Jernbanesimuleringsværktøjer i Danmark. Aalborg Trafikdage 2008 Bernd Schittenhelm, Danmarks Tekniske Universitet & Banedanmark

Transkript

1 Aalborg Trafikdage 2008 Bernd Schittenhelm, Danmarks Tekniske Universitet & Banedanmark

2 Indhold Begyndelsen Simulering af jernbanetrafik Gennemgang af danske jernbanesimuleringsværktøjer: -UX-SIMU - SCAN-modellen - RailSys -OpenTrack Et bud på fremtiden 2 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

3 Begyndelsen DSB køber EDB-maskinen DEC 20 i 1977 HovedPlanLægningsSystem (HPLS) består af følgende moduler: - Ktid (køretidsberegning) - Kpls (køreplanlægningssystem) - Ompls (omløbsplanlægningssystem) - Tpls (turplanlægningssystem) I starten af 1980 erne tilføjes - Sapls (Stationsarbejdsplanlægningssystem) I 1980 tilføjes computerskærm til Kpls-modulet visende grafisk køreplan Danmarks første jernbanesimuleringsværktøj købes i DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

4 Simulering af jernbanetrafik Infrastruktur 100% 90% 95,4% 84,0% 90,6% 80,5% 95,4% 90,3% 91,4% 86,8% 92,7% 85,0% 80% 70% 60% 50% 40% Evaluering 30% 20% 10% 15,7% 17,3% 22,5% 22,5% 19,6% Køreplan 0% Morning Day Afternoon Other time Total Train regularity [%] Passenger regularity [%] Arrivals before time [%] Simulation 4 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

5 Simulering af jernbanetrafik 5 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

6 Simulering af jernbanetrafik Infrastrukturmodul 6 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

7 Simulering af jernbanetrafik Infrastrukturmodul Køreplansmodul Resultatmodul 7 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

8 Simulering af jernbanetrafik Infrastrukturmodul Simuleringsmodul Resultatmodul Køreplansmodul 8 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

9 Simulering af jernbanetrafik Infrastrukturmodul Simuleringsmodul Resultatmodul Køreplansmodul 9 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

10 Simulering af jernbanetrafik Grundlæggende haves 2 metoder til simulering: 1. Synkron Samtlige køreplanslagte togbevægelser udføres parallelt i henhold til den løbende modeltid. Indbyggede disponeringsalgoritmer i programmet styrer trafikafviklingen og forsøger at minimere gensidige påvirkninger mellem togene Fordel: Velegnet til håndtering af ad hoc hændelser 2. Asynkron Togbevægelserne gennemføres successivt efter de enkelte togs prioritet i modellen. Der foretages disponeringer i trafikafviklingen, når der opstår konflikter i mellem 2 tog Fordel: Hensyntagen til prioriteringen af tog 10 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

11 Gennemgang af simuleringsværktøjer UX-SIMU SCAN-model RailSys OpenTrack Anvendelsesperiode Brugere DSB Banestyrelsen Rådgivning Atkins Danmark A/S Banestyrelsen Rådgivning Atkins Danmark, DTU Transport Banedanmark COWI A/S, Siemens Danmark (Transportation Systems) Udvikler HaCon Ingenieurgesellschaft mbh Tetraplan følgegruppe (Banestyrelsen Rådgivning + DSB + Trafikministeriet) RMCon (Rail Management Consultants) GmbH OpenTrack Railway Technology GmbH Simuleringsmetode Synkron Synkron Synkron Synkron 11 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

12 Gennemgang af simuleringsværktøjer UX-SIMU SCAN-model RailSys OpenTrack Programopbygning 1. Infrastrukturmodul 2. Køreplansmodul 3. Simulationsmodul 4. Resultatmodul 12 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

13 Gennemgang af simuleringsværktøjer UX-SIMU SCAN-model RailSys OpenTrack Programopbygning 1. Infrastrukturmodul 2. Køreplansmodul 3. Simulationsmodul 4. Resultatmodul 1. Infrastrukturdatabase 2. Materieldatabase 3. Driftsoplægsdatabase 4. Simuleringsprogram 5. Resultater 13 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

14 Gennemgang af simuleringsværktøjer UX-SIMU SCAN-model RailSys OpenTrack 1. Infrastrukturmodul 1. Infrastrukturdatabase 1. Infrastruktureditor Programopbygning 2. Køreplansmodul 3. Simulationsmodul 4. Resultatmodul 2. Materieldatabase 3. Driftsoplægsdatabase 4. Simuleringsprogram 5. Resultater 2. Køreplans- og simuleringseditor 3. Resultateditor Infrastruktureditor Køreplans- og simuleringseditor Resultateditor 14 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

15 Gennemgang af simuleringsværktøjer UX-SIMU SCAN-model RailSys OpenTrack 1. Infrastrukturmodul 1. Infrastrukturdatabase 1. Infrastruktureditor 1. Infrastruktureditor Programopbygning 2. Køreplansmodul 3. Simulationsmodul 4. Resultatmodul 2. Materieldatabase 3. Driftsoplægsdatabase 4. Simuleringsprogram 5. Resultater 2. Køreplans- og simuleringseditor 3. Resultateditor 2. Traktionseditor 3. Køreplanseditor 4. Simulationseditor 5. Resultateditor 15 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

16 Gennemgang af simuleringsværktøjer UX-SIMU SCAN-model RailSys OpenTrack Projekter Storebæltsforbindelsen/ K93 (timemodellen) Udvidelse af kapaciteten mellem København- Ringsted Metro i København S-tog til Roskilde Arriva tilbud på togtrafikken i Vestjylland IF etape 2 (120km/t S- tog infrastruktur) Baneplanudvalgets rapporter i slutningen af 1990 erne Kapacitetsanalyse af jernbanestrækningerne København-Århus og Fredericia-Padborg Strategiske analyser af kapacitetsforhold i forbindelse med en fast forbindelse over Femern Bælt Oslo, Gamlebyen strategisk projekt om anlæg af tunnelbaner i det centrale Oslo KØR-projektet (2004 ) Udvidelse af banekapaciteten mellem København- Ringsted (2006 ) S07 gældende S- togskøreplan (2007) Passagerregularitet (forskningsprojekt på DTU) Signalprogrammet ( ) Kapacitetsanalyse af Kastrup station (2006) Udarbejdelse af driftsoplæg mellem København og en fremtidig Femern Bælt bro (2006) Nyt køreplanskoncept på Frederiksværkbanen (2007) Letbane i Århus, projektfase 1 (2008) 16 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

17 Gennemgang af simuleringsværktøjer UX-SIMU SCAN-model RailSys OpenTrack Universelt koncept (knudekant-model) Generering af tilfældige køreplaner Fokus på effektive arbejdsgange Velegnet til simulering af sporvognssystemer Styrker Vektorbaseret grafisk modellering Grafisk baseret program Gennemskuelige disponeringsalgoritmer Kvalitetssikring uden ekspertkendskab Realistisk trafikafvikling Depotfunktion Spildtidsmetoden Detaljeret grafik Programmet fås med tysk og engelsk som arbejdssprog Programmet er Windows-baseret Åbent programmeringssprog Gode muligheder for import/eksport af data Projektdata gemmes i en database Kompatibilitet mellem alle versioner af programmet Kun lidt musearbejde Svagheder Datakontrol efter hvert arbejdstrin Programmet var UNIXbaseret Import/eksport af data Risiko for uønsket høj detaljeringsgrad Ingen grafisk brugerflade Kommandobaseret indtastning af data Kvalitetssikring af data Disponeringsmuligheder Infrastrukturmodellen skal opbygges i skala Der arbejdes med 2 sæt koordinater Disponeringsindstillinger minder om black box Simuleringsanimation kræver meget processorkraft Meget musearbejde Opbygning af infrastrukturmodellen kræver høj grad af planlægning og systematik Store projekter er uoverskuelige pga. bladstrukturen i infrastrukturmodellen Simuleringer kræver meget processorkraft 17 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

18 Et bud på fremtiden Udviklingen kan ses i 2 tidshorisonter: FØR og EFTER implementeringen af Banedanmarks projekt Signalprogrammet FØR: Lignende situation som i dag Flere aktører indenfor Banebranchen råder over et eller flere jernbanesimuleringsværktøjer Værktøjerne vil løbende blive forbedret - Disponeringsmanager (med logiksprog if then ) - Kombinering af synkron- og asynkronsimulering - Import/eksport af data fra omløbs- og personaleplanlægningssystemer fra togoperatører Køreplanlægningsværktøjet TPS videreudvikles til simuleringsværktøj 18 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

19 Et bud på fremtiden Efter: Fuld integration af et simuleringsværktøj i den praktiske fjernstyring af togtrafikken. Del af et beslutningsstøttesystem i fjernstyringscentralen Samme værktøj bruges til teoretiske regularitetsanalyser af fremtidige køreplansoplæg og trafikanalyser i jernbaneprojekter Teori kan omsættes til praksis Brug af industrielt simuleringsværktøj (f.eks. Arena ). Anvendes bredt i erhvervslivet og har potentielt en stor brugergruppe. 19 DTU Transport, Danmarks Tekniske Universitet

20 Tak for opmærksomheden! Spørgsmål? Bernd Schittenhelm,