IBAS Integrált üzemi kiképző rendszer

Átírás

1 Dr.Hrivnák István Molnár Géza IBAS Integrált üzemi kiképző rendszer Egy új technológia vagy berendezés üzembe állításakor elengedhetetlen a kezelők és az üzemeltetők magasszintű kiképzése. Napjaink bonyolult vasútüzemi rendszereinek oktatásához már nem elegendők az egyszerű klasszikus értelemben vett szimulátorok, olyan integrált rendszerekre van szükség, amelyek a vasúti folyamatokat a maguk összetettségében és bonyolultságában teljes értékűen képesek modellezni valamennyi irányítási szinten. Az IBAS Integrált Üzemi Kiképző Rendszer ezt a célt hivatott teljesíteni. 1. Bevezetés A hamburgi HOCHBAHN AG (HA) az általa üzemeltetett kb. 600 autóbusszal és kb. 830 metro szerelvényével Németoszág második legnagyobb tömegközlekedési vállalata. Metro hálózata, amely kb. 100 km hosszú és 89 állomásból illetve megállóból áll, évente megközelítőleg 180 millió utast szállít (1.ábra). 1.ábra A HOCHBAHN AG gyorsvasúti hálózata A HOCHBAHN AG irányelve, hogy a tudomány és a technológiai fejlődés eredményeit a gyakorlatban is minél hamarabb alkalmazza a gazdaságos és

2 hatékony üzemeltetés biztosítása érdekében. Ennek egyik lényeges előfeltétele a korszerű technológia és berendezések használatára megfelelően kiképzett személyzet. A HOCHBAHN AG kb. 500 fő vonatvezetőt, kb. 400 fő állomási és vonatforgalmi diszpécsert valamint biztosítóberendezés kezelőt alkalmaz metro hálózatán. A magas szintű képzést évek óta a MESSINA fantázia nevű, 1998 ban üzembe helyezett oktatási és tervezésű célú multifunkcionális szimulációs rendszer biztosítja [1] ben helyezte üzembe a Vossloh IT Kiel az általa kifejlesztett és szállított SBS rendszer (Steuerungs und BetriebsführungsSystems: Vonatforgalmi és Üzemi felügyeleti Rendszer) első szakaszát az U1 metro vonalon. Azóta a teljes U1 vonal az SBS felügyelete alatt üzemel, és elkezdődött az U2 és U3 vonalakra is a rendszer telepítése. Mindez megköveteli a teljes kezelő személyzet átképzését. Ennek érdekében egy olyan oktatási célú szimulációs rendszer készült a Vossloh IT Kiel és a magyarországi Tran SYS kft. együttműködése keretében az U1 metro vonal teljes hosszára, amely a MESSINA szimulációs rendszer és az SBS valós üzemirányító rendszer összekapcsolásával IBAS (Integriertes Betriebliches Ausbildungs System: Integrált Üzemi Kiképző Rendszer) alkalmas az állomási és vonatforgalmi diszpécserek kiképzésére is. 2. Rendszerstruktúra Az IBAS rendszer alapvetően az alábbi fő modulokból áll (2.ábra): MESSINA biztosítóberendezési és vonatfutás szimulátor, szimuláció felügyelet SBS vonatforgalmi és üzemi felügyelet Menetrend menetrend előállítása a szimulált időszakra Gördülőállomány adminisztráció CBT önálló tanulás támogatása Konfiguráció, kiképzés felügyelet és adminisztráció IBAS integrált kiképző rendszer Szimuláció Menetrend SBS < Vonatforgalom felügyelet > < Állomás felügyelet > Kiképzés felügyelet, adminisztráció Gördülöállomány adminisztráció MESSINA < Biztosítóberendezés Szimuláció > < Vonatfutás Szimuláció > < Szimuláció Felügyelete > CBT 2.ábra Az IBAS főbb moduljai

3 2.1. MESSINA biztosítóberendezési és vonatfutás szimulátor, szimuláció felügyelet A MESSINA szimulációs rendszer a biztosítóberendezések valamennyi funkcióját modellezi, beleértve a külsőtéri objektumokat is. Előállítja a szükséges vonat meneteket (menetrend szerint vagy az oktató által vezérelten), felhasználva a járművek valós paramétereit a menetdinamikai számítások elvégzéséhez. A MESSINA lehetőséget biztosít széleskörű üzemi és technikai jellegű zavar és hiba beállítására és szimulációjára azonnali illetve előre programozott módon [2]. A fentiek lehetővé teszik különböző folyamatok és üzemi szituációk tanulmányozását, oktatását a gyorsvasúti hálózat valós menetrendje alapján, figyelembevéve a biztosítóberendezések kiépítettségét és azok kezelőinek felkészültségét. A MESSINA a következő funkciók integrációját valósítja meg: biztosítóberendezés hálózati szimulációja hiba és zavar szimuláció vonat menetek menetrend szerinti generálása és közlekedtetése adatgyűjtés a biztosítóberendezésről és a vonat futásról a későbbi kiértékelés számára az üzemi folyamatok és berendezések befolyásolása a kezelő által információ továbbítása az SBS felé annak szabványosított távirat formátumában Az U1 vonalon jelenleg két különböző típusú elektronikus biztosítóberendezés (Alcatel ESTW és Siemens SICAS ESTW) és jelfogós biztosítóberendezések (SpDrS) található. Az SpDrS berendezések SICAS távvezérlő felületen távvezéreltek. A MESSINA valamennyi típus működését és kezelőfelületét funkcionálisan szimulálja, beleértve a nyomógombos kezelőfelületet is. A hiba és zavar szimuláció az oktató által az adott berendezés típusának megfelelően vezérelhető (pl. hamis foglaltság, váltóállítási hiba, kezelőfelület zavarok, stb). A biztosítóberendezési funkciók mellett a másik központi komponens a vonatfutás szimulátor. Ez leképezi a vonatok menetdinamikáját (gyorsítás, kifuttatás, fékezés), valamint a vonatok menetrendnek megfelelő üzemszerű viselkedését (állomáson megáll, csatlakozásra vár, stb). A HOCHBAHN AG valamennyi vonatmenet típusa szimulálható. A vonatok futása befolyásolható különféle hibák beadásával (pl. jelzőmeghaladás, váltófelvágás, vészfékezés, stb). Ezek a hibák szintén az oktató által vezérelhetők. A valóságos viszonyok minél jobb reprodukálása érdekében a MESSINA lehetőséget biztosít biztosítóberendezéstől független üzemi folyamatok modellezésére is (pl. vizuális ellenőrzés, különféle intézkedések, stb). A vonatok közlekedtetése menetrend szerint történik. Egy menetrend szerkesztő modul segítségével lehetőség van a menetrendi adatok on line

4 módosítására is, ezáltal a vonatok jövőbeli menetrend szerinti futása befolyásolható. Ezzel a módszerrel különböző üzemi szituációk oktathatók tesztelhetők illetve értékelhetők. A MESSINA a későbbi statisztikai elemezésekhez illetve különféle mutatók számításához adatokat gyűjt. Ez többek között vonatkozik az egyes vágányelemek kihasználtsági adataira, a vonatok számára, a vágányutak számára, stb. Az így kigyűjtött adatok bármelyik piacon kapható eszközzel feldolgozhatók (Excel) [5]. A kezelők számára a MESSINA a valóságnak megfelelő kezelőfelületet biztosít. Ez az SpDrS nyomógombos kezelőfelületét és távvezérlőfelületét, valamint az elektronikus biztosítóberendezések kezelőfelületét jelenti. A kezelés egérrel, billentyűzettel illetve tableten keresztül történik. A MESSINA az SBS el szabványosított távirati struktúrán keresztül kommunikál [3]. Az SBS kezelőfelülete számára ezáltal gyakorlatilag teljesen egyenértékű, hogy a szükséges információt a valóságos berendezéstől kapja, vagy a szimulációs rendszertől. Hasonló a helyzet az SBS által a berendezés felé küldött parancsokkal azokat mind a MESSINA, mind a valós biztosítóberendezés végrehajtja. A kommunikációt TCP/IP alapokon a RockWave Libraries eszközkészlete valósítja meg. A távirat struktúrát a 3.ábra szemlélteti. MESSINA SBS START MESSINA indítja az SBS t SBS létrehozza az aktuális görgülőállomány adatbázist és a napi menetrendet START Gördülő állomány adatbázis Napi menetrend adatbázis Szimuláció indítása Objektum állapotok Szimuláció t Leállítás t 3.ábra A MESSINA és az SBS kommunikációs diagramja

5 2.2. SBS vonatforgalmi és üzemi felügyelet Az SBS egy 150 Mbit/sec kapacitású hálózatra telepített integrált felügyeleti rendszer (4.ábra). Minden állomáson külön állomási szerverpár látja el a következő feladatokat: vonatforgalom felügyelete biztosítóberendezés felügyelete utastájékoztatás és hangosbemondás vezérlése állomási vészjelzők felügyelete mozgólépcsők felügyelete energiaellátás felügyelete videokamerák felügyelete. 4.ábra Az SBS rendszer struktúrája (U1) A központi szerverpár felel többek között az adatgyűjtésért és tárolásért illetve kiszolgálja a diszpécsermunkahelyeket. Ezekről a munkahelyekről a következő feladatok végezhetők el: vonatszám követés vonat felügyelet gördülőállomány azonosítás és menedzsment vonatszám vezérelt automatikus vágányút állítás biztosítóberendezési kezelések statisztika készítés állomás felügyelet és távvezérlés

6 Az SBS az U1 vonal teljes hosszában kiépült, összesen 46 állomás központi felügyeletét valósítja meg. A fentiekben felsorolt feladatok ellátásához a biztosítóberendezésekhez csatlakoztatott adatgyűjtők és vezérlők valamint a pályán elhelyezett vonatérzékelők és kocsi transzponder olvasók szolgáltatnak információt. Az IBAS rendszerben az SBS által felügyelt folyamatokhoz, eszközökhöz a MESSINA biztosítja a biztosítóberendezési és vonatforgalmi hátteret oly módon, hogy szimulálja az adatgyűjtők és a vonatérzékelők transzponderolvasók által szolgáltatott adatokat Menetrend előállítása a szimulált időszakra A MESSINA számára a menetrendet az SBS állítja elő az eredeti menetrend alapján. Ezzel biztosítható, hogy az szimuláció során végzett változtatások ne befolyásolják az eredeti menetrendi adatbázist. A menetrend kezelés két részből áll (5.ábra). Először az SBS létrehozza a saját menetrendjét az OPUS elnevezésű menetrendi adatbázisból. Ezt követően leszűri az aktuális napi menetrendet, amely a MESSINA számára a vonatszimuláció alapját képezi. Mind a két fázisban az SBS felületén keresztül lehetőség van a kézi módosítások elvégzésére. Vonal adatok Konverzió Konzisztencia vizsgálat SBS Vonal adatok Teljes SBS menetrend kézi módos m dosítása sa OPUS Menetrend SBS OPUS Menetrend Napi SBS menetrend kézi módos m dosítása sa Napi Menetrend Generálás Vonat adminisztráci ció aktuális és s tervadatok SBS Oktató Rendszer MESSINA Szimul S imuláci ció MESSINA Menetrend 5.ábra Menetrend konfiguráció Késések, sek, zavarok beadása A menetrend kezelés másik része a MESSINA alatt valósul meg. Az IBAS rendszer indulásakor az MESSINA az SBS től megkapja az aktuális napi menetrendet. A szimuláció során ez képezi a a vonatforgalom generálásának alapját. A MESSINA felületén és annak menetrendi editorán keresztül késések, zavarok beadásával befolyásolható a vonatforgalom.

7 A menetrendben a szokványos paramétereken kívül (vonat azonosító, indulási idő, kocsiszám, szét illetve összekapcsolás, stb.) a következő futás közben módosítható paraméterek találhatók: indulási késés állomási késés közlekedési irány vonat telítettségi állapota vonat most lép be a szimulált területre, vagy a tároló vágányon álló kocsikból kell generálni. A menetrendre vonatkozó módosításokat az oktató végezheti el, hatásuk természetesen csak a vonat jövőbeni futására van Gördülőállomány adminisztráció A HOCHBANH AG szerelvényeinek valamennyi kocsija transponderekkel van felszerelve. Minden kocsi két transzponderrel rendelkezik. A pálya különböző pontjain elhelyezett vonatérzékelők (mágneses hurkok) és transponderolvasók segítségével egyértelműen követhető az egyes vonatok illetve kocsik mozgása. Ezt feladatot a MESSINA úgy tudja teljesíteni az SBS felé, hogy az indulási fázisban (3.ábra) a gördülőállomány adatait is megkapja az SBS től (kocsiszám és típus, transzponder azonosítók, stb.) Vonat generálás illetve kocsicsoport generálás alkalmával ebből a gördülőállomány adatbázisból veszi a megfelelő kocsikat (6.ábra). Minden alkalommal, amikor egy vonat elhalad egy vonatérzékelő vagy egy transzponder olvasó felett, a MESSINA az SBS számára a valóságnak megfelelő táviratot küld amely tartalmazza az érzékelő, olvasó azonosítóját, a vonat azonosítóját valamint a kocsikon elhelyezett transzponderek kódjait. MESSINA Szimuláci ció Görd rdülő állom llomány menedzsment Vonat generálás Görd rdülő állom llomány adatbázis Tárol rolóvágányok Kezdeti állapota Vonat menedzsment 6.ábra Gördülőállomány adminisztrálása

8 2.5. CBT önálló tanulás támogatása A CBT az oktatórendszer szerves, de különálló része. Teljesen önálló modulként a MESSINA tól és az SBS től függetlenül működik. Segítségével a kezelő minimális oktatói felügyelet mellett önállóan az önképzés módszerét alkamazva tudja a szükséges elméleti tudást elsajátítani. Az egyes tananyag részek az egyéni tanulás sebességének megfelelően többször ismételhetők. Minden tananyagrész elsajátítását a CBT tesztek segítségével ellenőrzi. Továbblépni csak a teszt sikeres teljesítése után lehet. A CBT modul tananyagát és módszertanát a HOCHBANH AG közreműködése és útmutatása alapján az IABG német cég készítette Konfiguráció, kiképzés felügyelet és adminisztráció Az IBAS integrált oktató és kiképző rendszer hardver felépítését a 7.ábra mutatja be. Az ábrán látható négy kezelői munkaállomás (Workstation 1 4) mindegyike a valóságnak megfelelő kiépítettséggel rendelkezik. Az ötödik munkahely (Supervisor) az oktatási folyamat vezérlésére és felügyeletére szolgál. Ehhez egy önálló konfigurációs applikáció áll rendelkezésre (8.ábra). 7.ábra Az IBAS oktató kiképző rendszer hardver felépítése

9 8.ábra Az IBAS konfigurációs felülete A négy kezelői munkahely az ATM hálózati kapcsolat révén a valós SBS tartalék munkaállomásaiként is funkcionálnak. Az SBS szerver a valós SBS központi szerver funkcióit látja el. Az IBAS rendszer az alábbi üzemmódokat támogatja [4]: önálló mukahely szimuláció: a kezelő a vonal többi részétől elszigetelten egy kiválasztott biztosítóberendezési körzet kezelőjeként helyi üzemben bonyolítja le a körzet vonatforgalmát illetve végzi el a szükséges biztosítóberendezési kezeléseket. több kezelős szimuláció: hasonló az előzőhöz azzal a különbséggel, hogy az adott biztosítóberendezési körzetet helyi üzemben több kezelő felügyeli elsősorban elektronikus biztosítóberendezés illetve távvezérlés esetén. vonali szimuláció: a teljes U1 vonalat és annak menetrend szerinti forgalmát szimulálja több kezelős módban, ahol a kezelők a hozzájuk rendelt körzetet helyi üzemben felügyelik SBS mód: egy vagy több kezelős, önálló biztosítóberendezés kezelői körzet vagy vonali szimulációs működés lehetséges. Ebben az üzemmódban történik az állomási illetve vonatforgalmi diszpécserek kiképzése. CBT mód: elméleti képzést támogató önképzés. Az oktatási folyamat során az oktató/kiképző a szimuláció különböző paramétereit tudja módosítani a saját felületén keresztül. Többek között beadhatók:

10 különböző biztosítóberendezéssel vagy a külsőtéri objektumokkal kapcsolatos hibák és zavarok mentrendi üzemmel kapcsolatos késések, zavarok kommunikációs zavarok az SBS és a MESSINA között kezelői felület hibák mind az SBS re mind a MESSINA ra vonatkozóan szimulációs idő gyorsítása, lassítása szimuláció megállítása (pillanat állj) és újra indítása statisztikai és protokol funkciók paraméterezése, aktiválása, deaktiválása. Az IBAS integrált oktató/kiképző rendszer a HOCHBAHN AG oktatóközpontjának kiemelten fontos része. Erre alapozva egy négy pilléren álló oktatási rendszert hoztak létre, amely a következő elemekből áll: elméleti oktatás CBT önvezérlésű tanulás biztosítóberendezés kezelésének elsajátítása a MESSINA szimulátoron SBS üzemirányító rendszer kezelésének oktatása SBS MESSINA felületen. Az oktatóközpont egy részének fényképét a 8.ábra mutatja be. A HOCHBAHN AG az oktatás/kiképzés idejét a különböző szolgálatok számára a következőkben határozta meg Állomás felügyeleti személyzet: Vonat illetve utazó személyzet: Biztosítóberendezési személyzet: Általános irányító és egyéb személyzet: o Depo felügyeleti személyzet: o Csoportvezetők: o Forgalmi szolgálattevők: 21 nap 40 nap 30 nap 10 nap 6 hónap 2 hónap A fentiekben megadott kiképzési idő szolgálatonként meghatározott részét az IBAS szimulációs rendszeren kell eltölteni. 3. Összefoglalás A HOCHBAHN AG 1996 óta előrelátó fejlesztési koncepcióval és határozott elképzelésekkel hozta létre oktató/kiképző központját. A fokozatosan kifejlesztett és üzembe helyezett modulokat azonnal használatba vette és elkezdte több száz fős személyzetének képzését. A képzési igények növekedésével annyira megnőtt a rendszer kihasználtsága, hogy 2004 elején duplikálta az oktató/kiképző szimulációs rendszert így egyszerre két helyen folyhat az oktatás. Jelen kiépítésében az IBAS a komplett U1 metro vonal teljes vonatforgalmát és biztosítóberendezési környezetét képes szimulálni.

11 Az idei évben kiírt biztosító berendezési tender szerint 2011 re az U2 és U3 vonalak biztosító berendezéseinek kb. ¾ e megújul. Az SBS telepítése az említett vonalakra már folyamatban van. Ezzel párhuzamosan folyik az IBAS rendszer továbbfejlesztésének előkészítése is. A HOCHBAHN AG szándékai szerint a végcél egy olyan komplex oktató/kiképző rendszer létrehozása, amely mindhárom metro vonalának (U1, U2, U3, 1.ábra) teljes szimulációját képes elvégezni, és biztosítani tudja a különböző szintű és igényű kiképzéseket. Irodalom [1] Hrivnák, I. Dobrosi, A.: Integrated Training System for Traffic Control and Station Supervision. The 11th International Conference, Exhibition and Network for Training, Education and Simulation (ITEC), Hague, April 2000 [2] Dobrosi A., Hrivnák I., Schwendke R.: Multifunction Simulator Developed For Hamburg / Simulation based training and planing systems for railway technologie. IRJ. International Railway Journal. UK. 4/99. pp [3] Bolln, N. Hofmann, J. Dr. Hrivnák, I. Schwentke, R.: Kopplung von Betriebssimulation und U Bahn Leitsystem. Signal+Draht 11/99, S [4] Hofmann J., Hrivnák I., Schwentke R.,: Integrated Training System for Traffic Control. The 12 th European Simulation Symposium (ESS 2000): Simulation in Industry. Hamburg, Németország, szeptember. Conference book p [5] Hofmann, J. Parádi, F. Schwentke, R.: MESSINA Optimierung im schienengebundenen ÖPNV durch Betriebssimulation. Signal+Draht 5/1998, S

12 Zusammenfassung IBAS Integriertes Betriebliches Ausbildungs System Bei der Inbetriebsetzung einer neuen Technologie oder einer neuen Anlage ist die hochqualifizierte Ausbildung der Bedienungs und Betriebspersonal unerlässlich. Zur Schulung der komplizierten Bahnbetriebssysteme von heute sind die "einfache" klassiche Simulatoren nicht mehr genügend, es sind solche integrierte Systeme erforderlich, die fähig sind, die komplizierten und komplexen Bahnprozesse auf allen Leitbenen im seiner Vollständigkeit zu modellieren. IBAS Integrierte Betriebsschulungssystem dient dieses Ziel. Summary IBAS Integrated Operational and Training System This is indispensable to have high level qualified staff when puting into operation a new technologie or a new equipment. The simple classic simulators are not sufficient to train today s complicated railway systems, it is necessary to have such integrated systems which are able to simulate railway processes in their whole complexity at any operational level. The target of the IBAS system Integrated Operational and Training System is to achieve these aims.

13 Szerzők: dr. Hrivnák István 1960 ben született Tótkomlóson ben szerzett közlekedésmérnöki oklevelet a BME Közlekedésmérnöki karán óta a Közlekedésautomatikai Tanszék oktatója, jelenleg egyetemi adjunktusi beosztásban. Doktori oklevelet szerzett 1989 ben a Budapesti Műszaki Egyetemen óta a Tran SYS Rendszertechnikai Kft. tulajdonosa és ügyvezetője. Cím: Tran SYS Rendszertechnikai Kft., 1023 Budapest, Árpád fejedelem útja E Mail: hrivnak@transys.hu Molnár Géza 1974 ben született Törökszentmiklóson ban szerzett közlekedésmérnöki oklevelet a BME Közlekedésmérnöki karán óta a Tran SYS Rendszertechnikai Kft nél dolgozik mint rendszerfejlesztő és programozó. Cím: Tran SYS Rendszertechnikai Kft., 1023 Budapest, Árpád fejedelem útja E Mail: molnar@transys.hu