Stellwerksplanung Generációváltás a biztosítóberendezések tervezésében dr. Parádi Ferenc, Szilva Péter Ernő
1 Bevezetés Az elektronikus vasúti biztosítóberendezések elterjedésével azok tervezésének módszere és tartalma is megváltozott. Nem szükséges olyan jellegű áramköri tervezés mint amilyet a jelfogós biztosítóberendezések esetében még meg meg kellett tenni, nem kell továbbá kezelőpultot tervezni. Megjelentek viszont olyan tervezési feladatok, amelyek korábban nem nem voltak. Ilyenek pl. a vágányutak tervezése, ezzel összefüggésben a ványúti startjelzőkön megjelenítendő sebességinformáció, különös tekintettel a sebességláncolásra, vagy az oldalvédelmi viselkedés tervezése. A vasutak, illetve az általuk megbízott tervezőintézetek feladatait részben átveszik a szállító cégek. A szállító cég feladata ma már pl. a kiviteli tervek körébe tartozó beltéri huzalozás, vagy az áramköri modulok tervezése. Nem tartozhat viszont a cégek tervezésének hatókörébe azon tervek elkészítése, amelyek a vasúthatósági engedélyezéshez tartoznak, a tenderkiíráshoz szükséges tervek és mennyiségi kiírások, továbbá azon adatok és jellemzők tervezése, amelyek a felhasználó vasút üzemi és biztonsági igényeiből származnak. Ilyenek többek között: •
A jelzőkitűzési terv
•
A „szigeteléskiosztási” terv
•
A megcsúszási esetek tervezése (távolság, megcsúszási vágányutak)
•
Az oldalvédelmi viselkedés tervezése
•
Aktív vágányutak tervezése (vágányútlisták)
•
Menettervek, elzárási tervek készítése
•
Vágányutak sebességjelzéseinek tervezése
•
Kezelői felületek tervezése
A fenti tervek elkészítése a legutóbbi időkig manuális módon, azaz segédeszköz nélkül, teljes mértékű emberi közreműködéssel történt. Segítséget jelentett ugyan a vonalas tervek (pl. a jelzőkitűzési, „szigeteléskiosztási” tervek) elkészítésében az AUTOCAD program használata, az emberi közreműködés mértékét azonban nem csökkentette, és a tervezési munka hatékonyságát csak kismértékben javította. Néhány vezető vasúttársaságnál felmerült a kérdés, hogy a mai gépesített világban hogyan lehetne a tervezési folyamatot számítógépes eszközökkel támogatni, és az algoritmizálható feladatokat a géppel megoldatni. Élenjáró ebben a vonatkozásban a német és az osztrák vasút.
1
Stellwerksplanung A német vasút kifejlesztette a vonalas tervek elkészítéséhez a PROSIG nevű programot, amely AUTOCAD alapú porgramrendszer, azonban nagyon sok vasútspecifikus tudással rendelkezik, szimbólumoktól kezdve egészen a kábelezési tervek félautomatikus elkészítéséig. Jelenleg a DB a PROSIGgal készített terveket részesíti előnyben és hatósági engedélyezési eljárásban is a PROSIGgel készített tervek a preferáltak. Az ÖBB a funkcionális tervezés (a fenti listából a jelzőkitűzési, „szigeteléskiosztási” tervek kivételével a többi) gépesítését oldotta meg, a Vossloh IT és a TranSYS Kft. által fejlesztett BESTPlan nevű programrendszerének segítségével, amellyel immáron két év óta a tervezést maga az ÖBB végzi. Az tervező program hatékonyságát mutatja, hogy a funkcionális tervezést ma az egész ÖBB hálózat számára egy négyfős csoport végzi.
2 A biztosítóberendezés tervezésének menete az ÖBBnél Az elektronikus technológia megjelenésével biztosítóberendezési tervezés ÖBBs szakembereinek mérlegelnie kellett a kialakult új helyzetet és a várható tendenciákat. A kapott eredmények alapján döntés született egy központosított, kicsi, de hatékony, tervezőprogrammal támogatott biztosítóberendezéstervező csoport (TERVEZŐKÖZPONT) felállításáról. A várt előnyök: a tervezési munkának változatlanul jelentős részét végzi a megrendelő, a knowhow nem vándorol el a vasúttól, a vasút nem utólag hagyja jóvá, hanem előre pontosan meghatározza, vagyis előírja a szállítandó berendezés jellemzőit, nem lesz kiszolgáltatott, csökken az egyeztetési lépések száma a biztosítóberendezésgyártó és a megbízó között a gyártók felé egységes terveket szolgáltat, ezzel több különböző gyártó esetén is jó fokon elérhető a szállított berendezések egységessége, a tervezés hatékonysága és minősége javul. A tervezési folyamat lépései az új struktúrában (nem jelölve a természetesen szükséges visszacsatolási lépéseket): ÖBBNETZ, a megbízó (a FORGALOM) projektspecifikációt készít, melyben vázlatosan rögzíti az állomás tervezett vágányhálózatát, a várható forgalmi viszonyokat, menetrendi viszonyokat, egyéb bemeneti paramétereket, a TERVEZŐKÖZPONT elkészíti az átépítési fázisok tervét, a helyszínrajzot, szigetelési tervet (CAD támogatással), biztosítóberendezési topológiatervet, vágányúttáblázatot, váltó, jelző stb. táblázatokat, kezelőfelületi monitortervet (BESTPlan tervezőrendszerben) a TERVEZŐKÖZPONT ellenőre ellenőrzi a terveket egyeztetnek a megbízóval 2
Stellwerksplanung a hatósághoz benyújtják a terveket engedélyezésre. az engedélyezett terveket átadják a gyártónak. A BESTPlan tervezőrendszer bevezetése óta az ÖBB hálózatán szükségessé váló új elektronikus berendezéseket, valamit a meglévők átépítéseit 90 %ban a BESTPlan tervezőrendszerrel támogatva tervezik. Ez konkrétan évi 850 váltó (ezzel arányos berendezésnagyság) tervezését jelenti 4 fő tervező által. 3 A tervezőrendszer fejlesztésének előfeltételei A tervezőrendszer fejlesztése csak úgy kezdődhetett meg, hogy annak feltételei részben már adottak voltak, részben a projekt kapcsán megteremtettük. Ezen előfeltételek a következők:
4
·
elfogadott, pontos, a tervezhetőségeket rögzítő biztosítóberendezési feltétfüzet,
·
szabványosított tervek: rajzok, táblázatok,
·
összefoglalt tervezési irányelvek. A tervezőrendszer kifejleszttetésének egy másik indoka
Az utóbbi 5 évben az ÖBB nél és a DBnél is az elektronikus biztosítóberendezések kezelő személyzetét a berendezések üzembehelyezése előtt biztosítóberendezési szimulációs programmal képezik ki. [1] A szimulációs projektek során a biztosítóberendezés tervezésének gyakran hiányosságait, hibáit fedik fel, melyeknek gyakran a biztosítóberendezés módosítása lesz a következménye. A fenti tervezési hiányosságok okainak elemzéséből a következőket ismerték fel: ·
Hagyományosan a biztosítóberendezések tervezése túlnyomó részt „kézzel“ történik. A tervek minősége döntően a tervezők knowhowjától és tapasztalataitól függ. A számítógépes támogatás csak kis területen van jelen (CAD programok).
·
Hiányzik a teljes tervezési folyamaton átívelő elektronikus adattárolás. A tervváltoztatások kihatással vannak különböző tervrajzokra, táblázatokra; ezeket kézzel kell átvezetni.
·
A biztosítóberendezések bonyolultsága miatt igen nehéz a változtatások minen következményét átlátni a papír dokumentumok segítségével.
·
A megrendelő (forgalom) és a későbbi felhasználók (szolgálattevők) bár be vannak vonva az egyeztetési folyamatba ugyanakkor a későbbi „saját állomását“ mégis csak igen későn láthatja, röviddel az üzembehelyezés előtt. Gyakran ekkor fedik fel az említett tervezési hiányosságokat.
A fenti elemzés alapján a Vossloh IT a TranSYS Kft.vel célul tűzte ki, hogy a korábbi fejlesztésű szimulációcélú editorait tervezőrendszerré fejlessze tovább, ezzel járuljon hozzá a tervezési 3
Stellwerksplanung folyamat optimalizálásához [2]. Ezen cél megvalósítása érdekében a tervezőrendszer fejlesztéséhez az alábbi részcélokat tűzték ki: ·
A tervezőt a tervezőeszköz túlnyomó részt mentesítse a rutinfeladatok alól.
·
Kényelmi funkciók gyorsítsák a tervezési folyamatot.
·
A tervezési irányelveket lehetőség szerint ellenőrző / tervező algoritmusok formájában kell leképezni a rendszerben az adatbázis minőségének javítása érdekében.
·
Az adatbázisban a biztosítóberendezés minden adata szerepeljen.
·
Az elektronikus a tervezésben résztvevő szereplők közötti elektronikus adatcseréhez szabványos adatcsere illesztőfelületeket kell definiálni. Ezek segítségével kiküszöbölhető a többszörös adatbevitel és a vele járó hibázás kockázata. A rendszeren kívüli módosítások könnyen feldolgozhatók, az adatcsere sebessége nő, ráfordításigénye csökken.
·
A megrendelő (forgalom) részére a projekt már korai szakaszában rendelkezésre kell bocsátani a biztosítóberendezési szimulációt. (Ez a szimuláció a tervezés „mellékterméke“, nem okoz külön költséget.) Ilyen módon a kezelőszemélyzet idejében tesztelheti a tervezés pillanatnyi állapotát, igényeket és módosítási javaslatokat fogalmazhat meg, melyeket ilyenkor még kis költséggel figyelembe lehet venni.
Az ÖBB több éve intenzíven támogatja a tervezőrendszer fejlesztését. [3] Azokban a tervezési projektekben, ahol a BESTPlan tervezőrendszerrel végzik a tervezést, a statikusan ellenőrzött tervek alapján előállt szimulációt már egy korai tervezési fázisban a megrendelő rendelkezésére bocsátják, hogy az állomást dinamikus, funkcionális vizsgálatoknak vethessék alá. 5
A tervezőrendszer alapelvei
A tervezőrendszerben ·
a topológiai adatbázist a vágányutakkal, valamint
·
a kezelői felületi adatbázist
kell létrehozni. Ezeket külön állományokban kell tárolni. Ennek előnyei: ·
A kezelőfelületi képernyőterveket a biztosítóberendezési topológiától függetlenül, adott esetben anélkül lehet szerkeszteni. Ezáltal lehetővé válik kis ráfordítással több képernyővariáns elkészítése, hogy a döntéshozó (a megbízó, a forgalom) az alternatívák közül a legjobbat választhassa saját szempontjai szerint.
·
A topológiai adatbázis monitorkép nélkül szerkeszthető, tervezthető. A biztosítóberendezés tervezése függetleníthető attól a döntéstől, hogy az állomást később helyből vagy távvezérelve kívánják kezelni. 4
Stellwerksplanung Ezen elvek alapján meg kellett oldani a fejlesztés során, hogy a topológiai és a kezelőfelületi adatbázis ·
egyfelől egymástól független legyen,
·
másfelől egymással konzisztens maradhasson.
E célból a topológiai adatbázis biztosítóberendezési objektumait egy adatbázisszinkronizálással megismételjük a kezelőfelületi adatbázis hátterében, és ezen ikerobjektumokhoz lehet a kezelői felület szimbólumait hozzárendelni. Ez a hozzárendelés kézzel történik. Az 1. ábra mutatja a monitorképet és a topológiai tervet a tervezőrendszer megjelenítésében.
1. ábra: Az ÖBB részére kifejlesztett tervezőrendszer kezelői felülete A topológia szerkesztése során a topológiai objektumokat egy objektumkatalógusból kell kiválasztani, lerakni és egymással összekötni a szerkesztőfelületen. Az objektum paraméterei dialógusablakon keresztül vihetők be. A tervezés több iterációs cikluson keresztül zajlik. Az adatbázisban a következő topológiai adatokat tároljuk objektumonként: ·
Azonosítási adatok
·
Szomszédsági adatok 5
Stellwerksplanung ·
Paraméterek (biztosítóberendezési funkcionális paraméterek, kivitelezési paraméterek, tervezési segédparaméterek, üzemi paraméterek)
A kezelői felületi adatbázis adatai:
6
·
Azonosítási adatok
·
Grafikus hozzárendelési adatok
·
Egyéb paraméterek (menütervezési adatok, megjelenítési paraméterek)
Adatbázisellenőrzés
A tervezőrendszer központi funkciója az adatbázisellenőrzés. Ezek a vizsgálatok, ellenőrzések részint a tervezési irányelvek leképezései, másrészt egyszerű plauzibilitásvizsgálatok. Ezek az ellenőrzések vonatkozhatnak egy objektumra, objektumok kapcsolatára vagy objektumok halmazára. Azok a vizsgálatok, melyek mindig érvényesek, nemteljesülés esetén hibajelzéshez vezetnek. A hibák minden esetben kijavítandók. A hibajelzés csak a hiba javítása után tűnik el. Egy hiba akadályozhatja a további tervezési lépések megkezdését, illetve a szimuláció elindítását. Ezeken túl olyan vizsgálatokat is elvégez a tervezőprogram, amelyek nem minden esetben kötelező érvényűek. Ezen vizsgálatok nemteljesülése esetén a tervezőrendszer csak úgynevezett figyelmeztetéseket küld. A figyelmeztetések nyugtázhatók és a további folyamatot nem akadályozzák. Ezzel leképezhetők olyan szabályok, melyek alól időnként kivételt kell tenni, például a helyi sajátosságok miatt. A tervezőrendszer a nyugtázott figyelmeztetések életútját figyelemmel kíséri. Amennyiben a nyugtázás körülményei megváltoznak pl. a rendszer már nem a tervező által nyugtázott értéket javasolja , megszűnik a nyugtázás, a figyelmeztetést újra kiküldi a rendszer.
7
Az intelligens tervezőrendszer által átvett rutinfeladatok
A tervezőrendszer a már rögzített tervezési adatokból kiindulva a programban megvalósított tervezőrutinok segítségével további tervezési adatokat állít elő, és ezzel rutinfeladatok alól mentesíti a tervezőt. A legfontosabb előfeltétele a tervezési adatok automatikus előállításának az, hogy a pontos tervezési irányelvek teljes mértékben rendelkezésre álljanak, figyelembe véve az esetlegesen megengedhető helyi eltéréseket is. 6
Stellwerksplanung Az ÖBB részére a következő automatikus tervezőfunkciókat valósítottuk meg: ·
vágányúttervezés (az összes topológiailag lehetséges vágányút megkeresése, a kijelezhető sebességek megállapítása, ez alapján a jelzőkön szükséges fények, kijelzők megállapítása, megcsúszási vágányutak és megálljraejtő szakaszok tervezése),
8
·
oldalvédelemtervezés,
·
szigetelésellenőrzés,
·
sorompójelző függés ellenőrzés.
Adatcsere
A tervezőrendszer fejlesztésében egy nagyon fontos feladat az elektronikus biztosítóberendezés tervezési folyamatában már meglévő „adatszigetek“ összekötése elektronikus adatcserével. A tervezés egyik első részfolyamata a vonalas tervrajzok (helyszínrajz, szigetelési terv) elkészítése CAD rendszerrel támogatott, ezért ennek adatbázisa is elektronikusan tárolt. Az elektronikus biztosítóberendezések természetesen elektronikus adatbázison futnak. A kettő közötti kapcsolatot a BESTPlan tervezőrendszer hozza létre: a CAD rendszerből importált topográfiai adatok feldolgozásával állítja elő a biztosítóberendezési terv elektronikus adatbázisát, melyet elektronikus adatátadás útján kap meg a biztosítóberendezés gyártója. Alapvetően az elektronikus adatcsere tetszőleges formában történhet. Az ÖBB tervezőrendszere XML és Excel formátumokat használ a megrendelő kérésének megfelelően. A szabványos ÖBB tervezési táblázatok exportján és importján túl a következő adatcseremodulokat fejlesztettük ki: ·
Adatátvétel egy CAD adatbázisból: az adatátvétel forrása az állomás vonalas tervrajza. Az objektumok, azok topológiai kapcsolatai és egyes paraméterei bemeneti adatot képeznek a BESTPlan tervezőrendszer, vagyis a biztosítóberendezés tervezésének számára.
·
A teljes, ellenőrzött, lezárt topológiai adatbázis átadása a biztosítóberendezés gyártójának (a vágányúti adatbázist is beleértve).
7
Stellwerksplanung ·
A teljes ellenőrzött, lezárt topológiai adatbázis átvétele a biztosítóberendezés gyártójától.
·
A monitortervek átadása a biztosítóberendezés gyártójának.
Ez utóbbi adatcserék formátumának az XMLt választottuk.
9
Összefoglalás
A biztosítóberendezési technológiaváltást (jelfogós helyett elektronikus berendezések) nem követte a tervezési folyamatok korszerűsítése. Ezen hiányosságot azonban sorra kezdik orvosolni az európai vasutak. A megváltozott körülményekhez illesztik a tervezési folyamatokat, a tervek tartalmát, a tervezés szervezeti felépítését, az engedélyezési kérdéseket, és számítógépesítik a munkavégzés jelentős részét. A funkcionális tervezés számítógépes támogatásának megteremtéséhez néhány alapvető döntést meg kellett hozni, nehány alapvető dokumentumot elő kellett állítani, illetve korszerűsíteni kellett. Ezek a következők voltak: •
A tervezőrendszernek nem kell biztonságinak lenni, a felelősség továbbra is a tervezőé.
•
A tervezőrendszer csak javaslatokat ad, azokat a tervező elfogadhatja, de el is utasíthatja,
felülbírálva ezzel az algoritmusokba épített megoldásokat. •
A tervezőrendszernek mindazokat a kimeneti adatokat kell szolgáltatnia, amelyeket a kézi
tervezéssel is elő kell állítani, és többek között a hatósági jóváhagyáshoz is szükségesek. •
Az algoritmizálhatóság érdekében szigorú tervezési irányelveket kellett rögzíteni.
A programrendszer használatával a következő előnyök mutatkoztak: •
A tervezési idő jelentős mértékben lecsökkent
•
A tervezői kapacitás jelentős mértékben növekedett
•
A tervek minősége nagy mértékben javult, a hibák száma számottevően csökkent
•
Megteremtődött a lehetőség a tervek elektronikus formában való továbbadására (pl. a
gyártó cégek részére) •
Ez utóbbi további minőségjavulást eredményezhet, azáltal, hogy a cégeken belüli további
tervezéshez az adatok elektronikusan állnak rendelkezésre. Nagy jelentősége van a tervezési adatok elektronikus formában való továbbadásának. Az itt kidolgozott módszert átvette és adaptálta az EUROINTERLOCKING [4] munkacsoport is, és az ajánlásaiban kvázi szabványként közzétette. A Data Preparationnek nevezett ajánlás kidolgozásában jelen cikk szerzői is részt vettek. Irodalom [1] 8
Stellwerksplanung Bolln, N.; Parádi, F.: Stellwerks und Betriebssimulation für die FahrdienstleiterSchulung. SIGNAL+DRAHT, 2002, Heft 12. [2] Bolln, N.; Szilva P. E.: Stellwerkseditor für das Erstellen von ESTWSimulationen. SIGNAL+DRAHT, 2002, Heft 7+8. [3] Berger, J.; Plaminger N.; Szilva P. E.: Stellwerksplanung der ÖBB wird durch BESTSimulation unterstützt. SIGNAL+DRAHT, 2001, Heft 1+2. [4] König, N.; Tschorn, S.; Schultz, E.: Die Standardisierung des Datenaustauschs im Projekt EuroInterlocking Zusammenfassung Im Rahmen der Entwicklung von Editoren sowie der Projektierung von Stellwerken zu Schulungszwecken wurden häufig Schwachstellen in der Stellwerksplanung festgestellt, die zum Teil Planungsänderungen zur Folge hatten. Vor diesem Hintergrund wurde von Vossloh IT und TranSys ein „intelligentes“ Projektierungstool zur Optimierung des Stellwerksplanungsprozesses entwickelt. Durch dieses neue Projektierungstool werden Planungsprozesse beschleunigt und Planer von Routinetätigkeiten entlastet. Infrastrukturbetreiber werden frühzeitig in die Planungsphase aktiv eingebunden und das Bedienpersonal wird rechtzeitig vor der Inbetriebnahme geschult. Das BESTProjektierungstool wurde von den Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) bereits für mehrere Stellwerksplanungen erfolgreich eingesetzt und wird zukünftig standardmäßig im Rahmen der Stellwerksplanung verwendet.
Summary Simulator Aided Data Preparation for Interlocking Planning During the development of engineering editors and the engineering of interlockings for training purposes weaknesses in the interlocking planning were often determined leading partially to changes in the planning of the interlocking. Against this background Vossloh IT and TranSys developed an „intelligent“ engineering tool in order to optimise the planning of interlockings. This new engineering tool, BESTPlan, accelerates planning and relieves planners of routine tasks. Thus, infrastructure operators are actively involved in the planning phase at an early stage and interlocking operators can be trained before the real interlocking goes into service. BESTPlan has already been used successfully by Austrian Federal Railways (ÖBB) for various interlocking projects and will in future be used as the standard for the planning of interlockings. Szerzők: 9
Stellwerksplanung
dr. Parádi Ferenc 1949ben született Nagytályán. 1972ben szerzett közlekedésmérnöki oklevelet a BME Közlekedésmérnöki karán. 1972 óta a Közlekedésautomatikai Tanszék oktatója, jelenleg egyetemi docensi beosztásban. Doktori oklevelet szerzett 1978ban a Budapesti Műszaki Egyetemen, majd 1991ben a Drezdai Közlekedési Egyetemen. 1994óta a TranSYS Rendszertechnikai Kft. tulajdonosa és ügyvezetője. Cím: TranSYS Rendszertechnikai Kft., 1023 Budapest, Árpád fejedelem útja 2628. EMail:
[email protected] Szilva Péter Ernő 1997ben végzett a BME Közlekedésmérnöki karán. Jelenleg a TranSYS Kft. projektvezető szoftverfejlesztője. Cím: TranSYS Rendszertechnikai Kft., 1023 Budapest, Árpád fejedelem útja 2628. EMail:
[email protected]
10
