Title:
Method for planning and operating a railway system based on a formal description of the track network
Kind Code:
B1
Abstract:
Abstract of EP0796778
The method involves design and administration of the installation, and planning of control and safety systems, aided by a data processor with support from a stored formal representation of the track topology by double-vertex graphs. In the track diagram, edges (k1-k3) join the vertices (p0-p3,q0-q5) of individual graphs, only a dead-end (1) being represented with no edge. Simple track sections (2) are represented by single edges, sets of points (3,4) by double edges, and a complex scissors crossing (5) as depicted, no more than two edges meeting at any vertex.


Inventors:
Montigel, Dr. Markus (Cumberlandstrasse 115/24, Wien, 1140, AT)
Application Number:
EP19960104495
Publication Date:
09/23/1998
Filing Date:
03/21/1996
Assignee:
ALCATEL ALSTHOM COMPAGNIE GENERALE D'ELECTRICITE (54, rue La Boétie, Paris, 75008, FR)
International Classes:
B61L21/00; (IPC1-7): B61L21/00
European Classes:
B61L21/00
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Other References:
SIGNAL + DRAHT, Bd. 85, Nr. 5, 1.Mai 1993, HAMBURG DE, Seiten 166-169, XP000413530 DANNENBERG H: "ANWENDUNG VON SIMULATIONSMODELLEN FUR FLANUNGS- UND STEUERUNGSPROBLEME IM EISENBAHNBETRIEB"
Attorney, Agent or Firm:
Pechhold, Dipl. Eberhard -Phys (Alcatel Alsthom Intellectual Property Department, Postfach 30 09 29, Stuttgart, 70449, DE)
Claims:
1. Method of designing and of administering the installations and of designing, controlling and securing the operation of a railway system with the aid of a data processing installation in which the rail topology is formally displayed and stored by means of so-called double-vertex graphs, and individual crack elements (1...5) are defined by subsets of such double-vertex graphs, and in which possible routes of travel are located as sequences of edges (k1...k3) of the double-vertex graphs reproducing the track network by means of search programs which utilize the stored display, characterized in that the vertices (p0...p3; q0...q5) or edges (k1...k3) of the double-vertex graphs are assigned speed data which provided they are not respecified are calculated from speeds which are assigned to vertices or edges which are in each case travelled beforehand in accordance with the topologically possible directions of travel and in that said calculated speed data are used recursively or iteratively to specify the maximum speeds applicable in the system.

2. Method according to Claim 1, characterized in that the speed data are assigned to the vertices or edges of the graphs in the form of a list of data tuples which, in addition to the designation of the respective preceding vortex or the respective preceding edge, contain the applicable maximum speed, the target speed at the next signalling point and a value representing the maximum possible delay.

3. Method according to Claim 1 or 2 characterized in that the speed data are calculated from those of the preceding vertex or of the preceding edge in a once-off process prior to putting the railway system into operation.

4. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the speed data are calculated from those of the preceding vertex or of the preceding edge during the operation of the railway system and the respective current system state is taken into account in the calculation.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus einem Aufsatz von M. Montigel mit dem Titel "Formal Representation of Track Topologies by Double Vertex Graphs" in JVT Bericht 92 des Instituts für Verkehrsplanung, Transporttechnik, Straßen- und Eisenbahnbau, ETH Zürich, 1992 bekannt.

Die Darstellung der Gleistopologie mit Doppelpunktgraphen hat gegenüber einer Darstellung mit einfachen, gerichteten Graphen den Vorteil, daß keine unnatürliche Auszeichnung einer Fahrtrichtung erfolgt (was bei Gleisdreiecken und Wendeschleifen zu Problemen führt) und daß topologische Besonderheiten von Gleiselementen besser berücksichtigt werden können. Beispielsweise sind hier Spitzkehren auf Weichen von vornherein nicht möglich und brauchen nicht extra ausgeschlossen werden.

Die im obigen Aufsatz offenbarte formale Darstellung enthält noch kein Konzept für die Berücksichtigung des Geschwindigkeitsbegriffes, der von der Gleistopologie abhängig ist und zum sicheren Fahrbetrieb in dem jeweiligen Gleisnetz in die Steuerung einbezogen werden muß.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Geschwindigkeitsbegriff in das eingangs genannte Verfahren zu integrieren und damit die Möglichkeit zu schaffen, auch Geschwindigkeitsvorgaben bei der Steuerung und Sicherung des die Gleistopologie benutzenden Eisenbahnsystems ohne größeren zusätzlichen Aufwand berücksichtigen zu können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist dabei darin zu sehen, daß die Repräsentation des Gleisnetzes einschließlich der Geschwindigkeitsfaktoren den topologischen Eigenschaften eines solchen Systems optimal angepaßt und dennoch aus einfachen, formal leicht behandelbaren Grundkonstrukten aufgebaut ist. Die Darstellung ist allgemein und erlaubt die Anpassung an system- und länderspezifische Vorschriften.

Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung geben die Unteransprüche 2 bis 4 wieder. Hierbei sieht Anspruch 2 die Berechnung und Zuordnung der Geschwindigkeitsdaten zu den Punkten oder Kanten in Form von Datentupeln vor, die neben Geschwindigkeitswerten auch das Geschwindigkeitsreduktionspotential eines Gleisabschnitts enthalten können. Gemäß Anspruch 3 erfolgt dies innerhalb eines besonderen Prozesses, vor Inbetriebnahme des Systems. Anspruch 4, dagegen, sieht eine Berechnung und Zuordnung von Geschwindigkeitsdaten während des laufenden Betriebes des Systems vor, wobei der aktuelle Zustand des Systems bei der Berechnung berücksichtigt werden kann.

Anhand zweier Figuren und eines Berechnungsbeispiels soll nun das Verfahren nach der Erfindung eingehend beschrieben werden.

Fig 1
zeigt die Darstellung eines Gleisnetzes mit Doppelpunktgraphen.
Fig 2
zeigt einen als Doppelpunktgraph dargestellten Ausschnitt eines Gleisnetzes mit Bezeichnungen und Elementklassen.

In Fig 1 ist ein einfaches Gleisnetz mit Doppelpunktgraphen dargestellt. Punkte p0...p3, q0...q5 sind Punkte einzelner Graphen. Verbindungslinien k1...k3 heißen Kanten. Einzelne Gleiselemente werden durch einen oder mehrere Punkte und meist eine oder zwei Kanten eines Graphen wiedergegeben. Lediglich ein Gleisendpunkt 1 wird ohne eine Kante dargestellt. Für die Bewegung in diesem Gleisnetz gilt die für Doppelpunktgraphen allgemeine Vorschrift, daß von einem Punkt p0 eines Graphen immer zunächst zum gekoppelten Punkt p1 des Graphen gegangen werden muß, bevor eine Kante k1 benützt wird, um zu einem anderen Punkt zu gelangen. Somit ist immer eine Bewegungsrichtung vorgegeben, die auf der aktuellen Bewegungsrichtung beruht.

Das mit 2 bezeichnete, eingekreiste, aus zwei durch eine Kante verbundenen Punkten bestehende Element stellt einen Gleisabschnitt dar, die mit 3 und 4 bezeichneten Elemente sind Weichen und das mit 5 bezeichnete, komplexeste Element ist eine Doppel-Kreuzweiche. Von keinem Punkt eines Graphen gehen mehr als zwei Kanten aus. Die Darstellung eines Gleisnetzes entsprechend Fig 1 in der Datenverarbeitungsanlage ist als Datentabelle möglich.

Fig 2 zeigt an einer einfachen Gleistopologie (Ausweichgleis) die zur Darstellung mittels Doppelpunktgraphen in einer Datenverarbeitungsanlage erforderlichen Objektbezeichnungen (Klassen).

  • "end" bedeutet hier einen Punkt eines Doppelpunktgraphen,
  • "edg" eine Kante eines Doppelpunktgraphen,
  • "blo" stellt einen Blockpunkt und damit einen Übergang zu einer benachbarten Gleistopologie dar,
  • "ele" ist die Nummer des Gleiselements,
  • "msi" weist einen Punkt als Hauptsignalstandort aus,
  • "prs" als Standort eines Vorsignals.

    Entsprechend ihrer jeweiligen Klasse sind den einzelnen Objekten in der Datenverarbeitungsanlage Datensätze zugeordnet, die bei der Suche nach einer möglichen und zulässigen Fahrstraße der Reihe nach abgearbeitet und auf ihre Zulässigkeit hin geprüft werden.

    Diese Daten gehen aus einer nachfolgend als Beispiel wiedergegebenen Liste hervor, die Daten aller Objekte, die für eine Fahrt - hier von einem Hauptsignal msi 0132 in Fig 2 zum Hauptsignal msi 0126 - von Bedeutung sind, enthält. Der Geschwindigkeitsbegriff ist hier jeweils den zu benutzenden Kanten in Form von Datentupeln (durch spitze Klammern gekennzeichnet) zugeordnet. So enthalten die Daten für Kanten (siehe Kantendefinition edg) neben der jeweiligen Nummer der Kante, der Nummern der sie begrenzenden Punkte, und einer Elementnummer, eine maximal gültige Geschwindigkeit (max-speed-valid) und das für die beiden Fortbewegungsrichtungen gültige maximale Geschwindigkeitsreduktionspotential (speed-red-capa), das z.B. von der Gleisabschnittslänge und von der Streckenneigung abhängt. Dieses Geschwindigkeitsreduktionspotential ermöglicht es, ausgehend von einer aktuell eingestellten Geschwindigkeit, vorauszuberechnen, wie hoch die Geschwindigkeit an einem vorausliegenden Streckenpunkt bei größtmöglichem Bremseinsatz noch maximal sein kann, und davon abhängig zu entscheiden, ob ein bestimmter Geschwindigkeitsbegriff an einem vorhergehenden Signal eingestellt werden darf. In einem nachfolgend wiedergegebenen Beispiel (siehe Abschnitte "Tupel mit Geschwindigkeitsdaten" und, "Anwendung: Bestimmung eines erlaubten Fahrbegriffs") ist eine solche Berechnung im einzelnen wiedergegeben.