Vonat által vezérelt dinamikus vágányútállítás feltételeinek vizsgálata

Vonat által vezérelt dinamikus vágányútállítás feltételeinek vizsgálata  Bevezetés  A   vasutak   irányításában   általános   célként   fogalmazható   meg   az  üzemirányítás   hatékonyságának   fokozása,   és   ezen   keresztül   az   üzem  racionalizálása.  A  vonatforgalom   lebonyolításának   minõségével   kapcsolatos   célkitûzések   a  menet­   és   állomási   irányítás   egyre   szorosabb   összekapcsolása   révén  érhetõk el. Az üzemirányító rendszer egyes elemei (menetirányítás, állomási  irányítás, mozdonyirányítás, személyzetirányítás, kocsiirányítás, áruirányítás)  egymást nagyban átfedõ adatbázisokat használnak, illetve az egyes irányítók  döntései kölcsönösen befolyásolják egymás munkáját, e döntésekrõl idõben  kell   értesülniük   az   érintetteknek.   Ezért   az   üzemirányítást   egy,   integrált  rendszerrel célszerû megoldani.  A   személyzet   munkájának   könnyítésével,   a   rutinfeladatok   kiváltásával,   a  létszámszükséglet   csökkentésével   kapcsolatos   igények   is   a  forgalomirányítás központosításának irányába hatnak.  Növekvõ forgalom, változatlan kiterjedésû pályainfrastruktúra, központosított  irányítás mellett csak az automatizáltság fokának növelésével lehet minõségi  javulást elérni. Így például az állomási irányításban indokolt a vágányútállítás  automatizálása.  Tekintettel arra, hogy az eszközök kihasználásának hatékonyságát nagyban  rontják   a   zavarok,   azok   megoldásának   nagyobb   hangsúlyt   kell   kapnia.  Általánosan   követendõ   elv,   hogy   az   operatív   irányításnak   a   jövõben  várhatóan   jelentkezõ   zavarokat,   konfliktusokat   még   a   jelenben   fel   kell  ismerni,   lehetõleg   még   annak   bekövetkezése   elõtt   fel   kell   oldani,   illetve   a  bekövetkezés   idõpontjáig   ki   kell   dolgozni   a   legmegfelelõbb   megoldási  stratégiát: fontos a megelõzõ megközelítés.  A menetrendszerû  (a menetrendtõl  el nem térõ) forgalom  lebonyolításához  már   megfelelõ   eszközök   állnak   rendelkezésre,   de   a   menetrendtõl   való  eltérések, s más konfliktusok megoldását segítõ, operatív eszközök tára még  hiányos.   A   nagyobb   hálózatrészek   összevont   menetirányítása   és   a  vágányútállítás   automatizálása   magával  kell,  hogy  vonja   a  konfliktuskezelõ  döntéstámogató eszközök  fejlesztését  a  menetirányítási  és vágányútállítási  területen.  Az automatikus vágányútállítás konfliktuskezelése 

1

Megvizsgálva, hogy a jelenleg mûködõ, automatikus vágányútállítást  végzõ  berendezések által nyújtott szolgáltatások megfelelnek­e napjaink igényeinek  és   a   távlati   elvárásoknak,   és   hogy   milyen   elvek   szerint   alakítható   ki   a  legcélszerûbben   az   automatikus   vágányútállítás,   az   alább   felsorolt  legfontosabb következtetéseket lehet levonni [1]:  Az automatikus vágányútállítás · elõfeltétele   a   megbízható   mûködésû   vonatszámjelentõ   berendezés  megléte, · legcélszerûbben vonatszámok által vezérelve mûködhet, · hatékonysága csak konfliktuskezeléssel együtt lehet a kívánt szintû, · konfliktuskezelésének   csak   megfelelõ   prognosztizációval   együtt   van  létjogosultsága.  A   megállapítások   alapján   vázolható   az   automatikus   vágányútállító   és  konfliktuskezelõ rendszer szükséges környezete, elemei, azok kapcsolatai. A  rendszer alkotói: · · · ·

vonatszámos vágányútállítás, a már kialakult vágányútállítási konfliktusok kezelése, vágányútállítási konfliktus prognosztizáció, prognosztizált konfliktus kezelése. 

Vágányútállítási  konfliktus  prognosztizálás 

Várható a  jövõben  konfliktus ? 

Automatikus  vágányútállítás 

i 

Jelent­  kezett  konfliktus ? 

n 

n  Prognosztizált  konfliktus kezelése 

10. ábra 

i 

Vágányútállítási  konfliktus kezelése 

Az automatikus vágányútállítás konfliktuskezelésének ciklusai 

Vonatszámos vágányútállítás  Az automatikus vágányútállítás több jó módszere már kialakult és mûködik,  ám   a   konfliktuskezeléssel   kapcsolatban   különleges   igényeket   támaszt   a  biztosítóberendezéshez   való   illesztés   iránt.   Szükség   lehet   arra,   hogy   a  2

vágányútállítási parancs  kiadása elõtt annak  bizonyos  további körülményeit  megvizsgálja a berendezés.  Az   automatikus   vágányútbeállítás   parancsának   kiadására   a  biztosítóberendezés   különbözõ   módokon   reagálhat.   Ideális   esetben   a  vágányútállításnak   akadálya   nincs,   ekkor   a   berendezés   beállítja   a  vágányutat,   és   szabadra   állítja   a   jelzõt.   Amennyiben   a   beállíthatóságnak  valamelyik feltétele nem teljesül, a vágányút nem, vagy csak részben áll be.  A   sikertelen   vágányútállítás   következõ   esetei   különböztethetõk   meg  a  vágányút beállíthatósága szempontjából: · a  vágányút   beállítása   elindult,   de  foglaltság   miatt  nem  fejezõdött  be  (pl.  mert a fogadóvágány foglalt). · A vágányút beállítása elindult, de nem fejezõdött be valamelyik váltó miatt  (nem állt át, nincs végállása, stb). · a vágányút beállt, de a jelzõ nem állt szabadra (pl. izzókiégés miatt). · a   vágányút   állítása   el   sem   kezdõdött,   mert   valamelyik   váltó   másik  vágányútban  érintett váltóként,  vagy  nem érintett váltóként,  de  ellenkezõ  állásban   van   lezárva,   vagy   a   vágányra   vágányzárat   rendeltek   el.   A  vágányútállítás   kezdeményezését   ilyenkor   egy   beállíthatósági   vizsgálat  elvégzése után kapott negatív eredmény tiltja le.  A jelenlegi biztosítóberendezési logikák vágányútállításkor szem elõtt tartott  célja,   hogy   a   vágányutat,   ha   az   teljesen   be   nem   is   állítható,   a   lehetõ  legnagyobb   részben   beállítsa.   Az   automatikus   vágányútállítás  konfliktuskezelése  ezzel  bizonyos  tekintetben ellentétes igényeket  támaszt.  Ha ugyanis a vágányút valamely elõre látható ok miatt nem tud majd beállni,  és   a   konfliktus   valóban   valamilyen   egyéb   intézkedéssel   (pl.   valamelyik  alternatív   vágányút   beállításával,   vagy   elõbb   egy   másik   vonat   részére  keresztezõ   vágányút   beállításával)   oldható   fel   optimálisan,   célszerûbb   a  minden bizonnyal be nem állítható vágányút állítását nem is kezdeményezni.  A csak részben beállt vágányutat elõbb kényszeroldani kellene, ami pedig a  jelenlegi   biztosítóberendezési   mûködés   szerint   kézi,   számlált   kezelést  igényel, az automatizált forgalombonyolítás menete megszakadna.  Az   automatikus   vágányútállításhoz   tehát   szükség   lenne   a   jelenlegi  beállíthatósági vizsgálatnak egy “szigorúbb” változatára, mely nem feltétlenül  engedi   a   vágányútállítás   kezdeményezését   abban   az   esetben,   amikor   a  vágányút nem tud beállni foglaltság, ismert váltóhiba vagy jelzõhiba esetén.  A   leírt   vizsgálat   esetén   sem   szûrhetõk   ki   az   olyan   hibák,   melyek   csak   a  vágányútállítás közben keletkeznek, illetve jelentkeznek, vagyis számolni kell  azzal   az   esettel,   hogy  az   automatikus   vágányútállítás   során   csak   részben  beállt   vágányutakat   le   kell   oldani.   Törekedni   kell   azonban   ezen   esetek  részarányának   minél   kisebb   értékre   szorítására   az   automatika  eredményességének érdekében. 

3

A már kialakult vágányútállítási konfliktusok kezelése  Egyes, a prognosztizáció által felfedett konfliktusok a feloldási intézkedések  ellenére sem kerülhetõk el, másokat az elõrejelzés ki sem mutathat (ilyen pl.  egy   váltóhajtómû   állítás   közbeni   tönkremenetelébõl   fakadó   vágányútállítási  akadály).   Ezek   az   esetek   ténylegesen   bekövetkezõ   konfliktushelyzetekhez  vezetnek.   Az   ilyen,  már   létejött  konfliktushelyzetek   kezelésének  megközelítése   a  jövõben   várható  helyzetekétõl   alapvetõen   eltér   néhány  ponton.  A legfontosabb,   hogy  a  konfliktusfeloldás   intézkedéseinek  idõtartománya  a  prognosztizált   esetben   a   prognosztizáció   pillanatától   kezdõdik,   vagyis   a  várható   konfliktust   megelõzõ   idõtartomány   is   beletartozik,   míg   a   nem  prognosztizált   konfliktus   feloldására   hozott   intézkedések   értelemszerûen  csak   a   bekövetkezés   utáni   idõben   történhet.   Ebbõl   következik,   hogy   a  feloldás eszköztára sem ugyanaz a két esetben.  A konfliktuskezelés a következõ lépésekre osztható: · konfliktus jelentése, · a vágányútállítási konfliktus elemzése: a konfliktus fajtájának, okának  megállapítása és annak eldöntése, hogy a konfliktus tartós­e, vagy csak  átmeneti jellegû, · megoldások keresése, · “Hívójelzés” javaslása, · a vonatok korábbi vagy késõbbi indítása, vagyis menetrendjének  módosítása, · alternatív vágányút keresése, · az   alternatív   vágányút   keresési   szempontjainak  összegyûjtése, · alternatív vágányutak keresése, · annak vizgálata, hogy a változtatás a vonat továbbhaladási útvonalára  milyen kihatással lenne, · a   változtatásnak   a   rövidtávra   (pl.   következõ   pl.   30   percre) gyakorolt  hatásának vizsgálata, · a megoldások összehasonlítása, az optimális kiválasztása, · az optimális megoldás felkínálása, ill. végrehajtása.  Az alternatív vágányútkeresés alapvetõen két elv szerint történhet: · az elõre kijelölt és tárolt alternatívák táblázata alapján, statikusan, · algoritmus segítségével, dinamikusan. 

4

Az elõnyösebb, algoritmusos keresés elsõ lépése a keresés szempontjainak  összegyûjtése,   amely  történhet   többek   között   a  be  nem   állítható   vágányút  jellegének elemzésével. Ennek során meghatározható: · a célvágány peronvágány­e, ha igen, melyik peronhoz vezet, · ha   nem   peronvágány,   melyik   vágánycsoportra   vezet   (személy,  rendezõpályaudvari fogadó, tároló), · a továbbhaladás iránya, · a peron hossza, · a vágány hossza, · villamosított­e a vágány, · utasvédelem különleges szempontjai, · áruvédelem különleges szempontjai, · egyéb szempontok.  Az   alternatív   vágányutak   keresése   a   fenti   szempontok   alapján   történik.  Elõször  célszerû  az egyáltalán lehetséges  alternatívák körét meghatározni.  Ebbe azok a vágányutak sorolhatók, amelyeknek a startjelzõje a konfliktusba  került   vágányútéval   megegyezik.   Utána   ezek   rangsorolása   következhet,  továbbá azok kiszûrése, amelyek valamelyik elengedhetetlen feltételnek nem  tesznek eleget.  Az   algoritmus   az   alábbiak   szerint   végezheti   a   rangsorolást,   például  peronvágányra történõ bejárat esetén:  alternatív vágányutat keres · ugyanarra a vágányra, de kerülõ vágányúton, · ugyanannak a peronnak másik vágányára, · ugyanannak a peronnak másik vágányára, de kerülõ vágányúton, · távolodva az eredetitõl, más peronvágányra, · más peronvágányra, de kerülõ vágányúton.  Hasonló rangsorok állíthatók fel más jellegû vágányútbeállítások esetén is. A  kiválasztott   alternatív   vágányutak   további   rendezése   történhet   újabb  szempontok,   mint   például   a   vágányutakra   engedélyezett   sebesség,   stb.  figyelembe vételével.  Vágányútállítási konfliktus prognosztizáció  A   vonatszámos   vonatirányítás   új   rendszereleme   lehet   a   konfliktuskezelés,  melynek része a vágányútállítási konfliktus prognosztizálás.  A   vágányútállítással   párhuzamosan   periodikusan   fut   a   prognosztizáció.  Célja, hogy a beállítható idõtávlatra elõre megvizsgálja a pillanatnyi tény­ és  tervadatok alapján, várható­e a berendezés hatókörzetében vágányútállítási  konfliktus   kialakulása.   Ez   a   menetirányításban   már   használt  konfliktuselõrejelzés állomási irányítási megfelelõje.  5

A körzet vágányhálózatán lévõ pillanatnyi foglaltságok a biztosítóberendezés  vágányhálózati   ábrájáról   leolvashatók.   Nem   alkalmas   azonban   ez   a   fajta  megjelenítés az állapotok idõbeni változásának ábrázolására, vagyis többek  közt   a   vágányfoglaltságok   tervezésére.   Erre   cészerûen   a   közép­   és  hosszútávú   tervezésben   használt,   a   rendszerbe   illeszkedõen   elektronikus  eszköz,   az  operatív   vágányfoglaltsági   terv  megvalósítása   célszerû,   a  menetirányítói grafikon analógiájára. Ez az elektronikus grafikon nemcsak a  szolgálattevõt   segíti   a   “kézi”   tervezésében,   de   egyben   a   prognosztizáció  kimenetéül   is   szolgál.   Megjeleníthetõk   rajta   a   vágányfoglaltsági   és  vágányútállítási konfliktusok.  A   prognosztizáció   indítása   többféleképpen   képzelhetõ   el,   nagymértékben  függ   a   futási   idejétõl   és   a   forgalmi   helyzettõl.   Futtatása   lehet   folyamatos,  vagyis   az   egyik   ciklus   befejezõdése   indíthatja   a   következõ   ciklust.   Más  megközelítésben   az   indítás   köthetõ   valamilyen   eseményhez,   pl.   a  menetirányítói   rendszerbõl   küldött   vonatkésés­jelentõ   távirat   érkezéséhez,  vagy páldául a szolgálattevõ által beadott vágányzárhoz,  váltólezáráshoz. A  szolgálattevõ általi direkt kezdeményezés is szóbajöhet.  A prognosztizáció kiindulási adatai: · pillanatnyi vágányfoglaltsági, stb. tényadatok, · operatív   menetrendi   tervadatok   (aktuális   és   tervezett   menetrendi  eltérésekkel módosítva), · vágányútterv, · vonatszámjelentéshez   kapcsolódó   parancsok   (automatikus   vonatszám  beírás, törlés, módosítás).  Az   prognosztizáció   pontossága   és   hatékonysága   nagymértékben   függ   a  tervadatok   kidolgozottságától,   vagyis   hogy   azok   mennyire   fedik   le   a  tervidõszak   mozgásait.   A   nehézséget   elsõsorban   a   tolatómozgások  jelenthetik.   A   személyszállító   vonatokhoz   kapcsolódó   “menetrendszerû”  tolatási   mozgások   többnyire   jól   tervezhetõk,   rendszeresíthetõk.   További  lehetõség rejlik a vágányfoglaltsági terv egyéb adatainak, így a szolgálattevõ  által bevitt adatok kiértékelésében.  Prognosztizált konfliktus kezelése  Amennyiben   a   megengedettnél   nagyobb   vagy   kedvezõtlenebb   jellegû  vágányfoglaltsági   konfliktust   jelez   a   prognosztizáció,   arra   fel   kell   hívni   a  szolgálattevõ figyelmét, és ezzel egyidõben elindul a konfliktus feloldása.  A megoldás lehet például: · vonat vagy tolatómenet siettetése vagy késleltetése, vagyis a közlekedés  idõpontjának változtatása, · menetek sorrendjének változtatása, · alternatív vágányutak kerersése.  6

A   konfliktus   jellegének   értékelésével   kaphatók   meg   a   megoldás  kiválasztásához a legfontosabb szempontok.  Az   egyes   megoldásokat   nemcsak   az   adott   menet   lebonyolíthatóságát  szemelõtt   tartva  kel  megvizsgálni,   de  figyelni   kell  azt   is,   hogy  a menet  az  eredeti   menetrend   szerint,   a   tervezett   útirányban   folytathassa   az   útját,  továbbá   más   meneteket   ne   befolyásoljon   megengedhetetlen   mértékben  hátrányosan,   vagyis   a   hálózatrész   forgalmának   optimuma   legyen.   A  megoldás   vizsgálata   tehát   egyben   egy   újabb   prognosztizáció   indítását   is  szükségessé   teszi.   A   lehetséges   elemzett   megoldásokat   a   vizsgálat  folyamán   és   végén   bizonyos   szempontok   szerint   értékelni   kell.   Ezen  minõsítések   alapján   lehet   a   változatokat   összehasonlítani,   a   választást  megejteni.  A   választott   megoldást   felkínálja   a   rendszer   a   szolgálattevõnek,   aki   azt  elvetheti,   módosítással   vagy   anélkül   elfogadja.   A   döntés   értelmében   a  rendszer módosítja a menettrendet és a vágányúttervet.  Ezzel   a   prognosztizációval   a   konfliktus   várható   bekövetkezése   elõtt  felfedhetõk a · menetrendi eltérésekbõl adódó konfliktusok, · a   biztosítóberendezés   pillanatnyi   hibáiból,   rendelkezésre   nem   állásából  következõ konfliktusok, · vágányszakasz rendelkezésre nem állásából következõ konfliktusok.  Összefoglalás  A biztosítóberendezések új, elektronikus generációjának és az üzemirányító  rendszereknek   a   fejlesztésével   összefüggésben   számos   európai   vasúton  helyeztek üzembe automatikus vágányútállítást végzõ berendezéseket. Ezek  fõbb   céljai:   a   sûrûbb   vonatkövetés   elõsegítése,   a   forgalom  menetrendszerûségének javítása, a forgalmi zavarok hatásainak mérséklése,  az   állomási   irányító   személyzetnek   a   vágányútállítási   rutinfeladatoktól   való  mentesítése, illetve hogy egy irányító nagyobb körzetet tudjon irányítani.  A   jelenleg   mûködõ   automatikus   vágányútállító   berendezések   által   nyújtott  konfliktuskezelést   támogató   szolgáltatások   köre   igen   szûk,   így   a  szolgálattevõk   éppen   abban   a   helyzetben   nem   kapnak   kellõ   támogatást,  amikor   arra   a   legnagyobb   szükség   lenne,   amikor   a   feladatok   hirtelen  megsokasodnak.  Ezért   a   vágányútállítás   konfliktuskezelése   ­   a   menetirányítás  konfliktuskezeléséhez   hasonlóan   ­   elengedhetetlenül   szükséges   a  központosított,   nagyban   automatizált   vasúti   forgalomirányítás  támogatásához.  7

Irodalomjegyzék  [1]  Szilva P. E.: Vonat által vezérelt dinamikus vágányútállítás feltételeinek  vizsgálata,   Diplomaterv.   Budapesti   Mûszaki   Egyetem,  Közlekedésmérnöki Kar, Közlekedésautomatikai Tanszék, 1997.  [2]  MÁV F2 sz. forgalmi utasítása.  [3]  Vorläufige   Bedienungsanleitung   ­   Zugnummernmeldeanlage   ZNS   800  mit   Tablett.   Deutsche   Bahn   AG,   Geschäftsbereich   Netz,  Regionalbereich Berlin. April 1996  [4]  Fischer, R.: Zuglenkrechner ZLP 801. Signal und Draht, 84(1992) H.10.  [5]  Vorläufige   Anweisung   für   die   Bedienung   und   Projektierung   des  Zuglenkdaten­Manager ZLM 900. Deutsche Bahn AG, Geschäftsbereich  Netz, Technik/Projekte, NGT 472. März 1994.  [6]  Bedienungsanleitung Projektierung ZLS 901. Siemens, 09.1995.  [7]  Das ESTW (S) Zuglenksystem ZLS 900/901 mit Gleisbenutzungstabelle  GBT.   Deutsche   Bahn   AG,   DZB   4   Tz   Berlin,   Arbeitskreis   ESTW.   Juli  1996.  [8]  Vorläufige   Bedienungsanleitung   ­   lenkung   ZLS   900F/901F   mit   Gleis–  benutzungstabelle.   Deutsche   Bahn   AG,   Geschäftsbereich   Netz,  Dezember 1995.  [9]  Hilfsmasken   der   Bedienoberfläche   Gleisbenutzungstabelle   GBT.  Deutsche Bahn AG, DZB 4 Tz Berlin, Arbeitskreis ESTW, Juli 1996.  [10] Procesleiding   ­   nieuwe   werkwijze   met   nieuwe   hulpmiddelen.   NS  Verkeersleiding, Utrecht, oktober 1995.  [11] Hall, W. ­ Parádi, F. : ESTW­Simulation zur Schulung von Fahrdienst–  leitern, Signal und Draht, 88(1996) H.7­8.  [12] Bozsóki, Z. ­ Hrivnák, I. ­ Parádi, F.: Applikation of real time simulation  for design, testing and teaching railway processes. Simulácia procesov v  doprave   ako   prostriedok   pre   plánovanie   a   riadenie   ­  ŽEL   ’95.  Žilina,  1995.  [13] Hoffmann,   J,   ­   Hrivnák,   I.   ­   Parádi,   F.:   A   Budapest   ­Hegyeshalom  vasútvonal új üzemirányító központja. Vezetékek Világa,1996. 3. Szám  [14] Metje,   F.: Das  elektronische  Stellwerk   El  S Hannover Hbf,  Signal  und  Draht, 89(1997) H.1­2.  [15] Kuhbier, M. : Knotenstellwerk Hannover ­ hundert Rechner im Verbund,  ETR, 46(1997) H.1­2. 

8

Prognostisierung  der  Fahrweg  ein  ste  llungs  konflikte

Konflikt  prognostisiert ? 

n 

Automatische  Fahrweg  ein  ste  llung aufgrund  Zugnummer 

j 

j 

Konflikt aufgedeckt ? 

Auflösung der  prognostisierten  Konflikte 

n 

9 

Auflösung  Konflikte  zustande  gekommen