Neues verkehrswissenschaftliches Journal NVJ - Ausgabe 8: Knotenkapazität - Bewertungsverfahren für das mikroskopische Leistungsverhalten und die Engpasserkennung im spurgeführten Verkehr (RePlan)
Von Ullrich Martin, Yong Cui, Fabian Hantsch und
()
Über dieses E-Book
Ullrich Martin
Ullrich Martin war nach verschiedenen Tätigkeiten im Eisenbahnbereich und an der TU Braunschweig von 1998 bis 2001 Universitätsprofessor am Lehr- und Forschungsgebiet Verkehrsbau- und Verkehrssystemtechnik der Universität Leipzig. Seit 2001 ist er als Universitätsprofessor am Institut für Eisenbahn und Verkehrswesen und Verkehrswissenschaftliches Institut der Universität Stuttgart tätig.
Mehr von Ullrich Martin lesen
Neues verkehrswissenschaftliches Journal - Ausgabe 13: Umfassende Einführung der Mittelpufferkupplung Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenNeues verkehrswissenschaftliches Journal - Ausgabe 25: Sinn² - Die barrierefreie Zwei-Sinne-Fahrgastinformation Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenNeues verkehrswissenschaftliches Journal NVJ - Ausgabe 9: Entwicklung eines Algorithmus für die Kalibrierung von Modellen zur Betriebssimulation in spurgeführten Verkehrssystemen unter Berücksichtigung stochastischer Bedingungen DFG-Forschungsprojekt (MA 2326/9-1) Bewertung: 0 von 5 Sternen0 Bewertungen
Ähnlich wie Neues verkehrswissenschaftliches Journal NVJ - Ausgabe 8
Ähnliche E-Books
Neues verkehrswissenschaftliches Journal - Ausgabe 12: Gesamtwirtschaftliche Bewertung der Elektrifizierung von Dieselstrecken in Baden-Württemberg Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenStrategische Planung und Optimierung der Kapazität in Eisenbahnnetzen unter Nutzung von automatischer Taktfahrplanung Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenNeues verkehrswissenschaftliches Journal - Ausgabe 14: Mikroskopische Engpassanalyse bei eisenbahnbetriebswissenschaftlichen Leistungsuntersuchungen Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenMerkmale effizienten Modellierens: Entwerfen mit Autodesk Inventor Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenCommunications-Based Train Control (CBTC): Komponenten, Funktionen und Betrieb Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenBetriebsplanung im öffentlichen Personennahverkehr: Ziele, Methoden, Konzepte Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenFahrzeuggetriebe: Grundlagen, Auswahl, Auslegung und Konstruktion Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenDie Balanced Scorecard als strategisches Führungsinstrument: How to navigate in times of war Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenSimulation technischer Prozesse mit LabVIEW: Kompendium Simulation und Regelung technischer Prozesse, Teil 6 Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenLineare Basisübertragungsglieder: Kompendium Simulation und Regelung technischer Prozesse, Teil 8 Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenEuropean Train Control System (ETCS): Einführung in das einheitliche europäische Zugbeeinflussungssystem Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenZweipunkt- und Dreipunktregler: Kompendium Simulation und Regelung technischer Prozesse, Teil 9 Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenEine Einführung in das European Train Control System (ETCS): Das einheitliche europäische Zugsteuerungs- und Zugsicherungssystem Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenPerformante Webanwendungen: Client- und serverseitige Techniken zur Performance-Optimierung Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenAsset Management für Infrastrukturanlagen - Energie und Wasser Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenArbeits- und Zeitwirtschaft verstehen: von der Zeitstudie bis zur Abtaktung Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenDigitalisierung in einem Produktionsunternehmen: Modellbildung und Methoden für die Einführung von einem Manufacturing Execution System (MES) Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenDas 11. Norddeutsche Simulationsforum. Zusammenfassung der Vorträge vom 15. Oktober 2015 Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenManagement von IT-Projekten: in der öffentlichen Verwaltung Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenTragwerksstrukturen: Tragwerke und andere Strukturen Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenElektromobilität und Sektorenkopplung: Infrastruktur- und Systemkomponenten Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenNeues verkehrswissenschaftliches Journal - Ausgabe 17: e-Bürgerbus: Verstetigung eines nachhaltigen Mobilitätskonzepts in der Region Stuttgart Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenNetzplantechnik und Zuverlässigkeitsanalyse: Die Integration des Parameters Zuverlässigkeit Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenRoutenzugplanung: Ein Fallbeispiel Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenProjekt-Management - kurz und bündig Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenResin Film Pultrusion: Kosteneffiziente Lösung für eine automatisierte, kontinuierliche Fertigung von CFK-Versteifungsprofilen Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenBerechnung elektrischer Maschinen Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenStrategisches Management von Fahrzeugflotten im öffentlichen Personenverkehr: Begriffe, Ziele, Aufgaben, Methoden Bewertung: 0 von 5 Sternen0 BewertungenAutomatisierung im schienengebundenen Nahverkehr: Funktionen und Nutzen von Communication-Based Train Control (CBTC) Bewertung: 0 von 5 Sternen0 Bewertungen
Rezensionen für Neues verkehrswissenschaftliches Journal NVJ - Ausgabe 8
0 Bewertungen0 Rezensionen
Buchvorschau
Neues verkehrswissenschaftliches Journal NVJ - Ausgabe 8 - Ullrich Martin
Leistungsuntersuchung
1 Einleitung
1.1 Ziel und Aufgabenstellung
Eisenbahnknoten¹ spielen als leistungsbestimmende Elemente eine wichtige Rolle in der Eisenbahninfrastruktur, weil Engpässe meistens in jenen Knoten auftreten, die die Betriebsqualität und Kapazität der Infrastruktur maßgebend vermindern. Wegen z. T. äußerst komplexer Strukturen ist der Aufwand zur Bewertung der Knoten nicht zu unterschätzen. Es ist dazu ein Beschreibungsmodell für die Eisenbahninfrastruktur erforderlich, durch welches komplexe Gleisstrukturen übersichtlich strukturiert und der gesamte Untersuchungsraum zur Ermittlung der Qualitätskenngrößen aufgeteilt werden kann. Die bereits existierenden verschiedenen Modelle zur Beschreibung einer Eisenbahninfrastruktur sind allerdings nur teilweise für Leistungsuntersuchungen geeignet. Um ein neues Beschreibungsmodell für Belegungselemente² im Rahmen des Projekts RePlan zu entwickeln, werden die vorhandenen Eisenbahninfrastrukturmodelle analysiert, einander gegenübergestellt und in Bezug auf die Eignung für den Projektkontext geprüft.
Ebenso existieren bereits eine Reihe von Methoden bzw. Verfahren, die Kenngrößen der Leistungsfähigkeit und Kapazität einer Infrastruktur ermitteln und bewerten. Um einen geeigneten Ansatz speziell zur Bewertung der Bahnhofs- bzw. Knotenkapazität zu entwickeln, werden die möglichen Anwendungsgebiete und Beschränkungen der existierenden Methoden und Verfahren zur Leistungsuntersuchung als Grundlage analysiert. Basierend auf dem entwickelten Beschreibungsmodell der Eisenbahninfrastruktur wird ein Ansatz zur Berechnung der Knotenkapazität³ unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Belegungselementen erarbeitet, auf dessen Grundlage die zu untersuchenden Kenngrößen ermittelt werden. Anhand dieser Kenngrößen stellt sich die Frage, wie die Kapazität und Qualität der zu untersuchenden Knoten bewertet werden können. Zur Beantwortung dieser Frage werden die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Kenngrößen analysiert, um daraus ein geeignetes Bewertungsverfahren für die Knotenkapazität abzuleiten.
1.2 Strukturierung der Dokumentation
In Kapitel 2 werden der derzeitige Forschungsstand bei Leistungsuntersuchungen und Bewertungen für Eisenbahnknoten sowie offene Fragen diskutiert.
Im darauf folgenden Kapitel 2 wird der Ablauf der Projektbearbeitung vorgestellt.
Ein Überblick der Aufgaben bei allgemeingültigen Leistungsuntersuchungen wird in Kapitel 2 schematisch angegeben.
Daran anschließend werden die heute existierenden Modelle für die Beschreibung der Infrastruktur in Bahnhöfen und Knoten und das neu entwickelte Beschreibungsmodell in Kapitel 2 vorgestellt.
Basierend auf diesem neuen Beschreibungsmodell werden neue Berechnungsund Bewertungsverfahren für das mikroskopische Leistungsverhalten entwickelt, die in Kapitel 2 erläutert werden.
Kapitel 2 beschreibt einen neuen Ansatz zur Identifizierung und Priorisierung von Engpässen, die oftmals die Kapazität der Knoten entscheidend beeinträchtigen.
Das Grundkonzept zur softwareunterstützten Umsetzung des im Rahmen des Projekts entwickelten Bewertungsverfahrens und die wichtigen implementierten Funktionalitäten im Programm PULEIV (Programm zur Untersuchung des Leistungsverhaltens) werden in Kapitel 2 dargestellt.
Abschließend werden in Kapitel 2 die aktuellen Forschungsergebnisse und Möglichkeiten zur Weiterentwicklung zusammengefasst.
¹ Betriebsstellen, in denen mindestens zwei Strecken verknüpft sind.
² Ein Belegungselement ist ein gerichteter oder ungerichteter Teil der befahrbaren Infrastruktur.
³ Der im ursprünglichen Projektantrag definierte Begriff „Bahnhofskapazität wird in der gesamten Projektbearbeitung im Sinne einer umfassenderen Anwendbarkeit zum Begriff der „Knotenkapazität
erweitert.
2 Motivation
2.1 Stand der Forschung
Nach jahrzehntelanger Entwicklung der Infrastruktur im spurgeführten Verkehr gibt es in Europa immer weniger reale Möglichkeiten für einen extensiven Neubau von Strecken und Knoten. Die Herausforderung liegt darin, die vorhandene Infrastruktur möglichst intensiv und intelligent zu nutzen und die maximale Auslastung zu erreichen, ohne dabei die Betriebsqualität zu vermindern. Wegen der komplexen Struktur des Eisenbahnnetzes sind Engpassbereiche, die die Kapazität der Eisenbahninfrastruktur sehr stark beeinträchtigen können, nicht vollständig vermeidbar. Solche Engpässe entstehen oftmals in Eisenbahnknoten, die komplexe Gleisstrukturen aufweisen. Neben der Frage, wo die Engpässe in bestehenden Infrastrukturen liegen, ist (über die Aufgabenstellung in diesem Projekt hinaus) auch die Frage nach den Ursachen für diese Engpassbereiche zu klären.
Zur Beantwortung dieser Fragestellungen werden Leistungsuntersuchungen durchgeführt, mit denen bestimmte Kenngrößen für Netzelemente⁴ ermittelt werden. In [FENGLER, 2007] wurde eine einheitliche Methodik zur Untersuchung von Eisenbahnknoten vorgeschlagen, in der die Vorgehensweise der strukturierten Knotenanalyse beschrieben wurde. Bei dieser Methodik werden Knotenuntersuchungen in Leistungsuntersuchungen von Infrastrukturen, Fahrten, verkehrlichen Beziehungen und Betriebsprogrammen unterteilt. Für Infrastrukturen mit komplexen Gleisstrukturen können Simulationsverfahren bei Leistungsuntersuchungen die Realität des Bahnbetriebs abbilden und statistisch gesicherte Ergebnisse liefern. Eine wichtige Voraussetzung für die Engpassanalyse besteht darin, die Infrastruktur vor der Leistungsuntersuchung in hinreichend feine Belegungselemente zu unterteilen, die dann anhand geeigneter Kenngrößen bewertet werden. In [RADTKE, 2008] und [SIEFER, 2010] werden makroskopische und mikroskopische Infrastrukturmodellierungen vorgestellt. Ein Ansatz zur Umwandlung der zwischen mikroskopischen und makroskopischen Infrastrukturmodellen optimierten Fahrpläne für langfristige Planungen und Fahrplansimulationen wurde in [BORNDÖRFER, 2010] entwickelt.
Bei Leistungsuntersuchungen werden verschiedene Kenngrößen für unterschiedliche Anwendungsgebiete bestimmt und zur Bildung geeigneter Indikatoren verwendet. Bei einer mittlerweile allgemein anerkannten Methode wird der optimale Leistungsbereich als Leistungskenngröße aus der Wartezeitfunktion abgeleitet. Dieser Ansatz wurde von Hertel und Ludwig [HERTEL, 1987] für zweigleisige Eisenbahnstrecken entwickelt. In der Diplomarbeit von Bosse [BOSSE, 1995] wurde das Verfahren verbessert und im Zusammenspiel mit Simulationsverfahren angewandt. In der Dissertation [SCHMIDT, 2009] wird eine Weiterentwicklung dieses Ansatzes vorgestellt. Die globale Kenngröße „optimaler Leistungsbereich wird bei Leistungsuntersuchungen als globaler Indikator dafür herangezogen, wie viele Züge sich in einem zu untersuchenden gut ausgelasteten Eisenbahnnetz bewegen sollten, ohne dass die Betriebsqualität signifikant eingeschränkt wird. Neben Leistungskenngrößen dienen Qualitätskenngrößen zur betriebsprogrammabhängigen Qualitätsbeschreibung von Eisenbahnnetzen. Wartezeit und Pünktlichkeitsgrad [DB NETZ AG, 405 (2008)] sind Maßstäbe der Qualitätskenngrößen, mit denen die Qualität des Eisenbahnbetriebs z. B. in vier verschiedenen Stufen bewertet wird. Die wirtschaftliche Kenngröße „Transportimpulsdifferenz
wurde in [OETTING, 2005] entwickelt und bewertet eine Strecke unter betriebswirtschaftlichen