Planung und Disposition eines Train-Coupling and -Sharing-Systems im Eisenbahngüterverkehr:
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| Published: |
Hannover
Inst. für Verkehrswesen, Eisenbahnbau und -betrieb
1998
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| Series: | Wissenschaftliche Arbeiten / Institut für Verkehrswesen, Eisenbahnbau und -betrieb, Universität Hannover
52 |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Grundzüge eines TCS Systems 5
2.1 Ausgangssituation 5
2.1.1 Entwicklung des Schienengüterverkehrs (SGY) 5
2.1.2 Bestandteile des Schienengüterverkehrs (j
2.1.3 Erforderliche Veränderungen 6
2.2 Der TCS Grundgedanke 7
2.3 Definitionen 9
2.4 Coupling und Sharing 15
2.5 TCS Komponenten 16
2.5.1 Traktion 16
2.5.2 Der Coupling Vorgang 16
2.5.3 Das Sharing 17
2.5.4 Kommunikation innerhalb eines Verbands 18
2.5.5 Ausrüstung der Wagen 18
2.6 Wechselwirkung mit anderen Bereichen des Schienenverkehrs 18
2.7 Das Prinzip der selbstfahrenden Einzelwagen 19
2.7.1 Beschreibung des Prinzips 19
2.7.2 Vergleich der Ansätze 20
2.8 Planungs und Dispositionsbedarf 22
2.8.1 Planungsbedarf 22
2.8.2 Dispositionsbedarf 22
2.9 Motivation und Ziel dieser Arbeit 23
3 Grundelemente einer TCS Disposition 25
3.1 Grundlagen des Trassenpreises 25
3.2 Trassenvergabe im Hinblick auf TCS 26
3.3 Störungen und Verspätungen 27
3.4 Denkbare Stufen einer TCS Disposition 28
3.4.1 Stufe I: Planungsstufe 29
3.4.2 Stufe II: Tages Disposition im realen Betrieb 32
3.4.3 Stufe III: Ad hoc Disposition 34
3.4.4 Stufe IV: Gesamt Disposition 37
3.5 TCS Dispositionsstelle 39
4 Modulsystembildung 41
4.1 Bildung von Modulsystemen 41
4.2 Dispositionsrelevante Parameter und Regeln 45
4.2.1 Technische und betriebliche Restriktionen 45
4.2.2 Bewertungsabhängige Kriterien 47
4.2.3 Tabellarische Zusammenfassung 51
i
ü INHALTSVERZEICHNIS
5 Verfahren und Modelle 53
5.1 Vorhandene Verfahren 53
5.1.1 Vergleich mit problemverwandten Abläufen 53
5.1.2 Diskussion vorhandener Modelle und Lösungen 54
5.2 Modellbildung und Algorithmen 57
5.2.1 Graphentheoretische Grundlagen 57
5.2.2 Formalisierung der Optimierungsaufgabe 58
5.2.3 Bewertungsfunktion 59
5.2.4 Dimension des Problems 60
5.2.5 Routensuche 61
5.2.6 Der Dispositionsalgorithmus 65
6 Das Programmsystem INVOZUG 69
6.1 Allgemeines 69
6.1.1 Notwendigkeit des EDV Einsatzes 69
6.2 Entwicklung des Programmsystems 69
6.3 Hauptfunktionen von INVOZUG 70
6.3.1 Netzanalyse und modifikation 71
6.3.2 Zugplanung und Fahrplananalyse 72
6.3.3 Trassenmanagement 73
6.3.4 Strategieuntersuchung 74
6.4 Netzmodell 75
6.4.1 Topologiemodell 75
6.4.2 Geometriemodell 77
6.5 Netzgenerierung 78
6.5.1 Eingangsdaten 79
6.5.2 Ergänzungs und Korrekturdaten 81
6.5.3 Ablauf des Netzaufbaus 82
6.6 Fahrplanmodell 83
6.6.1 Beschreibung der Zugdaten 83
6.6.2 Beschreibung des Laufwegs 84
6.7 Generierung des Fahrplans 85
6.7.1 Datenschnittstellen 85
6.7.2 Manuelle Definition von Zügen 85
6.7.3 Interaktive Laufwegdefinition 85
6.7.4 Fahrzeitermittlung 87
6.8 Struktur der Datenhaltung in INVOZUG 88
6.8.1 Projektstruktur 88
6.8.2 Infrastrukturdaten 88
6.8.3 Fahrplandaten 89
6.8.4 Wichtige Steuerdaten 90
IN HA LTS ERZEK 7/A7.S j i i
7 Das Modell DisCoPlan 93
7.1 Allgemeines );{
7.2 Ablauf des realisierten Verfahrens 03
7.3 Bereitstellung von Modulen 9 1
7.4 Festlegung relevanter Parameter 91
7.5 l mlegung aller Module 05
7.5.1 Routensuche mit hohem Freiheitsgrad (Mi
7.5.2 Routensuche mit eingeschränktem Kreiheitsgrad !)(i
7.5.. i Überprüfung der Verbandsfähigkeit eines Moduls 99
7.6 Bestimmung der Modulpaaiiiste (Paarbildung) 100
7.6.1 Überblick 100
7.6.2 Geographischer Vergleich 101
7.6.3 Genauer Routenvergleich 102
7.6.4 Länge des Sharingabschnitts 103
7.6.5 Erweiterte Zeitdifferenz im C oupling Kiioten 103
7.6.6 Bildung von Aquivalenzklassen 101
7.7 Generierung einer Startlösung 105
7.7.1 Bildung großer Modulsysteme 105
7.7.2 Auswahl aus der Menge der Modulpaare 105
7.S Optimierung der Startlösung 106
7.8.1 Initialisierung 106
7.8.2 Ermittlung einer neuen Lösung 106
7.8.3 Übernahme einer Lösung 107
7.8.4 Absenkung der Temperatur bzw. des Wasserstands 1()S
7.8.5 Beendigung der Iterationen 10 s
7.9 Ergebnisse ION
7.9.1 Auswertung der Ergebnisse ION
7.10 Weitere Funktionalitäten 110
7.10.1 Ablauf Modi des Programmsysteins HO
7.10.2 Animation 110
7.10.3 Coupling Knoten 111
7.10.4 Programmeinstieg 111
7.10.5 Separate Modulbearbeitung 112
7.11 Struktur der Datenhaltung in DisCoPlan 112
8 Anwendungen 115
8.1 Allgemeines 115
8.2 Szenario 1 115
8.2.1 Datengrundlage (Variante 1 1) 115
8.2.2 Eingangsparameter 116
8.2.3 Vereinbarungen 116
8.2.4 Ergebnisse der Variante 1 1 117
8.2.5 Konzentration der Modulzeitlagen (Variante 1 2) 119
8.2.6 Konzentration der Start und Zielpunkte (Variante 1 3) 120
8.2.7 Verlängerung der Relationen (Variante 1 4) 121
iv IMIA LTS ERZEICHNIS
8.2.8 Verkürzung der Relationen (Variante 1 5) 121
8.3 Szenario 2 123
8.3.1 Datengrundlage (Variante 2 1) 123
8.3.2 Variante 2 2 123
8.4 Aspekte der Optimierungsalgorithmen 125
8.4.1 Vergleich zwischen TA und GDA 125
8.4.2 Bedeutung der Startlösung 125
8.5 Zeitverhalten 126
8.6 Einsatz ausgezeichneter Coupling Knoten (ACK) 126
9 Zusammenfassung und Ausblick 129
Abbildungsverzeichnis
2.1 Güterverkehrsaufkommen von 1960 1995 (Quelle: Verkehr in Zahlen) 5
2.2 Coupling and Sharing S
2.3 Der TCS Grundgedanke 8
2.4 Von oben nach unten: Wagengruppe mit Lok, STE, selbstangetriebene Wagengruppe 10
2.5 Gemeinsame Trassennutzung durch einen Verband 11
2.6 Ein Modulsystem aus drei Modulen 13
2.7 Beispiele für Kupplungsstrategien 15
3.1 Informationsfluß in Stufe I 31
3.2 Informationsfluß in Stufe II 33
3.3 Informationsfluß in Stufe III 37
3.4 Dispositionsprozeß mit mehreren Verfahren 39
4.1 Verbandsbildung mit zwei Modulen 42
4.2 Zweimaliges Sharing zweier Module 42
4.3 Aufeinanderfolgendes Sharing eines Moduls mit zwei anderen Modulen 43
4.4 Mehrmaliges Sharing dreier Module 44
4.5 Modulsystem mit drei Modulen unter Beteiligung aller Module an einem Verband 44
4.6 Entscheidungsrelevante Parameter bei der Verbandsbildung 45
4.7 Beispiel für ein Reihenfolgeproblem 48
5.1 Austausch von Lkw Anhängern 54
5.2 Karambolage Verkehr 54
6.1 Programmstruktur von INVOZUG 70
6.2 Statistik Diagramm 71
6.3 Netz mit Belastungsangaben 71
6.4 Programmoberfläche von INVOZUG 72
6.5 Bildfahrplanausschnitt in INVOZUG 73
6.6 Ebenen des Streckenmodells von INVOZUG 75
6.7 Übergang von Ebene 2 zu Ebene 1 76
6.8 Netzausschnitt im Raum Hamburg 79
6.9 Netzausschnitt im Raum Karlsruhe 79
6.10 Netzaufbau der Ebene 2 in INVOZUG 82
6.11 Dialogbox zur interaktiven Laufweg Eingabe 87
6.12 Projektstruktur in INVOZUG 88
7.1 Drei Methoden zur Einbindung der ACK Knoten in Modullaufwege 98
7.2 Einbindung von ACK in einen Modullaufweg 99
7.3 Geographischer Vergleich auf der Basis unterschiedlicher Rechteckraster 103
7.4 Zeitliche Verschiebung eines Moduls (hier m{) aus der ursprünglichen Lage . . . 104
7.5 DisCoPlan im Interaktiv Modus 111
7.6 Vorhaltung der Zwischenergebnisse in DisCoPlan 113
8.1 Lage der ACK und Streckenbelastung in Variante 1 1 ACK 127
v
Tabellenverzeichnis
4.1 Dispositionsrelevante Regeln und Parameter 51
6.1 Kürzel ausgewählter Betriebsstellen 80
6.2 Beispielhafte Laufwegangabe in INYOZUG 84
6.3 Codierung der Zugparameter 90
7.1 Steuerparameter für DisCoPlan 95
7.2 Restriktionsparameter von DisCoPlan 100
7.3 Hauptmenüpunkte von DisCoPlan 110
8.1 Ergebnisse der Variante 1 1 nach Umlegung und Modulpaarbildung 117
8.2 Werte der Startlösung (Variante 1 1) 118
8.3 Endergebnisse nach der Optimierung (Variante 1 1) 119
8.4 Ergebnisse der Variante 1 2 119
8.5 Ergebnisse der Variante 1 3 120
8.6 Ergebnisse der Variante 1 4 121
8.7 Ergebnisse der Variante 1 5 122
8.8 Ergebnisse der Variante 2 1 123
8.9 Ergebnisse der Variante 2 2 125
8.10 Zeitvergleich der Varianten 1 3 und 2 1 126
8.11 Ergebnisse der Variante 1 1 ACK 128
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