I2V, 5. Ausschreibung (2011)

SimShunt II

SimShunt II – Entwicklung einer Synchronen Bahnsimulation mit Dynamischer Steuerung für Verschubknoten und -prozesse

Die im Vorprojekt SimShunt I entwickelte infrastrukturbezogene Simulationsstruktur für Verschubknoten bedarf einer Erweiterung um dynamische Steuerungsmodule zur Synchronen Bahnsimulation. Dafür werden Algorithmen entwickelt, um im operativen Verschubbetrieb manuell getroffene Entscheidungen zu automatisieren. Simulationsanalysen unterschiedlich strukturierte Verschubknoten bilden den abschließenden Proof-of-Concept.

Eine stetige Optimierung der Infrastruktur und des Betriebs sind wesentliche Anforderungen um die Wettbewerbsfähigkeit des Verkehrsträgers Schiene zu stärken. Für komplexe Fragestellungen in dynamischen Systemen hat sich die Technik der Simulation immer mehr als geeignetes Instrumentarium etabliert. Durch lange Planungszeiträume, hohe Kosten und lange Lebenszyklen der Bahninfrastrukturanlagen sind Investitionsentscheidungen mit großer Sorgfalt zu treffen. Die notwendigen Analysen der Verschiebebahnhöfe können in einer adäquaten Bearbeitungszeit und einem finanzierbaren Ressourceneinsatz mit den derzeit zur Verfügung stehenden Simulationstools nicht bewältigt werden.
Für diesen Einsatz wurde im Vorprojekt SimShunt I eine innovative Simulationsstruktur als Vorstufe eines Prototyps einer Simulationssoftware entwickelt, die ohne vorherige Planung der Verschubbewegungen im Verschubknoten, die konfliktfreie Bewegungen von Wagen, Zügen und Triebfahrzeugen sicherstellt. Dieser Entwicklungssprung wird als Synchrone Bahnsimulation bezeichnet und kann zu einer maßgeblichen Verbesserung der Ausnützung der vorhandenen Verschubinfrastrukturen führen. Der Verschubprozess wurde in elementare Subprozesse, bis hin zu einzelnen Bewegungen gegliedert, und bietet zur Zeit ein universelles Rahmenwerk, mit dem verschiedene Infrastrukturen unter Verwendung der elementaren Prozessmodule zu ‚Simulationsinfrastrukturen‘, entsprechend dem zu analysierenden Verschubbahnhof, zusammengefügt werden können. Für den unterschiedlichen Einsatz an verschiedensten Standorten ist jedoch noch erheblicher Forschungs- und Entwicklungsaufwand notwendig, um auch steuerungsseitig der infrastrukturellen Flexibilität des derzeitigen Modells zu entsprechen. Konkret sind für die Entscheidungsfelder an Verschubknoten Algorithmen zu entwickeln, zu integrieren und zu validieren, welche die großteils manuell getroffenen, dynamischen Entscheidungen an Standorten im Simulationsmodell widerspiegeln. In rascher zuverlässiger Weise können sodann notwendige unterschiedliche taktische und operative Entscheidungen in Simulationsechtzeit gemäß den Vorgaben von Verschubbahnhöfen abgebildet werden.Mit Hilfe der zu entwickelnden Rechenverfahren werden hernach Szenarioanalysen durchgeführt, um die Grenzkapazität unterschiedlich strukturierter Verschubknoten unter Bedachtnahme der infrastrukturellen, aber auch taktischer und operativer Einflussgrößen, zu ermitteln. Durchzuführende Sensitivitätsanalysen ermöglichen dabei auch die Identifikation und Bewertung von kapazitätskritischen Entscheidungsfeldern und Entscheidungsverhalten.

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