DE19519755A1 - Verfahren und Einrichtung zur rechnergestützten Projektierung einer Oberleitungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur rechnergestützten Projektierung einer Oberleitungsanlage

Die Projektierung von Oberleitungsanlagen, d. h. die Ermitt­ lung der erforderlichen Anlagedaten aus den erfaßten bzw. bekannten physikalisch-technischen Parametern wurde bisher größtenteils manuell durchgeführt. Lediglich für einzelne kleinere Teilgebiete - z. B. Erstellung der Bespannungspläne - gibt es derzeit rechnergestützte Lösungsansätze (sogenannte Insellösungen). Im bekannten Fall wird aufgrund projektab­ hängiger Eingangsgrößen aus den projektunabhängigen Basis­ daten manuell ein Bespannungsplan erstellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System für die Projektierung von Oberleitungsanlagen zu schaffen, das eine schnelle Reaktion auf Änderungen bei den projektabhängigen Eingangsgrößen und bei der Variation der projektunabhängigen Basisdaten ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Einrichtung nach Anspruch 4 ge­ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 handelt es sich um ein durchgängiges System, in dem aus projektspezifischen physi­ kalisch-technischen Parametern, die als Eingangsgrößen zuge­ führt werden, und aus projektunabhängigen Basisdaten die be­ nötigten Anlagedaten ermittelt werden.

Gemäß Anspruch 4 sind zumindest die projektunabhängigen Basisdaten in einer Datenbank, die in einer Permanent-Spei­ chereinheit installiert ist, abgelegt. Bei der erfindungs­ gemäßen Lösung sind die Eingangsgrößen und die Basisdaten einem Programm-Modul zuführbar, wobei im Programm-Modul die Anlagedaten ermittelt werden.

Die über eine Eingabeeinheit eingegebenen projektabhängigen Eingangsgrößen werden einem Rechner zugeführt. Aufgrund der zugeführten Eingangsgrößen werden vom Rechner unter Berück­ sichtigung der in wenigstens einer Datenbank abgelegten Basisdaten die benötigten Anlagedaten ermittelt. Eine Ände­ rung der Eingangsgrößen bedingt andere Basisdaten und führt somit zu modifizierten Anlagedaten. Eine Variation der Basis­ daten bei unveränderten Eingangsgrößen führt ebenfalls zu Änderungen bei den ermittelten Anlagedaten.

Bei einer Einrichtung gemäß Anspruch 6 ist die interne Orga­ nisation der Programm-Module objektorientiert ausgebildet. Durch die hierarchische Gliederung des Programmaufbaus ist das System grundsätzlich erweiterbar.

Wird das Verfahren mit einer Einrichtung nach Anspruch 7 durchgeführt, so ist dadurch, daß für die projektunabhängigen Basisdaten eine zentrale Datenbank und für jedes Projekt jeweils weitere zentrale Datenbanken vorgesehen sind, sicher­ gestellt, das keine Mehrdeutigkeiten bei der Ermittlung der Projektdaten auftreten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel für die Datenverknüpfung bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren,

Fig. 2 ein Beispiel für die Organisation der Anlagedaten,

Fig. 3 ein Beispiel für die hierarchische Gliederung des Programmaufbaus.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind als statische Ausgangsgrößen für das Projekt Dateien für die Gleislage und die Lage von Bauwerken erforderlich.

Zur Erfassung der Gleislage und für Änderungen in dieser ist ein Eingabemodul vorgesehen.

Die Gleislage wird in einem eigenen Satz Tabellen bereitge­ stellt. Die Speicherung der Oberleitungselemente erfolgt abschnittsweise (Bahnhöfe, freie Strecken). Die Gleislage kann während der Oberleitungs-Projektierung nicht geändert werden. Änderungen der Gleislage bedingen in jedem Fall einen kompletten Durchlauf der Berechnungsmodule (Programm-Module).

Angaben zu Bauwerken sind nur für Objekte mit Einfluß auf die Projektierung, wie Brücken, tragwerkfreie Zonen, Signale usw., notwendig. Für diese Objekte ist abschnittsweise eine gemeinsame Abspeicherung mit der Gleislage vorgesehen, die vor Beginn der Projektierung mit einem entsprechenden Einga­ bemodul gefüllt wird. Bauwerksangaben werden mit der Gleis­ lage verkettet, so daß über das Gleis ein Zugriff auf die Bauwerke möglich ist.

Aus der Gleislage und den Bauwerksdaten werden die Datensätze der Anlagedatei erzeugt. Dazu dienen zum einen die Bespannungsmodule für die Kettenwerke, sowie die Module zur Festlegung der Leitungen. In diesen Modulen wird die geome­ trische Lage aller wesentlichen Objekte in der Oberleitung festgelegt. Für alle erzeugten Objekte werden dabei Daten­ sätze in der zugehörigen Anlagedatei erzeugt und mit den geo­ metrischen Angaben gefüllt. Desweiteren werden die Verknüp­ fungen zwischen den Datensätzen für spätere Zugriffe aufge­ baut.

Nach Festlegen der Anlagengeometrie können die Querprofile an den Maststandorten erfaßt werden. Hierzu ist ein entspre­ chendes Modul vorgesehen, das diese Angaben vorzugsweise im graphischen Dialog aufnimmt und in die Anlagedatei einträgt.

Ausgehend von der Geometrie und den Elementverknüpfungen werden die technischen Parameter der Anlagenelemente bestimmt und die einzusetzenden Elemente aus den Basisdaten ausge­ wählt. Bestimmung der technischen Parameter heißt z. B. Berechnen der Belastungen bzw. Bestimmen von Längen. In den Basisdaten sind die Oberleitungselemente mit ihren techni­ schen Parametern hinterlegt.

Nach Durchlauf aller Berechnungsmodule erhält die Anlagedatei die kompletten Projektierungsdaten, die in der gewünschten Form ausgegeben oder anderweitig aufbereitet werden können.

Für die graphische Darstellung des Lageplans mit Umfeld muß die Anlagengeometrie in verschiedenen Graphikdatenformaten ausgebbar sein, so daß eine gemeinsame Darstellung mit dem jeweils vorhandenen Umfeld (z. B. Bahndämme, Straßen usw.) möglich ist.

Die Gleislage, die zusammen mit den Bauwerken und anderen projektspezifischen Informationen die Eingangsgrößen für das erfindungsgemäße Verfahren bildet, werden für das Gesamtpro­ jekt in einer Gleislagedatei verwaltet. Dabei werden für die Gleislage folgende Elemente erfaßt:

• - Gleistrassen mit Anschlüssen, Koordinatenbereichen und Kilometrierungen
• - Weichen mit Koordinaten und Bauform
• - horizontale Gleiselemente
• - Gleisüberhöhungen
• - relevante Bauwerke mit Standort und Abmessungen

Die benötigten Anlagedaten sind abschnittsweise organisiert. Abschnitte sind Bahnhofsbereiche bzw. die freien Strecken zwischen den Bahnhöfen.

In den Anlagedaten werden die Parameter, die Anordnung sowie die Verknüpfung aller Elemente der Oberleitung erfaßt. Bei der Elementfestlegung bestehen Verbindungen zu den Basis­ daten. Alle Lageangaben sind direkt oder indirekt mit der Gleislage verknüpft. Alle Ausgaben und Darstellungen basieren auf den Inhalten der Anlagedaten.

Wesentliche Elemente der Anlagedaten sind Kettenwerke, Stütz­ punkte, Quertrageinrichtungen sowie Maste und Fundamente. Weiterhin zählen Leitungen sowie Schalter und elektrische Verbindungen dazu.

Im folgenden sind Entwürfe der Datenstrukturen und Datenver­ knüpfungen für die wesentlichen Dateiinhalte der Eingangs­ größen enthalten. Die Trennung der Anlagedaten von der Gleis­ lage wird hinsichtlich des Datenumfangs in getrennten Tabel­ lensätzen vorgenommen. Gleiches gilt für die Bauwerke. Die Anlagedaten sind entsprechend ihres Umfanges für die Bauab­ schnitte zu unterteilen.

Zur Ablage der Gleislage werden in der Gleislagedatei die Strukturen "Gleisachsen", "Gleisknoten" und "Gleiselemente" aufgebaut.

Die Struktur "Gleisachse" bezeichnet den logischen Gleisab­ schnitt zwischen zwei Knoten. Knoten sind dabei Strecken­ enden, Kilometerwechsel oder Kreuzungsweichen.

Die "Gleisknoten" bezeichnen die Enden von Gleisachsen mit ihren Anschlüssen. Die Anzahl der Anschlüsse ist abhängig von der Art der Verknüpfung. Für Streckenenden und Gleisenden ist nur ein Anschluß vorhanden. Bei Gleisanschlüssen (in der Regel bei Kilometerwechseln) enthält eine Gleisverknüpfung zwei Anschlußgleise. Bei Weichen sind drei Anschlußgleise vorhanden.

"Gleiselemente" beschreiben einzelne Gleisabschnitte, ausge­ hend von einem Startpunkt. Startpunkt ist dabei der "Gleis­ knoten" oder der Endpunkt des vorherigen "Gleiselementes". Gleiselemente werden unabhängig voneinander für die horizontale Gleislage, die vertikale Gleislage und die Überhöhungen angegeben. Bei den Gleiselementen wird die Gleiszugehörigkeit sowie ggf. die Zugehörigkeit zu einer Weiche angegeben.

Die Bauwerksdatei enthält Angaben von Bauwerken, welche die Projektierung beeinflussen. Das sind z. B. Brücken, Tunnel, Signale und ähnliches. Die Anbindung für diese Daten ist Kilometrierung der Gleislage und die Lage relativ zum Gleis. In der Bauwerksdatei werden vorzugsweise ebenfalls die Streckenquerprofile an den Maststandorten und die Baugrund­ werte erfaßt.

In der Anlagedatei werden für das Projekt alle Angaben der Oberleitung hinterlegt. Die Anlagedaten enthalten die Geome­ trie der Oberleitung, die Verknüpfungen der Anlagenteile und die Zugriffe der Basisdaten zur Spezifikation der Elemente. Zusätzlich sind alle Zwischenergebnisse,die mehrfach benötigt werden, sowie relevante Nutzerentscheidungen, die nachprüfbar sein müssen, zu hinterlegen. Die Struktur der Anlagedatei, die sich aus der technisch-logischen Verknüpfung der Elemente ergibt, ist in Fig. 2 dargestellt.

Für die einzelnen Objekte sind jeweils Datensätze in der Anlagedatei vorgesehen, wobei im Bedarfsfall für die Elemente noch feinere Unterteilungen vorgenommen werden können.

Die Reihenfolge bei der folgenden Satzstrukturbeschreibung ist willkürlich und steht in keinem Zusammenhang zum logi­ schen Zusammenhang.

Der Mastdatensatz wird im Zuge der Bespannung der Strecke erzeugt. Über die Mastdatensätze erfolgt die Verknüpfung zu allen angebauten Objekten sowie die Verknüpfung zwischen diesen. Enthalten ist die Mastbezeichnung, die absoluten Koordinaten sowie die relativen Koordinaten zum Gleis bzw. zur Gleistrasse. Für Maste mit Aufsatz (Winkelmaste) wird eine zusätzliche Datenstruktur vorgehalten.

Bei den Fundamenten besteht nur die Verknüpfung zum Mast­ datensatz. Diese kann direkt oder über den Mastanker bei der Ausführung als Ankerfundament erfolgen.

Der Bespannungspunkt beschreibt die Lage von Kettenwerks­ stützpunkten absolut und relativ zum Gleis. Über den Bespan­ nungspunkt wird die Verbindung aller Elemente zur Gleislage direkt oder indirekt hergestellt. Über die Art des Stützpunk­ tes ist der Zugriff vom Bespannungspunkt bis zum zugehörigen Tragmast möglich. Die Verknüpfung zur Schaltung wird über das Kettenwerk aufgebaut.

Als Trageinrichtung des Kettenwerks sind Rohrschwenkausleger bzw. Stützpunkte im Quertragwerk vorgesehen. Stützpunkte im Quertragwerk verknüpfen die Bespannungspunkte mit dem Quer­ tragwerk. Rohrschwenkausleger können direkt oder auch über eine zusätzliche Quertrageinrichtung (mehrgleisiger Ausleger) mit dem Mast verknüpft sein.

Neben dem Rohrschwenkausleger am Einzelmast, der selbst als Quertrageinrichtung ansehbar ist, sind weiterhin Quertrag­ werke und mehrgleisige Ausleger vorgesehen. Hier sind weitere Bauweisen möglich (Joche, Spanndrahtaufhängung).

Über das Kettenwerk wird die Verknüpfung der Bespannungs­ punkte zur elektrischen Schaltung hergestellt, wobei eine weitere Aufschlüsselung des Kettenwerks bzw. der Hänger und elektrischen Verbinder im Kettenwerk vorteilhaft ist.

Für die Organisation der schaltungstechnischen Baugruppen und die Verbindung zu den anderen Elementen der Oberleitung die­ nen die Satzstrukturen Schaltgruppe und Schaltgruppenab­ schnitt. Als Baugruppen bezüglich der Schaltung der Oberlei­ tung sind zumindest Schalter und Schalterquerleitungen vorge­ sehen. Diese Strukturen beschreiben selbst keine Baugruppen.

Bahnenergieleitungen sind Speise- und Verstärkungsleitungen, die entsprechend ihrer Funktion über die Schaltung und ihre Trageinrichtungen mit den anderen Oberleitungsbaugruppen ver­ knüpft sind.

Unter Umfeld der Trasse (Fig. 1) sind Elemente zu verstehen, die informativ in den Lageplänen mit dargestellt werden, je­ doch keinen Einfluß auf die Projektierung haben (z. B. Grund­ stücksgrenze) oder die für die Projektierung in spezieller Form vorliegen müssen, jedoch nicht als Symbole dargestellt werden (z. B. Böschungen, Brücken). Für diese Elemente sind keine eigenen Datenstrukturen vorgesehen. Die Angaben liegen in der Regel als graphische Darstellungen vor und sollten in der Ausgabe der Lagepläne mitdargestellt werden.

In den Basisdaten (Fig. 1) werden projektunabhängige und wie­ derverwendbare Daten hinterlegt. Das sind zum einen Verfah­ renswerte und Regelkriterien sowie Angaben zu den einsetz­ baren Baugruppen. Die Basisdaten werden als Datenbanktabellen in einem relationalen oder objektorientierten Datenbanksystem erfaßt und gesammelt.

Regelwerte sind Angaben, die anlagen- und baugruppenunabhän­ gig festgelegt sind und von mehreren Modulen für das gleiche Projekt benutzt werden. Hierzu zählen z. B. Querschnitte und Masten der eingesetzten Seile, Windgeschwindigkeiten sowie Stromabnehmerprofile und kundenspezifische Angaben (z. B. Sicherheitsfaktoren). Regelbauweisen (z. B. Nachspannungen für verschiedene Oberleitungen) sollten ebenfalls in diesen Basiswerten erfaßt sein.

Unter Baugruppen werden Objekte verstanden, die technische Eigenschaften besitzen und die funktional geordnet werden können und zusammenfaßbar sind.

Die Baugruppen sind damit durch ihre logische Funktion, ihre technischen Eigenschaften sowie durch die Anschlußbedingungen und die Verwendungsmerkmale charakterisiert.

Am Beispiel der Kettenwerkselemente wird nachfolgend anhand von Fig. 3 die objektorientierte Organisation der Programm- Module erläutert.

Aufgrund der hierarchischen Struktur der Programm-Module werden die Eigenschaften der Kettenwerkselemente von oben nach unten, d. h. vom allgemeinen zum speziellen, formuliert.

Das Kettenwerkselement vereint hierbei die Eigenschaft, daß alle von dieser Klasse abgeleiteten Elemente zu einem Ketten­ werk gehören und innerhalb des Kettenwerks eine bestimmte Reihung haben.

Das Element Kettenwerkspunkt erbt die Eigenschaft des Ketten­ werkselements und beschreibt eine geometrische Position sowie einen Befestigungspunkt im Kettenwerk.

Das Element Bespannungspunkt bzw. Kettenwerksverankerung erbt jeweils die Eigenschaft des Kettenwerkspunkts und beschreibt die Eigenschaften (Art, Parameter) eines Stützpunkts bzw. einer konkreten Kettenwerksverankerung.

Das elektrische Kettenwerkselement erbt die Eigenschaften des Kettenwerkselements und beinhaltet elektrische Informationen. Alle vom elektrischen Kettenwerkselement abgeleiteten Klassen dienen der Erstellung von Schalt- und Schaltgruppenplänen.

Das Element Streckentrenner bzw. Kettenwerksverbinder erbt die Eigenschaften des elektrischen Kettenwerkselements und beinhaltet die Art und Parameter eines konkreten Strecken­ trenners bzw. eines konkreten Kettenwerksverbinders.

Claims (7)

1. Verfahren zur rechnergestützten Projektierung einer Ober­ leitungsanlage, wobei dem Rechner projektabhängige Eingangs­ größen sowie projektunabhängige Basisdaten zugeführt werden und daraus die benötigten Anlagedaten ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegebenheiten der zu planenden Strecke und/oder die Festlegungen zum System im Projekt als Eingangsgrößen dienen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisdaten Verfahrensdaten und Baugruppendaten umfassen.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung wenigstens jeweils eine Eingabeeinheit, eine Permanent-Speichereinheit, einen Rechner sowie eine Ausgabeeinheit umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanent-Speichereinheit wenigstens eine Datenbank enthält und daß im Rechner wenigstens ein Programm-Modul arbeitet, wobei dem Programm-Modul die Eingangsgrößen und die Basisdaten zuführbar sind und im Programm-Modul die Anlagedaten ermittelt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Programm-Modulen die Eingangsgrößen und die Basisdaten wenigstens einem der Programm-Module zuführbar sind und die ermittelten Anlagedaten auch weiteren Programm- Modulen zur Verfügung gestellt werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die interne Organisation der Programm-Module objekt­ orientiert ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanent-Speichereinheit eine zentrale Datenbank für die projektunabhängigen Basisdaten sowie für jedes Projekt eine zentrale Datenbank für die projektabhängigen Anlagedaten umfaßt, wobei alle Programm-Module auf die zentrale Datenbank für die projektabhängigen Anlagedaten zugreifen.