rückfallebenen unter betrieblichen gesichtspunkten bei etcs...
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RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 2
Übersicht
• Systembeschreibung ETCS L1 und L2• Ausfälle und Störungen• GSM-R• Rückfallebenen• Leistungsfähigkeit• Musterstrecke• Ausblick
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 3
Systembeschreibung
ETCS Level 2• Verzicht auf Signale möglich• Gleisfreimeldung• Festdatenbalisen (Ortungsbalisen)• Ständiger Funkkontakt zum RBC
ETCS Level 1• Signale• Gleisfreimeldung• Schaltbare Balisen und
Festdatenbalisen
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 4
Ausfälle und Störungen
Begriffe
Ausfall:Verletzung mindestens eines Ausfallkriteriums bei einer zu Beanspruchungsbeginn als fehlerfrei angesehenen Betrachtungseinheit.Der Ausfall einer Betrachtungseinheit ist nicht zwingend ein Ausfall der übergeordneten Betrachtungseinheit, z.B. bei Redundanz.
Störung: Die Störung ist durch einen Ausfall verursacht. Sie führt zur Beendigung der Fähigkeit einer Einheit, eine geforderte Funktion zu erfüllen.
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Ausfälle und Störungen
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Übersicht
• Systembeschreibung ETCS L1 und L2• Ausfälle und Störungen• GSM-R• Rückfallebenen• Leistungsfähigkeit• Musterstrecke• Ausblick
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GSM-R
Systemübersicht
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 8
GSM-R
Teilsysteme
ca. 580ca. 2900ca. 63ca. 7
Je Stellbereich
Anzahl
60 Züge (ca. 50 km)
RBC
ca. 30 kmBTS-Kette (mit Loop- Anbindung)ca. 6 kmBTS (mit Loop- Anbindung)
ca. 400 kmBSCca. 3500 kmMSC
Betroffener Bereich
GSM-R Teilsystem(jeweils mit Verkabelung)
• Auswirkungen bei Störung des jeweiligen Teilsystems:
Je größer die (räumliche) Auswirkung einer Störung desto höher muss die Verfügbarkeit des Regelsystems sein bzw. desto höher muss die Qualität der Rückfallebene sein.
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Übersicht
• Systembeschreibung ETCS L1 und L2• Ausfälle und Störungen• GSM-R• Rückfallebenen• Leistungsfähigkeit• Musterstrecke• Ausblick
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Rückfallebenen
Mögliche dispositive Rückfallebenen• Angleichung der Geschwindigkeit• Güterzüge stehen und Reisezüge fahren lassen• Reisezüge stehen und Güterzüge fahren lassen (Schienenersatzverkehr)• Umleitung von Zügen, die keinen Halt auf der gestörten Strecke haben
Mögliche Rückfallebenen mit betrieblichen Ersatzverfahren• Permissives Fahren • Überbrücken eines gestörten Bereichs durch Erteilung einer MA über den
gestörten Bereich hinweg• Fahren auf Befehl
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Rückfallebenen
Mögliche technische Rückfallebenen:• vorhandene ortsfeste Signalisierung und vorhandenes nationales
Zugsicherungssystem (PZB/LZB) ausländische Fahrzeuge haben keine PZB/LZB!
• reduzierte ortsfeste Signalisierung und vorhandenes nationales Zugsicherungssystem (PZB/LZB) ausländische Fahrzeuge haben keine PZB/LZB!
• ETCS Level 1 mit Signalen (mit Infill-Balisen; mit oder ohne Loop; in den Betriebsarten LS oder FS)
• ETCS Level 1 ohne Signale (mit oder ohne vereinfachte Signale die anzeigen können, ob in der Baliseeine MA vorliegt; mit oder ohne Infill-Balisen; mit oder ohne Loop; in der Betriebsart FS)
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 12
Rückfallebenen
Untersuchungskriterien:• Monetäre Aspekte
(Anschaffung und Instandhaltung, Umrüstung von Fahrzeugen, Lebensdauer von Signalen ↔ Balisen)
• Betriebliche Verfahren (Umschulung von Tf und Fdl, Änderung von Regelwerken,…)
• Migrationsstrategie• Verfügbarkeit• Leistungsfähigkeit
geforderte Leistungsfähigkeit abhängig von der Verfügbarkeit des Regelsystems und vom Trassenprogramm der jeweiligen Strecke
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 13
Übersicht
• Systembeschreibung ETCS L1 und L2• Ausfälle und Störungen• GSM-R• Rückfallebenen• Leistungsfähigkeit• Musterstrecke• Ausblick
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 14
Leistungsfähigkeit
Beeinflussende Faktoren:• Blockteilung
• Anzahl bzw. Länge von Infill-Balisen bzw. Loops
• Fahrplan (Haltemuster von Reisezügen, „Geschwindigkeitsschere“,…)
• Automatischer oder manueller Levelwechsel
• Zeitdauer für Erteilung eines Befehls
• Belastung des Fahrdienstleiters
• Zugspezifische Daten (Zeitdauer zum Bremsenlösen, Bremsverlauf, Beschleunigungsverhalten,…)
• Dispositive Maßnahmen (Reihenfolge der Züge,…)
• …
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Leistungsfähigkeit
Vorgehensweise(Verfahren „compression methodology“ nach UIC-Merkblatt 406 „Capacity“)
• Bestimmen der Spitzenstunde
• Vorgabe eines gestörten Abschnitts und der Störungsdauer
• Ermittlung der Zeit-Weg-Linien
• Ermittlung der Sperrzeiten
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Leistungsfähigkeit
Vorgehensweise
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 17
Leistungsfähigkeit
Vorgehensweise
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 18
Leistungsfähigkeit
Vorgehensweise
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 19
Leistungsfähigkeit
Vorgehensweise(Verfahren „compression methodology“ nach UIC-Merkblatt 406 „Capacity“)
• Bestimmen der Spitzenstunde
• Vorgabe eines gestörten Abschnitts und der Störungsdauer
• Ermittlung der Zeit-Weg-Linien
• Ermittlung der Sperrzeiten
• Ermittlung der verketteten Streckensperrzeit und verketteten Streckenpufferzeit je Richtung
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 21
Leistungsfähigkeit
Vorgehensweise(Verfahren „compression methodology“ nach UIC-Merkblatt 406 „Capacity“)
• Bestimmen der Spitzenstunde
• Vorgabe eines gestörten Abschnitts und der Störungsdauer
• Ermittlung der Zeit-Weg-Linien
• Ermittlung der Sperrzeiten
• Ermittlung der verketteten Streckensperrzeit und verketteten Streckenpufferzeit je Richtung
• Berechnung des verketteten Belegungsgrades je Richtung
( )fferzeitStreckenpuverketteteerrzeitStreckenspverketteteerrzeitStreckenspverketteteradBelegungsgrverkettete
+=
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 22
Leistungsfähigkeit
Vorgehensweise
Can be higher when number of trains is low (smaller than 5 per hour) with strong heterogeneity
60 %75 %Mixed traffic lines
60 %75 % Dedicated high speed line
The possibility to cancel some services allows a high capacity exploitation level
70 %85 %Dedicated suburb passenger traffic
CommentDaily periodPeak hourType of line
UIC-Merkblatt 406 „Capacity“, Abschnitt 3.2, S. 24]
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 23
Leistungsfähigkeit
Vorgehensweise(Verfahren „compression methodology“ nach UIC-Merkblatt 406 „Capacity“)
• Bestimmen der Spitzenstunde
• Vorgabe eines gestörten Abschnitts und der Störungsdauer
• Ermittlung der Zeit-Weg-Linien
• Ermittlung der Sperrzeiten
• Ermittlung der verketteten Streckensperrzeit und verketteten Streckenpufferzeit je Richtung
• Berechnung des verketteten Belegungsgrades je Richtung
• Berechnung der mittleren Mindestzugfolgezeit
( )fferzeitStreckenpuverkettete-errzeitStreckenspverketteteerrzeitStreckenspverketteteradBelegungsgrverkettete =
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 24
Leistungsfähigkeit
Vorgehensweise
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 25
Übersicht
• Systembeschreibung ETCS L1 und L2• Ausfälle und Störungen• GSM-R• Rückfallebenen• Leistungsfähigkeit• Musterstrecke• Ausblick
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 26
Musterstrecke
Voraussetzung: streckenseitige Signale und schaltbare Balisen[Einfahrsignale nur in Regelgleisen in der gewöhnlichen Fahrtrichtung;Ausfahrsignale nur in durchgehenden Hauptgleisen in gewöhnlicher Fahrtrichtung und ein Überholgleis je Richtung für die gewöhnliche Richtung]
Fahren auf Signale(Betriebsart LS)
Variante 1: ETCS Level 1 mit reduziertem ortsfestem Signalsystem
Voraussetzung: vereinfachte Signale und schaltbare Balisen
Anzeigegeführt(Betriebsart FS)
Variante 2: ETCS Level 1 ohne konventionelle Signale, dafür vereinfachte Signale (Sichtweite ca. 20 m, mögliche Anzeige: MA in Balise); keine Infill-Balisen; „release speed“ = 5km/h
Annahme: Leistungsfähigkeit in Level 2 entspricht Leistungsfähigkeit bei heutigem Betrieb.Voraussetzung: PZB/LZB und streckenseitige Signale
Anzeigegeführt (Betriebsart FS)bzw. Fahren auf Signale(Betriebsart SN)
Ausgangsszenario: ETCS Level 2bzw. ETCS Level STM mit konventionellem ortsfestem Signalsystem
BemerkungenBetriebsweiseUntersuchungsszenarien
Störung einer BTS über 4 Stunden
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 27
Musterstrecke
Variante 1: ETCS Level 1 mit reduziertem ortsfestemSignalsystem
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 28
Musterstrecke
Variante 2: ETCS Level 1 mit vereinfachten Signalen
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 29
Musterstrecke
400
ICE-T
FF
RB-D
BKZ mitFAAS(ASig)
Elsterdorf Storchenheim
(ESig)(ESig) (ASig) (ZSig)
BKZ mitFAAS
s [m]
v [km/h]
Bf-Mitte Bf-MitteVariante 1Variante 2
400
v [km/h]
120
400
v [km/h]
BKZ mitFAAS
BKZ mitFAAS
BKZ mitFAAS
Lindenheim
(ESig)(ASig) (ZSig)
BKZ mitFAAS
BKZ mitFAAS
BKZ mitFAAS
160
Bf-Mitte
100
100
140
s [m]
s [m]
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 30
Musterstrecke
Gegenüberstellung der Ergebnisse für eine Richtung
Gegenüber dem Ausgangsszenario erhöht sich die mittlere Mindestzugfolgezeit bei Variante 1 um 1,6 % und bei Variante 2 um 32,9 %.
13 min383 min8,20 min30246 min1,03Variante 2
4 min109 min6,27 min30188 min0,78Variante 1
--6,17 min30185 min0,77Ausgangsszenario
mittlere Verspätung
pro Zug
Verspätungs-summe
mittlere Mindest-zugfolgezeit
AnzahlZüge
Belegungs-zeit
Belegungs-gradRichtung
RA, 05.06.2007 Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2 31
Ausblick
• Ergebnisse gelten nur für die Musterstrecke, welche folgende Randbedingungen aufweist:
• Mischbetriebsstrecke,• sehr dichte Blockteilung und• sehr hohe Auslastung.
Ergebnisse können nicht ohne weiteres für Strecken mit anderen Randbedingungen übernommen werden
• Festlegung einer mindestens geforderten Leistungsfähigkeit für jede Strecke Bestimmung möglicher Rückfallebenen unter dem Aspekt der Leistungsfähigkeit
• Bewertung der gefundenen Rückfallebenen nach den weiteren Kriterien (Kosten, Migration, Verfügbarkeit...)
• Es gibt nicht „die eine“ optimale Rückfallebene für alle Strecken im Netz.
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