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 megfelelnek e 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 Automatikus vágányútállítás Várható a jövõben konfliktus? n i Prognosztizált konfliktus kezelése Jelentkezett konfliktus? n i Vágányútállítási konfliktus kezelése 10. ábra 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 tartós e, 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 peronvágány e, ha igen, melyik peronhoz vezet, ha nem peronvágány, melyik vágánycsoportra vezet (személy, rendezõpályaudvari fogadó, tároló), a továbbhaladás iránya, a peron hossza, a vágány hossza, villamosított e 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, várható e 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 vonatkésés jelentõ 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 Zuglenkdaten Manager 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. : ESTW Simulation zur Schulung von Fahrdienst leitern, Signal und Draht, 88(1996) H.7 8. [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.1 2. [15] Kuhbier, M. : Knotenstellwerk Hannover hundert Rechner im Verbund, ETR, 46(1997) H.1 2. 8
Prognostisierung der Fahrweg ein ste llungs konflikte Automatische Fahrweg ein ste llung aufgrund Zugnummer Konflikt prognostisiert? j Konflikt aufgedeckt? j n Auflösung der prognostisierten Konflikte n Auflösung Konflikte zustande gekommen 9