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Optimierung von Zugseinfädelungen an Knotenpunkten in der Schweiz
Seit einigen Jahren unterstützen die SBB ihre Dis-ponenten durch das Rail Control System (RCS). In das RCS-Projekt eingebettet ist das Teilprojekt RCS-HOT (Hub Optimization Technology). Das HOT-Projekt hat das Ziel, den Verkehrsdurch-fluss von Zügen durch Knotenpunkte in der Schweiz zu optimieren. Noser Engineering AG hat bei der Einführung der HOT-Software im Optimierungsgebiet Twann-Tüscherz bei Biel mitgewirkt.
«Noser Engineering hat äusserst motiviert in unserem Team mitgearbeitet und einen wichtigen Beitrag zur Einführung der HOT-Software in Twann geleistet.»
Marco TamiProjektleiter RCS-HOT, SBB, Bern
#174
Ziel des im Real-Time-Scheduling angesiedelten HOT-Projektes ist es, den Verkehrsdurchfluss durch Knoten-punkte im Schienennetz der SBB zu erhöhen und Zugsverspätungen zu minimieren. Die bei der SBB entwickelte Software legt in Abhängigkeit von der aktuellen Verkehrssituation zum einen Reihenfolgen fest, in welchen Züge die jeweiligen Knotenpunkte passieren sollen. Zum anderen berechnet sie Geschwindigkeiten, die entweder an Lokführer gesendet oder an Signalen ausgegeben werden. Die Festlegung der Reihenfolgen und die angepassten Geschwindigkeiten ermöglichen eine optimierte Zugseinfädelung durch einen gleichmässigen Verkehrsfluss.
Das Projekt
Die SBB spart mit der HOT-Software mehrere hunderttausend Reisenden-Verspätungsminuten pro Jahr. Zudem un-terstützt die Software die Arbeit der Disponenten, indem sie Reihenfolge- und Geschwindigkeitsvorschläge liefert.
Der Nutzen
Die HOT-Software bedient sich der Methoden aus der mathematischen Optimierung. Sie stellt je nach Optimierungs-gebiet etwa alle 10 Sekunden ein Modell der aktuellen Verkehrssituation in Form eines linearen Programmes auf, um so die optimalen Zugsreihenfolgen und Geschwindigkeiten zu berechnen. Das Modell wird gelöst «berechnet», das Resultat beeinflusst die Signalisation an der Schiene und wirkt somit auf den Zugsverkehr ein, um einen optimalen Durchsatz an den Knotenpunkten zu erzielen. Zusammen mit dem Projektteam des Kunden, wurde die bestehende Modellerstellung in einem Scrum-Projekt erweitert, um zusätzliche Anforderungen zu berücksichtigen und somit den Verkehrsdurchfluss im Gebiet Twann-Tüscherz zu optimieren. Die Software-Entwicklung erfolgte testgetrieben (TDD) und nach Continous Integration.
Die Realisierung
Das RCS-System ist fast ausschliesslich in Java umgesetzt. Für die lineare Optimierung wird CPLEX von IBM ver-wendet. Neben dem Einsatz aktueller Frameworks wie Hibernate oder – für das TDD – JUnit, Mockito und Hamcrest werden Tools wie Jenkins und Maven für die Continous Integration eingesetzt. Die Hochskalierbarkeit des RCS-Systems wird unter anderem durch Tibco Rendezvous und Oracle Datenbank-Systeme unterstützt.
Die Technologie
Die im Rahmen des Projekts erweiterte Software wird seit Jahren erfolgreich produktiv bei der SBB eingesetzt und minimiert mit Hilfe von Methoden aus dem Operations Research einerseits Verspätungen für die Bahnkunden und unterstützt andererseits die Disponenten bei ihrer täglichen Arbeit.
Das Fazit
