rahmen R109 bzw. Linie L1"). Bei dieser Variante ist eine geringfügige Verzögerung des Zuges 2 bei einer vergleichsweise geringen Wartezeit des Zuges 1 in Kauf zu nehmen.
    Wird Zug 1 im Bahnhof C überholt (M3), muß zur Kollisionsvermeidung eine vorübergehende Geschwindigkeitsverminderung bei Zug 2 erfolgen, die sich in einem verspäteten Durchfahren des Bahnhofs C von dem Zug 2 niederschlägt (parallel verschobene Linie L2"). Auch hier ist seine frühestmögliche Abfahrt von einem Ausweichgleis des Bahnhofs C so anzusetzen, daß sein Belegungszeitrahmen R112' mit dem Belegungszeitrahmen R212' nicht überlappt (Linie L1").
    Schließlich ist bei einer Konfliktlösung (M4) mittels Ausweichgleis im Bahnhof D eine jeweils vergleichsweise große Verspätung des Zuges 2 bzw. Wartezeit des Zuges 1 in Kauf zu nehmen (Parallelverschiebung der Linien L1" " und L2" ").
    Welche von den vorgegebenen Konfliktlösungsmaßnahmen M1 bis M4 tatsächlich angewendet wird, wird durch eine nachfolgend beschriebene Bewertung der als realisierbar ermittelten Konfliktlösungsmaßnahmen für den geschilderten Konfliktfall (Auflaufkonflikt) bestimmt.
    Die anwendbaren Bewertungskriterien (nachfolgend auch Strategien oder "weiche Randbedingungen" genannt) orientieren sich z. B. an den lokal geltenden Fahrordnungen, Rangordnungen, Wartezeitvorschriften, Zugarten (z. B. Extrazüge) und/oder Zugladungen. Figur 4 zeigt beispielhaft in hierarchischer Ordnung (vorgebbare) Bewertungskriterien für einen Auflaufkonflikt ALK und für einen "Auflauf-vor-Zugende"-Konflikt AVZ. Ranghöchstes Bewertungskriterium ist bei beiden Konfliktfällen jeweils "Anschlüsse halten". Zweithöchste Priorität hat dagegen "Auflaufenden Zug minimal stören" bzw. "Unnötiges Überholen" vermeiden. "Hochwertig hat Vorrang" bezieht sich auf die Zugklasse (z. B. Vorrang eines IC-Zuges gegenüber einem Vorortzug). Die Bezeichnung Langlauf/Kurzlauf bezieht sich auf die jeweils noch zurückzulegende Entfernung. Vorzugsweise enthalten die Bewertungen als letztes Kriterium ein Kriterium (z. B. "Erster zuerst"/der auflaufende Zug wartet, bis der zu befahrende Streckenabschnitt frei ist), das in jedem Fall eine Konfliktlösung ermöglicht. Man erkennt, daß unterschiedlichen Konfliktfallmustern ALK, AVZ individuelle vorgebbare Bewertungskriterien in individuellen vorgebbaren Rangfolgen für die Auswahl einer anzuwendenden Konfliktlösungsmaßnahme zugeordnet sind.
    Figur 5 zeigt detailliert die bereits im Zusammenhang mit Figur 3 erläuterte Konfliktlösungsmaßnahme M3 im Bahnhof C, die in diesem Beschreibungsbeispiel im Hinblick auf die Bewertung mit der höchsten Priorität ("Anschlüsse halten") gemäß Figur 4 bevorzugt wird, weil für Zug 1 im Bahnhof C eine pünktliche Ankunft mit anschließender Wartezeit tw1 erforderlich ist. Dieses Bewertungskriterium (Anschluß für Zug 1 halten) wird nur von der Maßnahme M3 erfüllt. Könnte dieses ranghöchste (Figur 4) Kriterium von keiner der realisierbaren Konfliktlösungsmaßnahmen erfüllt werden, würden die Konfliktlösungsmaßnahmen bezüglich des rangfolgenden Kriteriums (auflaufenden Zug 2 minimal stören) bewertet werden. Dieses Kriterium würde von der Maßnahme M1 erfüllt werden. Die Konfliktlösungsmaßnahme M3 mit einem Überholvorgang im Bahnhof C sieht vor, daß Zug 2 in den Streckenabschnitten 6, 7 seine Geschwindigkeit V2 (Linie L2') geringfügig vermindert, so daß er um eine Stutzzeit tST2 verspätet den Bahnhof C ohne Halt passiert. Anschließend kann er seine Geschwindigkeit erhöhen, um sich der gestrichelt angedeuteten unverzögerten Geschwindigkeitslinie L2 wieder anzunähern.
    Der Zug 1 hält auf einem Nebengleis im Bahnhof C während der Wartezeit tW1 zumindest solange, bis der Belegungszeitrahmen R112' überlappungsfrei an den Belegungszeitrahmen R212' anschließt.
    Aufgrund stark schwankender Streckenabschnittslängen oder einer nur kurzzeitigen Geschwindigkeitsverminderung eines grundsätzlich mit ausreichender Geschwindigkeit in ausreichendem Abstand vorausfahrenden Zuges können eine oder wenige aufeinanderfolgende Belegungszeitrahmen-Überlappung(en) auftreten. Durch die gemeinsame Auswertung der Elementarkonfliktsignale benachbarter Streckenabschnitte ist erkennbar, ob sich die Belegungszeitrahmen-Überlappungen zu einem "harten Auflaufkonflikt" (Figur 2) weiterentwickeln oder ob es sich nur um eine temporäre Belegungszeitrahmen-Überlappung handelt, die kein Eingreifen erfordert.
    Ein weiterer möglicher Konfliktfall besteht darin, daß der nachfolgende Zug 2 (Figur 2) unmittelbar nach dem Konfliktschwerpunkt KSP fahrplangemäß endet. Dieser Konfliktfall wird dem Konfliktfallmuster "Auflauf-Vor-Zugende" (AVZ) zugeordnet. In diesem Fall besteht das prioritätshöchste Bewertungskriterium zur Auswahl der geeigneten Konfliktlösungsmaßnahme in "Anschlüsse halten". Ist z. B. kein Anschlußzug vorgesehen, wird das rangfolgende Kriterium "Unnötiges Überholen vermeiden" (Figur 4) angewendet. Demgemäß wird nach Berechnung der Folgeverspätung des Zuges 2 infolge des Abbremsens bei vertretbarer Folgeverspätung das Zugende (endgültiger Halt) des nachfolgenden Zuges abgewartet.
    Eine entsprechende Strategie ist möglich, wenn die Züge absehbar auf unterschiedliche Strecken verzweigen (Auflaufkonflikt vor einer Abzweigstelle oder Abzweigbahnhof).
    Ein weiteres Konfliktfallmuster (Einfädelkonflikt EFK) wird nachfolgend anhand der Figur 6A zusammen mit schematisch dargestellten, diesem Konfliktfallmuster zugeordneten Konfliktlösungsmaßnahmen M10, M11 beschrieben. Figur 6A zeigt zwei Züge 1, 2, aus deren fahrzeugindividuellen Daten über den voraussichtlichen Zeitpunkt und die Dauer einer zukünftigen Belegung der nachfolgenden gemeinsamen Streckenabschnitte GS1, GS2 im Streckenabschnitt GS2 ein Konfliktfall erkennbar ist (Kreuzung der Zeit-Weg-Linie L1 des Zuges 1 mit der L2 des Zuges 2). Aufgrund der den vor der Einfädelung E liegenden individuellen Streckenabschnitten IS1, IS2 zugeordneten Belegungszeitrahmen R100, R200 und den den gemeinsamen Streckenabschnitten GS1, GS2 zugeordneten, sich überschneidenden Belegungszeitrahmen R101, R201; R102, R202 wird der vorliegende Konfliktfall als Konfliktfallmuster "Einfädelkonflikt" EFK klassifiziert. Ein derartiger Konfliktfall kann auch auftreten, wenn in einem Bahnhof ein Zug neu beginnt.
    Gemäß Figur 6B besteht eine dem Konfliktfallmuster "Einfädelkonflikt" zugeordnete mögliche Konfliktlösungsmaßnahme M10 darin, daß der (langsamere) Zug 1 (Figur 6A) soweit verzögert wird, bis der zuerst von dem Zug 2 befahrene gemeinsame Streckenabschnitt GS1 wieder freigegeben ist; der Zug 1 fährt dann ohne Überlappung seines Belegungszeitrahmens R101' mit dem Belegungszeitrahmen R201' des Zuges 2 in den Streckenabschnitt GS1 ein. Durch die Verzögerung (erkennbar an der zunächst gegenüber der gestrichelt eingetragenen Linie L1 abfallenden Linie L1' in Figur 6B) des Zuges 1 ergibt sich eine Gesamtwartezeit des Zuges 1 vor der Einfädelung E von twz1.
    Eine alternative Konfliktlösungsmaßnahme M11 beim Konfliktfallmuster "Einfädelkonflikt" zeigt Figur 6C. Hier wird der schnellere Zug 2 um eine Stutzzeit tSt2 vor der Einfädelung E soweit verzögert, daß zumindest im ersten gemeinsamen Streckenabschnitt GS1 eine Überlappung der Belegungszeitrahmen R101'', R201'' vermieden wird. Durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten kann sich in nachfolgenden Streckenabschnitten eine erneute Überlappung ergeben. Die in Figur 6C skizzierte Konfliktlösungsmaßnahme M11 wird beispielsweise ausgewählt, wenn gemäß der Bewertungen (Figur 4) für den Zug 1 "Anschlüsse halten" höchste Priorität hat und sich der Anschlußbahnhof beispielsweise am Ende des gemeinsamen Streckenabschnittes GS1 befindet.
    Figur 7 erläutert zusammenfassend (schematisch) wesentliche Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausgehend von der Erkennung einzelner Elementarkonflikte aufgrund festgestellter zeitlicher Überlappungen der vorab aus den fahrzeugindividuellen Daten berechneten Belegungszeitrahmen (Figur 1) werden die Elementarkonflikte nach beteiligten Zügen zusammengefaßt. Aus der zugweisen Zusammenschau der Elementarkonflikte erfolgt eine Klassifizierung nach vorgegebenen Konfliktfallmustern (z. B. Auflaufkonflikt ALK, Einfädelkonflikt EFK). Aus den vorgegebenen und die Möglichkeiten der Konfliktlösungsorte (z. B. Bahnhöfe) berücksichtigenden Konfliktlösungsmaßnahmen, die den jeweiligen Konfliktfallmustern und Konfliktorten zugeordnet sind, werden diejenigen Konfliktlösungsmaßnahmen ermittelt (Figur 3), die unter Berücksichtigung der jeweiligen Konfliktumgebung realisierbar sind. Den möglichen Konfliktlösungsmaßnahmen sind die für den jeweiligen Konfliktlösungsort (z. B. Bahnhöfe B, C, D) vorhandenen Lösungsmittel zugeordnet. Dabei können vorgegebene Konfliktlösungsmaßnahmen ausscheiden, wenn beispielsweise die dazu erforderlichen Resourcen/Umgebungsbedingungen (z. B. freie Ausweichgleise) temporär nicht vorhanden sind. Durch eine anschließende Bewertung nach vorgegebenen Bewertungskriterien (Figur 4) wird die bevorzugte Konfliktlösungsmaßnahme ausgewählt. Ein Leitsystem 20, das die Streckenabschnitte 6 bis 17 (Figur 2) des Streckennetzes 4 überwacht und bedarfsweise konfiguriert, wirkt beispielsweise durch funkübermittelte Steuerbefehle 21 gemäß der bevorzugten, ausgewählten Konfliktlösungsmaßnahme auf die Streckenabschnitte (z. B. 7,8) ein, um diese z. B. durch Weichenstellung zur Lösung des Konfliktfalls zu konfigurieren.
    Das Leitsystem 20 kann beispielsweise durch eine Linienzugbeeinflussung auch auf Steuerungen 23, 24 der Fahrzeuge 1, 2 geschwindigkeitsverändernd einwirken. Einer Leiteinrichtung, die Bestandteil des Leitsystems 20 oder separat ausgebildet sein kann, werden fahrzeugindividuelle Daten beispielsweise über Funk eingespeist. Die fahrzeugindividuellen Daten ergeben sich aus den fahrplangemäß vorzusehenden Fahrstraßen für die Fahrzeuge 1, 2 und durch fahrzeugindividuelle Eigenschaften (beispielsweise Fahrzeuglänge, Geschwindigkeitsbeschränkungen, aufgelaufene Verspätungen), die ggf. auch über streckenseitig angeordnete Kommunikationspunkte übertragen und aktualisiert werden können. Aus den fahrzeugindividuellen Daten berechnet die Leiteinheit wie erläutert die den einzelnen Streckenabschnitten zugeordneten fahrzeugindividuellen Belegungszeitrahmen.

    Claims (5)

    1. Verfahren zum Betrieb eines Streckennetzes für spurgebundene Fahrzeuge (1,2)
      mit einzelnen Streckenabschnitten (6 bis 17) und
      mit einem Leitsystem (20), das die Streckenabschnitte (6 bis 17) überwacht und bedarfsweise konfiguriert,
      bei dem den Streckenabschnitten (6 bis 17) fahrzeugindividuelle Belegungszeitrahmen (R106 bis R117; R206 bis R217) zugeordnet werden, die jeweils aus Daten über den voraussichtlichen Zeitpunkt und die Dauer einer zukünftigen Belegung des jeweiligen Streckenabschnitts (6 bis 17) gewonnen werden,
      bei dem der Grad der zeitlichen Überlappung (Überlappungsgrad (ϕ)) von Belegungszeitrahmen (R107, R207) ermittelt wird, die unterschiedlichen Fahrzeugen (1,2) für denselben Streckenabschnitt (7) zugeordnet sind,
      bei dem festgestellte Überlappungen (Elementarkonflikte), die dieselben beteiligten Fahrzeuge (1,2) betreffen, für benachbarte Streckenabschnitte (7 bis 17) gemeinsam ausgewertet werden, um einen zu erwartenden Konfliktfallverlauf (KV) zu ermitteln,
      bei dem der zu erwartende Konfliktfallverlauf (KV) nach vorgegebenen Konfliktfallmustern (ALK, EFK) klassifiziert wird,
      bei dem zunächst aus Konfliktlösungsmaßnahmen (M1 bis M4), die für das klassifizierte Konfliktfallmuster (ALK) vorgegeben sind, situationsspezifisch realisierbare Konfliktlösungsmaßnahmen (M1 bis M4) ermittelt werden,
      bei dem dann nur die realisierbaren Konfliktlösungsmaßnahmen (M1 bis M4) mittels in einer vorgebbaren Rangfolge vorgebbarer Bewertungskriterien für das jeweilige Konfliktfallmuster (ALK, EFK) bewertet werden,
      indem mit dem ranghöchsten Bewertungskriterium beginnend festgestellt wird, ob das Bewertungskriterium von keiner Konfliktlösungsmaßnahme (M1 bis M4) erfüllt wird, wobei in diesem Fall das rangnachfolgende Bewertungskriterium angewendet wird,
      bei dem eine Konfliktlösungsmaßnahme (M3) angewendet wird, die das Bewertungskriterium erfüllt, und
      bei dem zum Umsetzen dieser Konfliktlösungsmaßnahme (M3) Steuerbefehle (21) an das Leitsystem (20) zur Konfiguration der Streckenabschnitte (6 bis 17) und/oder an Steuerungen (23,24) der beteiligten Fahrzeuge (1,2) übermittelt werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß eine Überlappung erst festgestellt wird, wenn der Überlappungsgrad (ϕ) einen Schwellwert überschreitet.
    3. Verfahren nach Anspruch 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert, vorzugsweise streckenabschnittsindividuell, einstellbar ist.
    4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Elementarkonflikte chronologisch in der Reihenfolge ihres Auftretens ausgewertet werden.
    5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Belegungszeitrahmen (R) jeweils zumindest aus der Summe der Fahrzeit des Fahrzeugs vom Einfahren bis zum vollständigen Verlassen des jeweiligen Streckenabschnitts (tF,tR) und der für die Konfiguration des Streckenabschnitts erforderliche Zeit (tFB,tAUF) gebildet werden.
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