DE1530348B2 - Verfahren zur weg- und zeitabhaengigen regelung der zugfolge in verbindung mit einer zugbeeinflussung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur weg- und zeitabhängigen Regelung der Zugfolge in Verbindung mit einer Zugbeeinflussung, bei der aus Informationen über Weg (Fahrort) und Ist-Geschwindigkeit der beteiligten Züge, die an im voraus festgesetzten Fahrorten ermittelt bzw. dort von den Zügen an Streckengeräte übertragen werden, sowie aus technischen Daten der Züge (Fahrzeuginformation) für Beschleunigung, Auslauf und Verzögerung in Rechengeräten der Streckengeräte Daten für die Regelung der Geschwindigkeit jedes nachfolgenden Zuges errechnet und auf diesen übertragen werden.

Auch moderne Blocksysteme, gleichgültig, ob sie mit einer Zugbeeinflussung ausgerüstet sind oder nicht, haben bei Nahverkehr zwar den Vorteil, eine dichtere Zugfolge bei planmäßigem Betrieb zu ermöglichen, behalten aber den allen Blocksystemen ι anhaftenden Nachteil, daß bei einer Verspätung eines ^ vorausfahrenden Zuges der nächste, u. U. auch der — zweit- oder drittnächste Zug usw. zu einem außerplanmäßigen Halt gezwungen wird. Die Folge ist eine unerwünschte Verlängerung der Zugfolge, eine Verspätung der Züge und ein erhöhter Energieverbrauch.

Diese Nachteile ließen sich durch Hinzunahme einer modernen, sehr leistungsfähigen Zugbeeinflussung an Stelle einer ebenfalls modernen, aber einfacheren Zugbeeinflussung nur ganz unwesentlich verbessern. Bekanntlich weist eine solche moderne, sehr leistungsfähige Zugbeeinflussung an Stelle normaler Blockabschnitte kürzere Blockabschnitte (Kurzblock) auf und/oder verfeinert die Information über den Fahrort durch Verwendung von Informationen aus dem Wegmesser des Fahrzeuges. Bei ihr werden neben Informationen über den Weg auch solche über die Istgeschwindigkeit sowie typische Werte über Beschleunigung, Auslauf und Verzögerung der beteiligten Züge ausgewertet. Das Ergebnis, der Sollwert der Geschwindigkeit, wird auf den betreffenden Zug übertragen. Eine solche Zugbeeinflussung gestattet zwar, daß die Züge dichter aufzurücken vermögen, aber auf die außerplanmäßigen Halte der einzelnen

Züge und auf die Auflösungszeit eines größeren Rückstaus im Vergleich zu einem Blocksystem ohne Zugbeeinflussung vermag sie keinen wesentlichen Einfluß zu nehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren zur weg- und zeitabhängigen Regelung der Zugfolge in Verbindung mit einer Zugbeeinflussung derart zu verbessern, daß bei einer Verspätung des vorausfahrenden Zuges die Geschwindigkeiten der folgenden Züge optimal geregelt werden, d. h., daß weitgehend außerplanmäßige Zwischenhalte, Zeitverluste und unnötiger Energieverbrauch vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an bestimmten, im voraus festgesetzten Fahrorten durch Zeitmeßgeräte immer von neuem an dem jeweils vorausfahrenden und dem nachfolgenden Zug die Abfahrts-, Durchfahrts-, Ankunfts- oder Haltezeit (absolute Zeiten) festgestellt werden, daß daraus in dem jeweiligen Rechengerät die relative Verspätung oder Verfrühung des nachfolgenden gegenüber dem vorausfahrenden Zug (relative Zeiten) ermittelt wird, daß diese relativen Zeiten als weitere Informationen mit den bereits vorhandenen Strecken- und Fahrzeuginformationen in das für die Verarbeitung dieser Informationen erweiterte Rechengerät eingegeben werden, das daraus fortlaufend die für die anzustrebende kürzeste Zugfolgezeit erforderliche Beharrungsgeschwindigkeit des nachfolgenden Zuges unter weitgehender Vermeidung eines nicht planmäßigen Zwischenhalts und unnötigen Energieverbrauchs berechnet, und daß der berechnete Geschwindigkeitswert als Sollwert für die laufende, abschnittsweise Einhaltung der Beharrungsgeschwindigkeit auf den nachfolgenden Zug übertragen wird.

Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß folgendermaßen ergänzbar bzw. ausgestaltbar:

- indem die abschnittsweise Berechnung der Beharrungsgeschwindigkeit nicht nur nach Maßgabe der gegenseitigen Verspätung oder Verfrühung der Züge (relative Zeiten), sondern auch nach der absoluten Verspätung oder Verfrühung eines einzelnen Zuges (absolute Zeit) im Sinne der optimalen Zugfolge und/oder des optimalen Energieverbrauchs durchgeführt wird, und zwar so, daß die Priorität der einen gegenüber der anderen Berechnung nach Maßgabe der verkehrlichen und betrieblichen Erfordernisse entweder selbsttätig oder durch willkürlichen Eingriff .erfolgt;

- indem die absolute Verspätung oder Verfrühung durch Vergleich der an vorausbestimmten Fahrorten gemessenen Abfahrt-, Ankunft- oder Haltezeit mit den entsprechenden planmäßigen Zeiten bestimmt wird;

- indem für die abschnittsweise Berechnung der Beharrungsgeschwindigkeit eines Zuges an Stelle der planmäßigen Abfahrt-, Durchfahrt-, Ankunft- oder/und Haltezeit die im Fahrplan vorgesehenen kürzesten Zeiten als informationstechnische Grundlage verwendet werden;

- indem für die abschnittsweise Berechnung der Beharrungsgeschwindigkeit eines Zuges an Stelle der planmäßigen oder kürzesten Haltezeit die letzte oder von den zwei oder drei letzten der kleinere Zeitbetrag der in der vorausliegenden Station bereits gemessenen Haltezeiten zur Bestimmung der Beharrungsgeschwindigkeit eines oder mehrerer der nächsten Züge verwendet wird.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines Ausführungsbeispieles und der Abb. 1 und 2 erläutert:

Bei jedem Zug mit der Zuglänge I₁ (Abb. 1), der in eine Station II einfährt und dort planmäßig t_h Sekunden anhält, ist vorher an dem Fahrort des Einfahrtsignals (E in Abb. 1) eine Zeitmessung vorzunehmen und ferner durch das führende Triebfahrzeug die augenblickliche Fahrgeschwindigkeit an das mit einem elektronischen Rechner ausgerüstete Strekkengerät zu melden. Das Streckengerät erhält ferner laufend Meldung von der Haltezeit der Züge in der Station und wählt die letzte oder von den zwei oder drei letzten Meldungen den kleineren Zeitbetrag aus. Diese Informationen über Fahrort, Zeit der Vorbeifahrt am Einfahrsignal E, Fahrgeschwindigkeit und Haltezeit sowie die entsprechenden Informationen des nachfolgenden Zuges an einem geeigneten Fahrort werden in den Rechner eingegeben. Im Rechner sind weitere Informationen stets gespeichert: Strekkeninformation, beispielsweise die Abstände in Kilometer der im voraus festgesetzten Fahrorte für die Zeitmessungen, und Fahrzeuginformationen, wie typische Daten der Züge über Anfahrbeschleunigung, Auslaufverzögerung und Bremsverzögerung.

Alle diese Informationen werden unter Berücksichtigung der Forderung nach kürzest möglicher Zugfolge von dem Rechner im Streckengerät ausgewertet, d. h., es wird für den nachfolgenden Zug die dieser Forderung entsprechende Fahrgeschwindigkeit je Fahrabschnitt errechnet. Dieser errechnete Geschwindigkeitswert wird als Sollwert auf den nachfolgenden Zug übertragen.

Die unterschiedlichen in Betracht kommenden Fahrtyerläufe sind zunächst errechnet. Sie sind in -Abb. 1 in einem Weg-Zeit-Diagramm dargestellt. Ausgegangen wird von der bekannten Forderung, daß in demselben Augenblick t_{rm r}, in dem Zug 1 die Station II räumt (Abb. 1 unten rechts), ein nachfolgender Zug sich nicht in einem kleineren Abstand befindet als es der Summe aus Bremsweg s_b> Sicherheitsabstand s_s und Nachrückabschnitt λ entspricht, denn sonst würde er durch Beeinflussung am Vorsignal VE zu früh gebremst. Er soll sich dabei nur wenig vor - VE befinden, damit das Optimum der Zugfolge nicht wesentlich überschritten wird. Dieser Forderung wird für die gesamte, normale Fahrt des nachfolgenden Zuges 2 von der Station I zur Station II dadurch entsprochen, daß der Zug 2 beispielsweise der Fahrschaulinie 60-60 von links nach rechts mit der Beharrungsgeschwindigkeit V = 60 km/h folgt. Zug 2 fährt dabei zur Zeit t_{VE 60}., die unmittelbar auf die Zeit t_{m l} folgt, am Einfahrvorsignal VE vorbei. Durch die normale Fahrschaulinie 60-60 wird zugleich nahezu die günstigste überhaupt mögliche Zugwechselzeit t_w erreicht (Maßstab unten rechts in Abb. 1), die sich vom Beginn der Ausfahrt des Zuges 1 (/„, = 0) bis zur vollzogenen Einfahrt des Zuges 2 (t„, = rd 52 s) erstreckt. Diese Zugwechselzeit bringt, wie oben betont, auch eine günstige Zugfolgezeit mit sich. Wenn Zug 1 nicht zur Zeit t_{rm v}, sondern verspätet die Station II räumt, soll der Lauf von Zug 2 diesem Zustand, sobald er wahrnehmbar geworden ist, selbsttätig soweit wie möglich ebenfalls der Forderung nach günstigster Zugfolgezeit angepaßt werden. Diese Anpassung läßt sich dadurch leicht ausfindig machen, daß man nicht

die relative Verspätung von Zug 1 gegenüber dem Zug 2, sondern, was das gleiche ist, die relative Verfrühung At_rel des Zuges 2 gegenüber Zug 1 (Abb. 1 oben links) vermerkt und als Ausgangspunkt der Überlegung wählt. Die Verfrühung At_rel ist dann gleich Null, wenn Zug 2 planmäßig der Linie 60-60 folgen würde. Dadurch ist der Nullpunkt des Maßstabs At_rel für die relative Verfrühung bestimmt. Beträgt beispielsweise At_rel = 13 s, so muß Zug 2 der Linie 45-45 folgen. Auch hier wird eine günstige Zugwechselzeit t_w — 51 s und entsprechend der niedrigeren Beharrungsgeschwindigkeit ein günstiger Energieverbrauch erreicht. Bei stärkerer Verfrühung, beispielsweise At_rel = 45 s, wird man in derselben Weise verfahren und die Fahrschaulinie für 25 km/h, nämlich 25-25 anwenden. Hier ist die Energieersparnis noch größer. Die Räumungszeit t_m in dem Räumungsabschnitt A₁ der Station I und die Einfahrzeit t_E in dem Einfahrabschnitt E der Station II fällt bei einer Beharrungsgeschwindigkeit von 25 km/h aber unverhältnismäßig groß aus. Diese Fahrweise ist demnach nur bei mäßiger Zugdichte, d. h. bei größerer Zugfolgezeit und entsprechend größerer Zugwechselzeit vorzusehen. Bei kurzer Zugfolge dagegen ist in den Abschnitten R₁ und E_n ein kürzerer Zeitverbleib, d. h. eine größere Räumungsgeschwindigkeit und eine größere Einfahrgeschwindigkeit, beispielsweise 40 km/h oder mehr, zu fordern. Die Energieersparnis ist dabei geringer als oben. In dem Streckengerät ist in Anbetracht dessen u. U. eine Umschaltung für größere Zugfolgezeit, d. h. für entsprechend kleineren Energieverbrauch sowie für kleinere Zugfolgezeit, d. h. entsprechend größeren Energieverbrauch, vorzusehen. An Stelle der Fahrschaulinie 25-25, die in A b b. 1 einfachheitshalber nicht abgebildet ist, ist für den Fall dichter Zugfolge 40-20-40 zu fordern. Dabei ist auch die kleinste Zugwechselzeit t_w = 51s sichergestellt. Man kann in gleichartiger Weise bei dem hier dargestellten Halteabstand bis zu einer relativen Verfrühung von etwa At_Kl = 60 s bis 90 s verfahren. Wenn der Halteabstand größer als der in Abb. 1 gewählte ist, wird nicht die Zeit der verfrühten Abfahrt in Station I, sondern an deren Stelle die Zeit der verfrühten Durchfahrt an einem passenden Fahrort der Strecke, beispielsweise an einer Blockstelle, für die Bestimmung der relativen Verfrühung gewählt. Es können auch beide Fahrorte, und zwar sowohl derjenige der Abfahrt als auch derjenige der Durchfahrt verwendet werden.

Ist die relative Verfrühung größer als beispielsweise 90 s, so müßte Zug 2 in Abb. 1 mit einer Schleichgeschwindigkeit von beispielsweise 10 bis 12 km/h in dem Zwischenabschnitt Zw zwischen dem Räumungsabschnitt A₁ und dem Einfahrabschnitt E₁₁ fahren. Aus dieser Forderung ergibt sich zugleich die Forderung, daß zeitlich vor der Fahrschaulinie für die kleinste Beharrungsgeschwindigkeit V₅₀₁₁₂ = 15 km/h (in A b b. 1 oberhalb der Linie 40-15-40) für die nachfolgenden Züge die Beharrungsgeschwindigkeit V_{soll 2} = 0 km/h zu verlangen ist; Das wirkt sich dann so aus, daß die im Anschluß an ein Halt des Zuges 1 am Einfahrsignal E (das Ende des Zuges Γ ist in Abb. 1 dargestellt) und an die darauffolgende verspätete Einfahrt in die Station II eine Weiterfahrt des aufgerückten Zuges 2 (durch Zug 2' in Bild 1 dargestellt) so lange durch die Information V_soll2 = 0 in dem Zwischenabschnitt Zw gesperrt wird, bis die relative Verfrühung von Zug 2' auf einen Wert At_rel abgesunken ist, der auf der Schaulinie 40-15-40 liegt. Dieser Fall liegt vor, sobald die Spitze des Zuges 2' die Fahrschaulinie 40-15-40 berührt. Das setzt voraus, daß Zug 1' bereits in der Station den Befehl zur Abfahrt erhalten hat. Nun kann Zug 2' nicht mehr am Einfahrsignal, sondern erst in der Station II zum Halten kommen. Hiermit ist gezeigt, daß die selbsttätige Regelung der Zugfolge lückenlos das Gebiet zwischen V= 0 bis zur planmäßigen Beharrungsgeschwindigkeit V = 60 km/h umfaßt.

Durch Vergleich der Zeit der anstehenden Abfahrt von Zug 2 in der Station I mit der fahrplanmäßigen Abfahrtzeit läßt sich auch die absolute Verfrühung oder Verspätung des Zuges 2 ermitteln und für die Fahrzeitregelung nutzbar machen. Bei einer mäßigen absoluten Verspätung (oder Verfrühung) muß dann beispielsweise die Fahrschaulinie 70-70 (oder 50-50) und die Beharrungsgeschwindigkeit V_soll = 70 km/h (oder 50 km/h) verwendet werden. Die Priorität der absoluten gegenüber der relativen Verfrühung oder Verspätung wird in dem Rechner des Streckengerätes durch eine entsprechende Logik nach Maßgabe der betrieblichen Erfordernisse festgelegt. Bei eingetretener Verspätung ist dann zwangläufig ein größerer Energieverbrauch notwendig, um die Planmäßigkeit wieder herzustellen, bei eingetretener Verfrühung wird dagegen von der Möglichkeit der Energieersparnis so weitgehend wie möglich Gebrauch gemacht. Es gilt nun, eine einfache Ausgabe von V_{soll 2} in Abhängigkeit von At_rel für die einzelnen Fahrabschnitte R, Zw und E oder für die entsprechenden Fahrorte vorzusehen. Die unabhängige Veränderliche At_rd wird von einem Zeitwerk geliefert, das durch Zug 1 auf der Höhe des Einfahrsignals E gestartet (Startvermerk in Abb. 2) und während der Vorbeifahrt des Zuges 2 am Ausfahrsignal (A in Abb. 1) der Station I gestoppt wird. Zug 1 meldet bei der Vor- - beifahrt an E auch seine Annäherungsgeschwindigkeit V_anl (Abb. 2 Mitte, beispielsweise 41 km/h), dementsprechend wird in A b b. 2 von der zugehörigen Vergleichsgröße At_{rel v} (in Abb. 2 beispielsweise 39 s) der von dem Zeitwerk gelieferte Betrag At subtrahiert. So ergibt sich At_n, = At_{rel v} — At zu beispielsweise 21 s. Die gemäß Abb. 2 auswertenden Funktionsgeber liefern dann V_soll2 = 35 km/h für den Zwischenabschnitt Zw und V_{soll 2} = 40 km/h für die Abschnitte R und E. Dieses Auswerteverfahren ist auf die Annahme gegründet, daß in der Station stets dieselbe Haltezeit t_h eingehalten wird. _t

Während der Flutstunden ist eine Überschreitung, außerhalb davon eine Unterschreitung möglich. Mit einem besonderen Zeitwerk kann dieser Wert ± At_h fortlaufend ermittelt und jeweils zur Korrektur von At_rel für die nächste Ausgabe von V_soll2 verwendet werden, damit einerseits die nächste Fahrt weitgehend ohne Zwischenbremsung verläuft, andererseits aber die Zugwechselzeit t_w nicht unnötig verlängert wird. Zweckmäßig ist es, von je zwei aufeinanderfolgenden At_h Werten stets den kleineren zu verwenden, um zufällige Haltezeitüberschreitungen von der Auswertung auszuschließen.

Zur weiteren Senkung des Energieverbrauchs wird vorgeschlagen, sobald die festgesetzte Beharrungsge-. schwindigkeit erreicht ist, einen selbsttätigen Auslauf durch Abschalten der Antriebskraft im Triebfahrzeug einzuleiten, und zwar in bekannter Weise nach Maßgabe der von dem Streckengerät übermittelten Informationen über Zielgeschwindigkeit und Zielabstand.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur weg- und zeitabhängigen Regelung der Zugfolge in Verbindung mit einer Zugbeeinflussung, bei der aus Informationen über Weg (Fahrort) und Ist-Geschwindigkeit der beteiligten Züge, die an im voraus festgesetzten Fahrorten ermittelt bzw. dort von den Zügen an Strekkengeräte übertragen werden, sowie aus technisehen Daten der Züge (Fahrzeuginformation) für Beschleunigung, Auslauf und Verzögerung, in Rechengeräten der Streckengeräte Daten für die Regelung der Geschwindigkeit jedes nachfolgenden Zuges errechnet und auf diesen übertragen werden,dadurch gekennzeichnet, daß an bestimmten, im voraus festgesetzten Fahrorten durch Zeitmeßgeräte immer von neuem an dem jeweils vorausfahrenden und dem nachfolgenden Zug die Abfahrts-, Durchfahrts-, Ankunfts- oder Haltezeit (absolute Zeiten) festgestellt werden, daß daraus in dem jeweiligen Rechengerät die relative Verspätung oder Verfrühung des nachfolgenden gegenüber dem vorausfahrenden Zug (relative Zeiten) ermittelt wird, daß diese relativen Zeiten als weitere Informationen mit den bereits vorhandenen Strecken- und Fahrzeuginformationen in das für die Verarbeitung dieser Informationen erweiterte Rechengerät eingegeben werden, das daraus fortlaufend die für die anzustrebende kürzeste Zugfolgezeit erforderliche Beharrungsgeschwindigkeit des nachfolgenden Zuges unter weitgehender Vermeidung eines nicht planmäßigen Zwischenhalts und unnötigen Energieverbrauchs berechnet, und daß der berechnete Geschwindigkeitswert als Sollwert für die laufende, abschnittsweise Einhaltung der Beharrungsgeschwindigkeit auf den nachfolgenden Zug übertragen wird.

2. Verfahren zur weg- und zeitabhängigen Regelung der Zugfolge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abschnittsweise Berechnung der Beharrungsgeschwindigkeit nicht nur nach Maßgabe der gegenseitigen Verspätung oder Verfrühung der Züge (relative Zeiten), sondern auch nach der absoluten Verspätung oder Verfrühung eines einzelnen Zuges (absolute Zeit) im Sinne der optimalen Zugfolge und/oder des optimalen Energieverbrauchs durchgeführt wird, und zwar so, daß die Priorität der einen gegenüber der anderen Berechnung nach Maßgabe der verkehrlichen und betrieblichen Erfordernisse entweder ■'. ' selbsttätig oder durch willkürlichen Eingriff erfolgt.

3. Verfahren zur weg- und zeitabhängigen Regelung der Zugfolge nach den Ansprüchen 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, daß die absolute Verspätung oder Verfrühung durch Vergleich der an vorausbestimmten Fahrorten gemessenen Abfahrt-, Ankunft- oder Haltezeit mit den entsprechenden planmäßigen Zeiten bestimmt wird.

4. Verfahren zur weg- und zeitabhängigen Regelung der Zugfolge nach den Ansprüchen 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß für die abschnittsweise Berechnung der Beharrungsgeschwindigkeit eines Zuges an Stelle der planmäßigen Abfahrt-, Durchfahrt-, Ankunft- oder/und Haltezeit die im Fahrplan vorgesehenen kürzesten Zeiten als informationstechnische Grundlagen verwendet werden.

5. Verfahren zur weg- und zeitabhängigen Regelung der Zugfolge nach den Ansprüchen 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß für die abschnittsweise Berechnung der Beharrungsgeschwindigkeit eines Zuges an Stelle der planmäßigen oder kürzesten Haltezeiten die letzte oder von den zwei oder drei letzten der kleinere Zeitbetrag der in der vorausliegenden Station bereits gemessenen Haltezeiten zur Bestimmung der Beharrungsgeschwindigkeit eines oder mehrerer der nächsten Züge verwendet wird.

6. Verfahren zur weg- und zeitabhängigen Regelung der Zugfolge nach den Ansprüchen 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Senkung des Energieverbrauchs außer der jeweils festgesetzten Beharrungsgeschwindigkeit ein selbsttätiger Auslauf durch Abschalten der Antriebskraft nach Maßgabe der von dem Streckengerät übermittelten Informationen über Zielgeschwindigkeit und Zielabstand angewendet wird.