DFG-Projekt EDELS: Der Einfluss der Disposition auf den Zusammenhang zwischen Belastung und Betriebsqualität von Eisenbahnsysteme

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Bei Leistungsuntersuchungen im spurgeführten Verkehr spielt die Wartezeitfunktion eine entscheidende Rolle. Wenn Simulationsverfahren zur Leistungsuntersuchung eingesetzt werden, wird der im Simulationswerkzeug eingebettete Dispositionsalgorithmus benutzt, um die stochastischen Konfliktprobleme von gestörten Fahrplänen zu lösen, woraufhin die entsprechende Wartezeit berechnet werden kann. Unterschiedliche Dispositionsalgorithmen können deshalb mit demselben Betriebsprogramm auf derselben Infrastruktur zu unterschiedlichen Ergebnissen (z. B. im optimalen Leistungsbereich) führen. Zur Steigerung der Genauigkeit von Leistungsuntersuchungen sind die Wirkungen der Disposition systematisch zu analysieren. Daraufhin können die passenden Dispositionsalgorithmen gewählt werden, um die geplante Leistungsfähigkeit unter Beibehaltung einer bestimmten Betriebsqualität zu erreichen. Für die Erhöhung des Nut-zungsgrades der Infrastruktur einerseits sowie zur Vermeidung redundanter Infrastruktur andererseits, ist eine genauere Planung sehr wichtig. Dafür wird ein neuer Dispositionsalgorithmus zur Reduzierung der Wartezeit entwickelt, welcher automatisch den vor Ort Betriebszustand identifizieren und dementsprechend die passenden Dispositionsstrategien sowie –ziele auswählen kann. Mit dem neuen Dispositionsalgorithmus kann der optimale Leistungsbereich weiter verbessert sowie die maximale (theoretische) Leistungsfähigkeit erhöht werden.

Um die Wirkungen des Dispositionsalgorithmus zu beurteilen, wird ein Multi-Skalen-Simulationsmodell entwickelt, in dem die Eisenbahnbetriebsprozesse auf mikroskopischer, mesoskopischer und makroskopischer Ebene gleichzeitig simuliert werden. Bei geringem Umfang des Problems wird die Simulation auf der mikroskopische Ebene durchgeführt, bei großem Umfang des Problems werden die Untersuchungsbereiche, die bei der Berechnung der Wartezeit signifikant relevant sind, auf der mikroskopischen Ebene dargestellt. Im Vergleich dazu werden die anderen Untersuchungsbereiche auf der mesoskopischen und makroskopischen Ebene dargestellt, die effizienter als die mikroskopische Ebene sind. Abhängig vom Umfang des Problems und den signifikanten Werten der Infrastrukturelemente, kann das Untersuchungsergebnis auf die drei abstrakten Ebenen abgestimmt werden. Damit sind in diesem Modell der Rechenaufwand und die Qualität der Lösung gut ausbalanciert. Basierend auf dem Multi-Skalen-Simulationsmodell können die Wartezeiten sowie die weiteren Ergebnisse der Leistungsuntersuchung (z.B. der optimale Leistungsbereich) berechnet werden. Schließlich werden die Wirkungen der Disposition auf die Leistungsuntersuchung zusammengefasst und quantifiziert.

In diesem Projekt wird ein Multi-Skalen-Simulationsmodell, das durch kontinuierliche Skalierung charakterisiert ist, entwickelt. Die am Echt-zeit-Betrieb orientierte Disposition und die an der langfristigen Planung orientierte Leistungsuntersuchung werden miteinander verbunden. Gleichzeitig werden die Dispositionsalgorithmen und Genauigkeit der Leistungsuntersuchung verbessert.