Kötöttpályás rendszerek szimulációjának modelljei és általános követelményei

Átírás

1 Kötöttpályás rendszerek szimulációjának modelljei és általános követelményei Arató Károly egyetemi adjunktus Farkas István PhD. hallgató Winkler Ágoston tudományos segédmunkatárs, PhD. hallgató

2 Témakörök A vasúti közlekedés jellemzői. Szimulációs modellekkel szemben támasztott követelmények. Szimulációs modellek. Vasúthálózat szimulációja OpenTrack.

3 A vasúti közlekedés (1) fogalma A vasúti közlekedés személyek és dolgok tömegesen ismétlődő, szabályszerű és tervszerű helyváltoztatása, amely a vasutas dolgozók munkája révén, a közlekedés egyik alágazataként valósul meg.

4 Vasúti közlekedés (2) rendszere A vasúti közlekedés folytonos és komplex Keretfeltételek: üzemi folyamatként valósul meg. Vasúti infrastruktúra összetétele, mennyiségi és minőségi jellemzői. Vasúti gördülőanyag rendelkezésre álló mennyisége, összetétele, műszaki állapota és korszerűsége. A humánerőforrás és a vele való gazdálkodás színvonala. A közlekedésirányítás innovatív jellemzői és minősége.

5 Vasúti közlekedés (3) rendszere? FAKTOROK TERMÉSZETI EMBER? GAZDASÁGI TÁRSADALMI INFRASTRUKTÚRA GÖRDÜLŐANYAG

6 Vasúti közlekedés (3) állapotváltozásai üzemszerű állapot jogkövető magatartás biztonságos technikai háttér technológiai fegyelem veszélyforrások nem működnek veszélyek nem fejtik ki hatásukat rendkívüli állapot okok sokfélék, szerteágazók mulasztások műszaki meghibásodások emberi mulasztások típusai, ill. az okok arányainak változásai nehezen magyarázhatók A valóságban és a szimulációs modellek fejlesztésében egyre nagyobb hangsúlyt kapnak a biztonságot növelő, a kockázatot csökkentő (elkerülő) törekvések. Alapvető cél az emberi közreműködéssel összefüggő hibalehetőségek kiszűrése! A megvalósítás lehetőségei: a vasúti közlekedés rendszerének fejlesztése az innovatív technológiák alkalmazása a vasúti képzés korszerűsítése

7 Vasúti közlekedés (4) irányítása IRÁNYÍTÁSI SZINTEK Felső Területi (vonal) Operatív Helyzetnyilvántartás Tervezés Folyamat lebonyolítása Ellenőrzés Értékelés FUNKCIÓK

8 A szimulációval szemben támasztott követelmények menetrendszerkezet felismerése (ismerete), menetrend stabilitása és megvalósíthatósága, menetidő-számítás (vonatmozgás egyenlet megoldása), lassúmenetek (sebességkorlátozások) megvalósítása, infrastruktúraigények kimutatása, átépítések tervezése, új vasúti biztosítóberendezések bevezetésének megalapozása (konvencionális térköz, ETCS, mozgóblokk, stb.), zavarral terhelt hálózat viselkedésének tanulmányozása, jelenlegi és jövőbeni (tervezett) vontatójárművek viselkedésének elemzése, vonatmenetek teljesítmény- és energiaszükségletének számításai, villamos-, metró- és különleges vasúthálózat szimulációja.

9 Megoldások 1. Képzés-oktatás célú szimulátorok 1.1. Forgalmi szimulátor (állomási és nyíltvonali szolgálati helyek, hálózat) 1.2. Műszaki szimulátor (infrastruktúra-elem, berendezés) 2. Infrastruktúra beruházás (fejlesztés) célú szimuláció (a tervezési folyamat hatékonyabbá és költségkímélőbbé tétele verifikáció: az elkészült tervek az építés megkezdése előtt, valósághoz nagyon hasonló körülmények között és valós időben ellenőrizhetők, a szükséges módosítások jelentős költségráfordítás nélkül elvégezhetők) 3. Üzemviteli folyamatok szimulációja (menetrendszerkesztés, teljesítmény és energia szükséglet kiszámítása, teljesítmény elosztás, üzemirányítás minőségének javítása, stb.) 4. Tudományos tevékenység támogatása (vizsgálat, kapacitásvizsgálatok, folyamat analízis, a rendszer viselkedésének tanulmányozása)

10 Ssz Modell Ország Cél Alkalmasság 1. ForSim Magyar ország Vonatforgalom irányításának oktatása. Vasútállomás vonatforgalmi folyamatainak megvalósítása. Vonatforgalom szabályozása. Oktatás. 2. Foszter Maszter Kapter Magyar ország A vasúti biztosítóberendezések valósághű modellezése. A vasúthálózat szimulációja. Menetrendi vizsgálatok. Kapacitásvizsgálatok. Képzés-oktatás. 3. BEST Magyar ország 4. Kutty Japán, Tokió Vasúthálózat szimulációja. Metróhálózat üzemi folyamatainak optimalizálása. Vasúthálózat szimulációja. Infrastrukturális beruházások tervezése. Magasabb szintű szakmai képzés-oktatás. Utasok tömeges jellegének és mozgásjellemzőinek figyelembe vétele. Ez a metróközlekedésben jelentős késést okozó tényező. 5. Line Capacity Simulator India Vasúthálózat (vonal) vizsgálata. Állomásközök átbocsátóképességének vizsgálat. Menetrendi vizsgálatok. Sebességgörbék elemzése. Oktatás. 6. RailNet Canada Automatizált forgalomirányítási rendszerek támogatása. Vasúthálózat forgalmi szimulációja. Menetrendszerkesztés a tervezés és megvalósítás fázisaiban. Oktatás-gyakorlás. 7. RailSys BRD, Vasúthálózat szimulációja. Forgalom-szimuláció. Menetrendszerkesztés. Kapacitáselemzés. Hannover Infrastruktúraüzemeltető teljes körű kiszolgálása. 8. HACON BRD, Hannover 9. Cassandra Magyar ország* Optimális infrstruktúra kihasználás, tolatás- és személyzetfelhasználás, ill. tervezéstámogatás megvalósítása. Petri hálók alkalmazásán alapuló magasszintű szimulációs rendszer kifejlesztése. Menetrendszerkesztés (TPS). Utastájékoztatás és vonatinformáció (HAFAS). Vasúti áruszállítás (RASIM), szállítmányozás elemzés és tervezés (SPESYS). Vasúti információs- és irányító rendszer (RADIS). Közlekedési- és logisztikai-, környezetvédelmi-, menedzsment-, gazdasági-, tömegkiszolgálási-, információforgalmi-, digitális-, logikai rendszerek, valamint szállítási- és gyártási folyamatok vizsgálata. 10. Capres Svájc Vasúthálózat szimulációja. Kapacitáskihasználás növelése céljából végzett elemzések. Menetrendvizsgálat. 11. Viriato Svájc A szolgáltatás (kínálat)- és üzem (technológia) tervezésére szolgáló menetrend-rendszer megvalósítása. 12. OpenTrack Svájc Vasúthálózat (objektumorientált) szimulációja. Grafikus hálózat előállítása a hálózati vonatmozgások bemutatására. Grafikus és táblázatos menetrendek előállítása. Vonatszervezéssel kapcsolatos idő- és költségelemzés. Elektronikus adatcsere. Infrastruktúra és gördülőanyag követelményeinek meghatározása. Kapacitáselemzés. Menetrendszerkesztés és -vizsgálat. Hálózati hibák és késések elemzése. Vontatás energia- és teljesítményigény kiszámítása. Különleges hálózatok szimulálása (Transrapid, villamos).

11 Fejlesztő: OpenTrack ETH Zürich Institut für Verkehrsplanung und Transportsysteme Projekt elnevezése: "A vasúthálózat interaktív üzemi szimulációja" Projekt célja: A vasútügy területén felvetődött problémák komplex megoldására alkalmas szimulációs program fejlesztése. Követelmények: nagy teljesítmény, felhasználóbarát jelleg, lehetőség a különböző platformokon történő futtatásra.

12 OpenTrack rendszermodellje

13 OpenTrack input adatai (1) gördülőállomány

14 OpenTrack input adatai (2) infrastruktúra

15 OpenTrack input adatai (3) menetrend

16 OpenTrack szimuláció és kimenetei

17 OpenTrack adatcsere Text, XML, RailML, FBS, SIMU VII, Protim, IVT, Transrapid, Google Earth Export Viriato felé:

18