Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2ifev.rz.tu-bs.de/RailAutomation/RA2007/pdf/03_Salbert_Rueckfallebe… · Variante 2 1,03 246 min 30 8,20 min 383 min

Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2

Dipl.-Ing. Friederike Salbert

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


Systembeschreibung

ETCS Level 2• Verzicht auf Signale möglich• Gleisfreimeldung• Festdatenbalisen (Ortungsbalisen)• Ständiger Funkkontakt zum RBC

ETCS Level 1• Signale• Gleisfreimeldung• Schaltbare Balisen und

Festdatenbalisen


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.


Ausfälle und Störungen


Übersicht



GSM-R

Systemübersicht


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.


Übersicht



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


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)


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


Übersicht



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,…)

• …


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


Leistungsfähigkeit

Vorgehensweise


Leistungsfähigkeit

Vorgehensweise


Leistungsfähigkeit

Vorgehensweise


Leistungsfähigkeit






• Ermittlung der verketteten Streckensperrzeit und verketteten Streckenpufferzeit je Richtung


Leistungsfähigkeit


Leistungsfähigkeit







• Berechnung des verketteten Belegungsgrades je Richtung

( )fferzeitStreckenpuverketteteerrzeitStreckenspverketteteerrzeitStreckenspverketteteradBelegungsgrverkettete

+=


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]


Leistungsfähigkeit







• Berechnung des verketteten Belegungsgrades je Richtung

• Berechnung der mittleren Mindestzugfolgezeit

( )fferzeitStreckenpuverkettete-errzeitStreckenspverketteteerrzeitStreckenspverketteteradBelegungsgrverkettete =


Leistungsfähigkeit

Vorgehensweise


Übersicht



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


Musterstrecke

Variante 1: ETCS Level 1 mit reduziertem ortsfestemSignalsystem


Musterstrecke

Variante 2: ETCS Level 1 mit vereinfachten Signalen


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]


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


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.

Documents

Rückfallebenen unter betrieblichen Gesichtspunkten bei ETCS L2ifev.rz.tu-bs.de/RailAutomation/RA2007/pdf/03_Salbert_Rueckfallebe… · Variante 2 1,03 246 min 30 8,20 min 383 min