Die Simulation großer Eisenbahnnetze:
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| Published: |
Hannover
Inst. für Verkehrswesen, Eisenbahnbau und -betrieb
1994
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| Series: | Institut für Verkehrswesen, Eisenbahnbau und -betrieb <Hannover, Universität>: Wissenschaftliche Arbeiten
41 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Simulationsmodelle im Eisenbahnbetrieb 3
2.1 Untersuchungsverfahren im Eisenbahnbetrieb 3
2.2 Anforderungen an ein Abbildungsmodell des Zugbetriebs im Netz 4
2.2.1 Modellgenauigkeit 5
2.2.2 Spurführung und Zugfolgezeiten 6
2.2.3 Modularer Aufbau 6
2.2.4 Anwendungsvielfalt 6
2.3 Analytische Verfahren 7
2.4 Asynchrone Simulationsverfahren 9
2.5 Synchrone Simulationsverfahren 9
2.6 Das Simulationsmodell SIMU 10
2.7 Auswahl der Modellgrundlage 11
3 Modellkomponenten von SIMU VII 14
3.1 Programmaufbau 14
3.2 Abbildung der Fahrwegelemente 15
3.2.1 Abbildung des Gleisplans 16
3.2.2 Abbildung der Sicherungseinrichtungen 16
3.2.3 Abbildung der Fahrmöglichkeiten 17
3.2.4 Abbildung der Querschnitte 17
3.2.5 Realisierung des Streckendatenmodells 19
3.3 Abbildung des Betriebsablaufs 19
3.3.1 Modellzuggattungen 19
3.3.2 Fahrzeitberechnung und -eichung 20
3.3.3 Abbildung der Linienzugbeeeinflussung 22
3.3.4 Abbildung des Fahrplans 22
3.3.5 Betriebliche Verknüpfungen 24
3.3.6 Dispositionsalgorithmen 25
3.3.7 Realisierung des Fahrplandatenmodells 27
3.4 Durchführung der Simulation 27
3.4.1 Einzelsimulation 28
3.4.2 Mehrfachsimulation 28
3.4.3 Auswertung der Simulationsergebnisse 30
ii
INHALTSVERZEICHNIS iii
4 Abbildung der Netzinfrastruktur 32
4.1 Widerspruchsfreiheit der Graphen 32
4.2 Funktionale Einheiten 33
4.2.1 Verknüpfung funktionaler Einheiten 34
4.2.2 Vereinigung funktionaler Einheiten 36
4.3 Realisierung im Datenmodell 37
4.3.1 Zuordnung der funktionalen Einheiten 37
4.3.2 Daten der funktionalen Einheiten vom Typ 1 38
4.3.3 Daten der funktionalen Einheiten vom Typ 2 38
4.4 Grafische Darstellung der Netzinfrastruktur 39
4.4.1 Bandförmige Knotenkoordinaten 39
4.4.2 Netzförmige Koordinaten 41
4.5 Abbildungsgenauigkeit 43
4.5.1 Abbildung von Überholbahnhöfen 44
4.5.2 Abbildung von Rangierbahnhöfen und Gleisgruppen 44
4.5.3 Abbildung von Streckenverknüpfungen 45
4.6 Infrastrukturdaten des Großraums Hannover 47
4.6.1 Bestimmung der funktionalen Einheiten 48
4.6.2 Erfassung der Streckendaten 48
4.6.3 Grafische Darstellung des Streckennetzes 50
5 Abbildung des Fahrplans in Netzen 52
5.1 Verkettung von Zugfahrten 52
5.2 Realisierung im Datenmodell 54
5.2.1 Betriebsdaten der funktionalen Einheiten vom Typ 1 54
5.2.2 Betriebsdaten der funktionalen Einheiten vom Typ 2 55
5.3 Fahrplandaten des Großraums Hannover 55
5.3.1 Definition der Zuggattungen 55
5.3.2 Umwandlung der Fahrplandaten 56
5.3.3 Eichung der Streckenfahrpläne 58
5.3.4 Eichung des Gesamtfahrplans 59
5.4 Verknüpfungen zwischen den Zugfahrten 61
5.5 Simulation des Gesamtnetzes 62
5.6 Darstellung der Fahrplandaten in Netzen 63
6 Modularisierung der Simulation 65
6.1 Elemente des realen Bahnbetriebs 65
6.2 Beschreibung der Zugobjekte 66
6.2.1 Klassifikation der Zugobjekte 67
6.2.2 Attribute der Zugobjekte 68
6.2.3 Methoden der Zugobjekte 68
6.3 Programmbausteine 70
6.3.1 Ablaufsteuerung 70
6.3.2 Disposition durch Nachrichtenaustausch 71
6.4 Vergleich zwischen Modell und Realität 73
INHALTSVERZEICHNIS iv
7 Parallelisierung der Simulation 75
7.1 Parallele Strukturen in der Simulation 75
7.1.1 Simulation einzelner Betriebstage 76
7.1.2 Auslagern von Modellkomponenten 76
7.1.3 Kopplung von Simulationsmodellen 76
7.2 Kopplung von SIMU-Prozessen 77
7.2.1 Realisierung der Kommunikation 78
7.2.2 Datenaustausch im Kommunikationsquerschnitt 79
7.2.3 Prozeßsynchronisation 81
7.2.4 Weitere Nachrichten 83
7.3 Der Masterprozeß 83
7.3.1 Initialisieren der Zuglisten 84
7.3.2 Steuerung der Simulation 85
7.4 Parallele Simulation im Großraum Hannover 85
7.4.1 Zerlegung des Untersuchungsbereichs 85
7.4.2 Durchführung der Simulation 87
7.4.3 Bewertung der parallelen Simulation 88
8 Anwendungen der Netzsimulation 89
8.1 Informationssystem für Eisenbahnnetze 89
8.2 Netzweite Betriebs- und Infrastrukturplanung 90
8.2.1 Leistungsfähigkeitsreserven im Eisenbahnbetrieb 90
8.2.2 Einsatz moderner Sicherungstechniken 91
8.3 Untersuchung neuer Verkehrsangebote 93
8.4 Netzweite Fahrplankonstruktion 94
8.5 Stabilitätsuntersuchungen 97
8.6 Störungsmanagement 98
9 Zusammenfassung und Ausblick 100
Abbildungsverzeichnis
2.1 Kosten und Erträge einer Betriebsanlage in Abhängigkeit von dem Bele¬
gungsgrad 4
3.1 Programmkomponenten von SIMU VII 15
3.2 Abbildung des Gleisplans als Graph 16
3.3 Abbildung der Blockabschnitte und Fahrmöglichkeiten 18
3.4 Querschnittdefinition des Bahnhofs Haste 19
3.5 Beschreibung der Zuggattung ICE 20
3.6 Fahrzeitrechnung auf der SFS Hannover-Würzburg 21
3.7 Abbildung einer Zugfahrt 23
3.8 Beschreibung des Fahrplans 23
3.9 Verknüpfung von Zugfahrten 24
3.10 Protoll des Betriebsablaufs der Simulation 28
3.11 Darstellung des Simulationslaufs im Streckenspiegel 29
3.12 Darstellung des Simulationslaufs im Bildfahrplan 30
3.13 Verspätungsdynamik auf der SFS Hannover-Würzburg 31
4.1 Zerlegung des Korridors Hannover-Göttingen in funktionale Einheiten ... 34
4.2 Schnellfahrstrecke mit Bahnhof Nörten-Hardenberg 34
4.3 Altstrecke Hannover-Würzburg nach Auswertung der DB-Streckendaten . . 35
4.4 Altstrecke nach der Einbettung von Nörten-Hardenberg 36
4.5 Zusammenfassung der Streckendaten im Bahnhof Nörten-Hardenberg .... 37
4.6 Zuordnung funktionaler Einheiten 38
4.7 Darstellung einer Strecke als Streckenband 40
4.8 Orientierung von Haste in der Strecke 1761 41
4.9 Orientierung von Haste in der Strecke 1700 41
4.10 Bestimmung von Netzkoordinaten 42
4.11 Abbildung eines Güterzugüberholbahnhofs 44
4.12 Abbildung einer Gleisgruppe 45
4.13 Einmündung einer Nebenstrecke 46
4.14 Sperrzeiten der Hauptstrecke 46
4.15 Streckennetz des Großraums Hannover 47
4.16 Funktionale Einheiten vom Typ 2 im Großraum Hannover . . . 48
4.17 Funktionale Einheiten vom Typ 1 im Großraum Hannover 49
4.18 Netzgraph des Großraums Hannover 50
5.1 Verkettung von Zugfahrten 53
v
ABBILDUNGSVERZEICHNIS vi
5.2 Interne Verkettung der Querschnittfolgen 53
5.3 Zuggattungen im Personenverkehr 56
5.4 Zuggattungen im Güterverkehr 57
5.5 Beispiel für einen IFB-Datensatz 57
5.6 Steuerdatei für die Wartezeitvorschrift 62
5.7 Bildfahrplan der Nebenfernstrecke Löhne-Elze-Braunschweig 64
6.1 Erzeugen der Zugobjekte 67
6.2 Grundmethoden der Zugobjekte 69
6.3 Beschreibung der Methode -Zug hält- 69
6.4 Programmodule im Simulationsmodell 70
6.5 Methode zur Ablaufsteuerung der Simulation 71
6.6 Nachrichtenaustausch bei Verknüpfungen 72
6.7 Ausweichen von Zügen 72
6.8 Zuordnung der Simulationsobjekte zu den Betriebselementen 73
7.1 Kommunikation zwischen zwei Simulationsmodellen 77
7.2 Prozeßkommunikation unter UNIX 78
7.3 Betriebsablauf im Kommunikationsquerschnitt 79
7.4 Fehlerhafte Zugausfahrt im Kommunikationsquerschnitt 80
7.5 Synchronisation der Klienten 82
7.6 Bestimmung der Synchronisationszeit 83
7.7 Bildschirmaufbau des Masters 84
7.8 Zerlegung des Großraums Hannover in zwei Einheiten 86
7.9 Rechenzeit- und Kommunikationsbedarf der Simulation mit 2 Einheiten . . 87
8.1 Konstruktionsbeispiel eines Mischbetrieb-Fahrplans 91
8.2 Simulation zur Infrastrukturplanung 92
8.3 Simulation zur Angebotsplanung 94
8.4 Netzweite Fahrplanbearbeitung 95
8.5 On-Line-Gleisbelegungsplan vom Hbf Hannover 96
8.6 Netzauswirkung von Störungen 97
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