EP2186707A1 - Verfahren zur Ermittlung einer optimalen Migration - Google Patents

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EP2186707A1
EP2186707A1 EP09014337A EP09014337A EP2186707A1 EP 2186707 A1 EP2186707 A1 EP 2186707A1 EP 09014337 A EP09014337 A EP 09014337A EP 09014337 A EP09014337 A EP 09014337A EP 2186707 A1 EP2186707 A1 EP 2186707A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
migration
section
technical equipment
sections
equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09014337A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Lackhove
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of EP2186707A1 publication Critical patent/EP2186707A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/30—Trackside multiple control systems, e.g. switch-over between different systems
    • B61L27/37—Migration, e.g. parallel installations running simultaneously

Definitions

  • the invention relates to a method for determining an optimal migration from an initial technical equipment state to a final technical equipment state of a vehicle-traveled route corridor, wherein a technical equipment state represents the amount of all route system technical equipment systems, and the equipment initial state is the one on the route corridor existing technical equipment systems and the final stage of the technical equipment represents at least the equipment to be installed along the route corridor.
  • ERTMS European Rail Traffic Management System
  • ETCS European Train Control System
  • route corridors which represent important traffic routes.
  • route corridors are chosen transnationally, so that a rail vehicle must be equipped with the current train control techniques of the countries through which the corridor leads.
  • the aim now is to convert such a complete route corridor to the new uniform system without interrupting ongoing operations.
  • the article describes this in terms of the corridor that leads from Rotterdam to Genoa. It states in particular that a migration strategy must be in place both for the expansion and the dismantling of superfluous infrastructures, which is optimal both from a technical and economic point of view. Because in the long run, it makes no sense to continue to operate parts of the route corridor with the legacy system. As a result, full migration of the new Europe-wide train control system can only be gradual.
  • the route corridor to be migrated is first subdivided into at least two sections, with the subdivision of the route corridor taking place in sections, advantageously as a function of topological events such as national and state borders.
  • the railway vehicles traveling on the route corridor are considered.
  • Each section is assigned the vehicles that drive the section concerned exclusively. If a vehicle is assigned to several sections, this means that such a vehicle can drive on several sections.
  • the next step is the determination of a migration scenario.
  • the individual sections of the route corridor and, if appropriate, the vehicles belonging to the respective sections are successively migrated, so that after completion of all necessary migration steps the route corridor has the desired final equipment state.
  • a migration step of a section can understanding that a technical equipment system will be added to the section or an existing technical equipment system will be removed from the section.
  • it is necessary that, after the completion of the migration step, the vehicles covered by the section are technically still able to travel on them, ie that the technical equipment systems on the vehicles interact with those present in the section concerned. This requirement arises from the fact that it must be ensured throughout the migration that the vehicles can continue to drive on the appropriate section unhindered.
  • the order in which the sections are migrated one after the other is freely selectable.
  • the determination of such a migration scenario mentioned above is repeated by always choosing a different sequence of migration of the sections, resulting in a variety of migration scenarios.
  • These migration scenarios differ in each migration step in the respective technical equipment state.
  • the optimal scenario is selected from the large number of migration scenarios, which is most suitable for carrying out the migration of the route corridor.
  • the determination can also be made advantageously in terms of economic aspects or temporal aspects, as well as in terms of technical equipment level.
  • the route corridor to be migrated is a track and the corresponding vehicles rail vehicles, the technical equipment systems are part of a Eisenbahnleit- and security technology.
  • the method can be used to simulate the migration of a route corridor that runs through several states to the desired ERTMS and to determine the optimal migration strategy.
  • the order of sequential migration of the sections can be determined by assigning appropriate priorities, e.g. result from economic or technical point of view. Several sections can be assigned the same priorities. This can reduce the number of possible migration scenarios.
  • each node of the directed graph represents a technical equipment state of the route corridor, wherein each edge from one node to a next following node represents the migration step of a section.
  • Such a migration scenario is completed when the last node (end node) has the desired final technical equipment state.
  • Such a directed graph may be, for example, a Petri net.
  • FIG. 1 a is a schematic representation of a route corridor 1, which is divided into three sections A1, A2 and A3.
  • the A-1 train protection system is installed in section A1, which may be the Danish train protection system ZUB 123, for example.
  • a system B installed, which may be, for example, the German train protection system INDUSI / LZB.
  • route corridor 1 could extend from Denmark to Austria, so that section A1 lies in Denmark, section A2 in Germany and section A3 in Austria.
  • FIG. 1 It can be seen that in section A1 only the vehicle F1 drives, the vehicle F1 being equipped with the system A on the train side, so that the train-side system A and the track-side system A of the section A1 interact and a train protection is carried out in this area can.
  • the second vehicle F2 is designed to travel in the two sections A2 and A3.
  • the vehicle F2 is equipped with the train protection system B on the vehicle side, so that it interacts with the trackside installed system B in section A2 and A3 for the purpose of train control.
  • section A2 is Germany and section A3 is Austria, the fact is that the vehicle F2 cross-borders and so on interoperability must be guaranteed.
  • the aim is now to equip the entire route corridor 1 with the train control system C, which may be, for example, the European European Train Control System (ETCS).
  • ECS European European Train Control System
  • both on the trackside as well as on the vehicle appropriate conversion measures must be made, so that a cross-border rail transport is possible.
  • FIG. 1b Full migration to system C is in FIG. 1b shown.
  • the following describes the determination of a migration scenario with the following invention.
  • the individual sections as well as the vehicles connected to the sections are migrated sequentially, that is successively, until the new system C is completely installed.
  • section A1 is migrated, so that in addition to the already existing system A, the system C is additionally installed on the line.
  • the belonging to the section A1 vehicle F1 can continue to drive the route, although it is not yet equipped with the system C, since system A is still installed on the track and active.
  • a migration of section A1 is incomplete since the dismantling of system A has not yet taken place.
  • Such a deconstruction can take place only when the vehicle F1 is equipped with the system C on the vehicle side.
  • the system A in section A1 becomes superfluous and can be removed from the corresponding section in a second migration step, wherein it is important to note that there are no other vehicles that are in section A1 to the system A are reliant. This is the case here.
  • the section A1 After two migration steps, the section A1 would have been completely migrated to the system C, as in FIG. 1b is shown.
  • the section A2 is now on the system C migrated, with a demolition of the old system can not be done here because the vehicle F2 is equipped only with the system B. Only when the vehicle F2 is equipped with the system C, could at least be a trackside dismantling of the system B in section A2.
  • the system B installed on the vehicle F2 can not yet be removed from the rail vehicle because only the system B is present in the section A3. In this respect, the vehicle F2 still needs the system B in order to be able to drive on the section A3.
  • the system B can now be dismantled on the vehicle F2 and the new system C exclusively installed, since in both sections, which are traveled by the vehicle F2, the corresponding System is present.
  • boundary conditions of the migration can be considered, for example, that only on-board or trackside dual equipment should be provided.
  • an appropriate prioritization of the sections can also be achieved that a certain Sequence of migration of the sections should be adhered to.
  • a migration scenario Upon completion of a determination of such a migration scenario, other migration scenarios are created with different sequences of migration or different strategies. For example, it is conceivable that the first migration scenario envisages only dual equipment on-board, while the second migration scenario envisages only dual-track equipment. In a third migration scenario, both a trackside and a vehicle-side dual equipment could then be provided, so that ultimately results in three different migration scenarios for each selected order. If the sequences of the sequential migration are changed, a large number of migration scenarios result, from which the optimal migration can be determined at the end. This can be done, for example, in terms of economic or technical aspects.
  • the multiplicity of migration scenarios can be represented advantageously in a Petri net, as shown in part in FIG. 2 is shown.
  • the initial node N1 represents the technical equipment initial state of the complete route corridor. Starting from the starting node N1, the technical equipment status of the route corridor is changed by means of a migration E1 of a section, which is then represented by the node N2. By further migration of a section, what in FIG. 2 is represented by the edge E2, the final state N3 is reached at which the migration is completed. Starting from N3 to the root node N1, this would be a complete migration scenario, represented by this type of representation.
  • a further migration scenario could result from the fact that in node N2, which represents a certain equipment state of the route corridor, a migration of a section is carried out, which in figure 2 denoted by E3 and leading to the equipment state of the node N4. This would then be a second migration scenario M2, which at least partially coincides with the first migration scenario M1.
  • the various migration scenarios that resulted from the step-by-step migration of the individual sections can be mapped in such a mathematically correct model. Based on this, it is now possible to determine those final states in which at least one section is still equipped with an old system, although this is not required by any vehicle. If such an end node was found, then this is a migration scenario, which does not make much sense for the present case and can be deleted from the large number of migration scenarios. In the Petri net in FIG. 2 this would be done by deleting the end node and then recursively dropping each additional node that only leads to that deleted end node. As a result, the complexity of the network can be significantly reduced and thus limited to the exclusively meaningful migration scenarios.
  • the division into categories can take place for each node, so that each node belongs to a category.
  • the migration process is no longer seen as an undifferentiated process, but there is a subdivision into phases.
  • the whole process can be completely automated, so that no intervention is necessary by hand.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer optimalen Migration von einem technischen Ausrüstungs-Anfangszustand zu einem technischen Ausrüstungs-Endzustand eines von Fahrzeugen befahrenen Streckenkorridors, wobei ein technischer Ausrüstungszustand die Menge aller technischen Ausrüstungssysteme des Streckenkorridors darstellt, und der Ausrüstungs-Anfangszustand die an dem Streckenkorridor vorhandenen technischen Ausrüstungssystem und der technische Ausrüstungs-Endzustand zumindest die an dem Streckenkorridor zu installierenden Ausrüstungssysteme darstellt, gekennzeichnet durch die Schritte: - Unterteilen des zu migrierenden Streckenkorridors in mindestens zwei Abschnitte, - Zuweisen mindestens eines Fahrzeuges zu einem oder mehreren zusammenhängenden Abschnitten des Streckenkorridors, - Ermitteln eines Migrationsszenarios durch sequentielle Migration der Abschnitte zu einem für den jeweiligen Abschnitt nächstmöglichen technischen Ausrüstungszustand, bis die Migration vollständig abgeschlossen und der technische Ausrüstungs-Endzustand des zu migrierenden Streckenkorridors erreicht ist, wobei nach der Migration eines Abschnitts die technischen Ausrüstungssysteme des jeweiligen Abschnitts mit den technischen Ausrüstungssystemen der den jeweiligen Abschnitt betreffenden Fahrzeuge zusammenwirken, - Wiederholen des vorhergehenden Schrittes mit unterschiedlichen Reihenfolgen der sequentiellen Migration der Abschnitte und Ermitteln einer Vielzahl von unterschiedlichen Migrationsszenarien, und - Ermitteln einer optimalen Migration aus der Vielzahl von ermittelten Migrationsszenarien.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer optimalen Migration von einem technischen Ausrüstungs-Anfangszustand zu einem technischen Ausrüstungs-Endzustand eines von Fahrzeugen befahrenen Streckenkorridors, wobei ein technischer Ausrüstungszustand die Menge aller technischen Ausrüstungssysteme des Streckenkorridors darstellt, und der Ausrüstungs-Anfangszustand die an dem Streckenkorridor vorhandenen technischen Ausrüstungssysteme und der technische Ausrüstungs-Endzustand zumindest die an dem Streckenkorridor zu installierenden Ausrüstungssysteme darstellt.
  • Die Anforderungen an die Mobilität und Flexibilität im Personen- und Güterverkehr nehmen stetig zu. Im Personenverkehr lässt sich das unter anderem darauf zurückführen, dass sich ein immer weiter zunehmendes Umweltbewusstsein in der Gesellschaft etabliert sowie die Tatsache, dass mit steigenden Energiekosten der Verkehr auf der Schiene zu einer echten Alternative wird. Durch die zunehmende Anzahl von zu transportierenden Gütern ist auch in den letzten Jahren im Güterverkehr der Trend zu beobachten, dass der Markt mehr Gütertransporte auf die Schiene verlagern will. Insbesondere im Zusammenhang mit dem grenzüberschreitenden Dienstleistungs- und Güterverkehr innerhalb der Europäischen Gemeinschaft ist es für die betreffenden Verkehrsunternehmen notwendig, dass ein länderüberschreitender Schienenverkehr problemlos möglich ist.
  • Die Anforderungen an die so genannte Interoperabilität, d.h. der grenzüberschreitende Personen- und Güterverkehr, sind sehr hoch. So muss unter anderem gewährleistet werden, dass ein Schienenfahrzeug mit den entsprechenden Eisenbahnleit- und Sicherungstechniken des jeweiligen Landes zusammenarbeitet bzw. zusammenwirkt, damit ein Befahren des ausländischen Schienennetzes unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit möglich wird. Dies führt heutzutage dazu, dass die entsprechenden Schienenfahrzeuge mit zweierlei Ausrüstungssystemen versehen sein müssen, was zusätzliche Kosten verursacht. Ist das Schienenfahrzeug nicht in der Lage, mit den Eisenbahnleit- und Sicherungssystemen des ausländischen Schienennetzes zusammenwirken, so ist ein Verladen der zu transportierenden Güter auf ein entsprechend damit ausgerüstetes Schienenfahrzeug notwendig, was ebenfalls zu erhöhten Kosten bei dem Transport verursacht. Aufgrund diese Unflexibilität des Systems Schiene im Hinblick auf die Interoperabilität werden auch heute noch viele Güter auf der Straße transportiert, was eine umwelttechnische und ökonomische Belastung darstellt.
  • Von dem Verband der Europäischen Eisenbahnindustrie (UNIFE) wurde das ERTMS (European Rail Traffic Management System) entwickelt, das zukünftig das System für Management und Steuerung des Eisenbahnverkehrs innerhalb der Europäischen Gemeinschaft darstellen und somit ein transeuropäisches Schienennetz gewährleisten soll. Einer der Hauptkomponenten des ERTMS ist das ETCS (European Train Control System), welches innerhalb des transeuropäischen Schienennetzes die Funktion der Zugsicherung realisieren soll. Dazu ist es notwendig, dass die unterschiedlichen Zugsicherungssysteme der einzelnen Länder auf das neue ETCS umgerüstet werden, so dass ein problemloser länderübergreifender Schienenverkehr möglich wird. Bei der europaweiten Einführung des ERTMS ergibt sich jedoch das Problem, dass während der Umbaumaßnahmen bzw. Installation des ETCS die betreffenden Strecken für die Zeit der Umbaumaßnahmen nicht stillgelegt werden können. Vielmehr ist es notwendig, dass der Übergang von den unterschiedlichen Systemen zu einem einheitlichen System während des laufenden Betriebs erfolgt, ohne dass der Eisenbahnverkehr dabei wesentlich gestört wird.
  • In Wendel, Stefan: Korridor Rotterdam - Genua, Deine Bahn, 6/2008 wird beschrieben, dass die Migration, d.h. die Ersetzung des alten Systems durch das europaweite neue System, zunächst einmal an sogenannten Streckenkorridoren erfolgt, die wichtige Verkehrsstrecken darstellen. Diese Streckenkorridore sind dabei länderübergreifend gewählt, so dass ein Schienenfahrzeug nach heutigem Stand mit den jeweiligen Zugsicherungstechniken der Länder ausgerüstet sein muss, durch das der Korridor führt.
  • Ziel ist es nun, einen solchen kompletten Streckenkorridor auf das neue einheitliche System umzustellen, ohne dabei den laufenden Betrieb zu unterbrechen. In dem Artikel wird dies anhand des Korridors, der von Rotterdam nach Genua führt, beschrieben. Dabei wird insbesondere erklärt, dass sowohl für den Ausbau als auch für den Rückbau von überflüssigen Infrastrukturen einer Migrationsstrategie vorliegen muss, die sowohl aus technischen als auch aus wirtschaftlichen Aspekten optimal ist. Denn es macht langfristig betrachtet keinen Sinn, Teile des Streckenkorridors auch weiterhin mit dem Altsystem zu betreiben. Demnach kann die vollständige Migration des neuen europaweiten Zugsicherungssystems nur schrittweise erfolgen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine optimale Migrationsstrategie für einen entsprechenden Streckenkorridor ermittelt werden kann.
  • Die Aufgabe wird mit dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch die Schritte:
    • Unterteilen des zu migrierenden Streckenkorridors in mindestens zwei Abschnitte,
    • Zuweisen mindestens eines Fahrzeuges zu einem oder mehreren zusammenhängenden Abschnitten des Streckenkorridors,
    • Ermitteln eines Migrationsszenarios durch sequentielle Migration der Abschnitte zu einem für den jeweiligen Abschnitt nächstmöglichen technischen Ausrüstungszustand, bis die Migration vollständig abgeschlossen und der technische Ausrüstungs-Endzustand des zu migrierenden Streckenkorridors erreicht ist, wobei nach der Migration eines Abschnitts die technischen Ausrüstungssysteme des jeweiligen Abschnitts mit den technischen Ausrüstungssystemen der den jeweiligen Abschnitt betreffenden Fahrzeuge zusammenwirken,
    • Wiederholen des vorhergehenden Schrittes mit unterschiedlichen Reihenfolgen der sequentiellen Migration der Abschnitte und Ermitteln einer Vielzahl von unterschiedlichen Migrationsszenarien, und
    • Ermitteln einer optimalen Migration aus der Vielzahl von ermittelten Migrationsszenarien.
  • Erfindungsgemäß wird der zu migrierende Streckenkorridor zunächst in mindestens zwei Abschnitte unterteilt, wobei die Unterteilung des Streckenkorridors in Abschnitten, vorteilhafterweise in Abhängigkeit von topologischen Begebenheiten wie Staats- und Ländergrenzen, erfolgt. Nachdem die Unterteilung des Streckenkorridors in Abschnitte durchgeführt wurde, werden die den Streckenkorridor befahrenen Schienenfahrzeuge betrachtet. Dabei werden jedem Abschnitt die Fahrzeuge zugewiesen, die den betreffenden Abschnitt ausschließlich befahren. Wird ein Fahrzeug mehreren Abschnitten zugewiesen, so bedeutet dies, dass ein solches Fahrzeug mehrere Abschnitte befahren kann.
  • Als nächstes erfolgt die Ermittlung eines Migrationsszenarios. Dabei werden nacheinander die einzelnen Abschnitte des Streckenkorridors und gegebenenfalls die zu dem jeweiligen Abschnitte gehörenden Fahrzeuge migriert, so dass nach Abschluss aller notwendigen Migrationsschritte der Streckenkorridor den gewünschten Ausrüstungs-Endzustand aufweist. In dem oben geschilderten Fall bedeutet dies konkret, dass der gesamte Streckenkorridor nunmehr mit einem Ausrüstungssystem versehen ist, der einen ungehinderten Schienenverkehr ermöglicht. Unter einem solchen Migrationsschritt eines Abschnitts kann dabei zum einen verstanden werden, dass ein technisches Ausrüstungssystem dem Abschnitt hinzugefügt wird oder ein bestehendes technisches Ausrüstungssystem aus dem Abschnitt entfernt wird. Bei jedem Migrationsschritt ist es jedoch erforderlich, dass nach Abschluss des Migrationsschrittes die den Abschnitt betreffenden Fahrzeuge technisch noch in der Lage sind, diesen zu befahren, d.h. dass die technischen Ausrüstungssysteme auf den Fahrzeugen mit denen in dem entsprechenden Abschnitt vorhandenen zusammenwirken. Dieses Erfordernis ergibt sich dabei daraus, dass während der gesamten Migration gewährleistet sein muss, dass die Fahrzeuge weiterhin den entsprechenden Abschnitt ungehindert befahren können.
  • Es sei beispielhaft erläutert, dass dies dazu führen kann, dass entweder in dem Abschnitt oder an den den Abschnitt betreffenden Fahrzeugen unterschiedliche Ausrüstungssysteme gleichzeitig vorhanden sein können. So ist denkbar, dass in einem ersten Abschnitt ein neues Ausrüstungssystem hinzugefügt wird, wobei das bereits vorhandene Ausrüstungssystem in diesem Abschnitt erst dann entfernt werden kann, wenn die Fahrzeuge, die den Abschnitt befahren, das alte Ausrüstungssystem nicht mehr benötigen. Befährt ein solches Fahrzeug mehrere Abschnitte, so kann dementsprechend das alte Ausrüstungssystem in einem Abschnitt erst dann entfernt werden, wenn in allen anderen Abschnitten, die das Fahrzeug befährt, das neue Ausrüstungssystem ebenfalls vorhanden ist. Wird demgemäß auch das alte Ausrüstungssystem von dem Fahrzeug entfernt, so würde ein ungehinderter Verkehr nicht mehr möglich sein.
  • Die Reihenfolge, mit der die Abschnitte nacheinander migriert werden, ist dabei frei wählbar. In einem nächsten Schritt wird nun die Ermittlung eines solchen oben genannten Migrationsszenarios wiederholt, indem jeweils immer eine unterschiedliche Reihenfolge der Migration der Abschnitte gewählt wird, so dass sich im Anschluss daran, eine Vielzahl von Migrationsszenarien ergeben. Diese Migrationsszenarien unterscheiden sich dabei in jedem Migrationsschritt in dem jeweiligen technischen Ausrüstungszustand.
  • Nach Ermittlung aller möglichen Migrationsszenarien wird nun aus der Vielzahl von Migrationsszenarien das optimale Szenario ausgewählt, welches am ehesten geeignet ist, die Migration des Streckenkorridors durchzuführen. Die Ermittlung kann dabei auch vorteilhafterweise hinsichtlich von ökonomischen Aspekten oder zeitlichen Aspekten erfolgen, sowie hinsichtlich des technischen Ausrüstungsgrades.
  • Vorteilhafterweise ist der zu migrierende Streckenkorridor eine Gleisstrecke und die entsprechenden Fahrzeuge Schienenfahrzeuge, wobei die technischen Ausrüstungssysteme ein Teil einer Eisenbahnleit- und Sicherungstechnik darstellen. Damit kann das Verfahren dazu verwendet werden, die Migration eines Streckenkorridors, der durch mehrere Staaten verläuft, zu dem angestrebten ERTMS zu simulieren und die optimale Migrationsstrategie zu ermitteln.
  • Vorteilhafterweise kann die Reihenfolge der sequentiellen Migration der Abschnitte durch Zuweisen entsprechender Prioritäten festgelegt werden, die sich z.B. aus wirtschaftlichen oder technischen Gesichtspunkten ergeben. Dabei können mehreren Abschnitten auch gleiche Prioritäten zugewiesen werden. Dadurch kann die Anzahl der möglichen Migrationsszenarien verkleinert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein ermitteltes Migrationsszenario als gerichteter Graph hinterlegt wird. Dabei repräsentiert jeder Knoten des gerichteten Graphen einen technischen Ausrüstungszustand des Streckenkorridors, wobei jede Kante von einem Knoten zu einem nächstfolgenden Knoten den Migrationsschritt eines Abschnitts darstellt. Ein solches Migrationsszenario ist dann abgeschlossen, wenn der letzte Knoten (Endknoten) den gewünschten technischen Ausrüstungs-Endzustand aufweist.
  • Ein solcher gerichteter Graph kann z.B. ein Petri-Netz sein.
  • Um die Komplexität weiter zu verringern, ist es vorteilhaft, wenn in einem solchen Graphen oder Petri-Netz solche Endknoten ermittelt werden, bei denen mindestens ein Abschnitt des Streckenkorridors noch ein technisches Ausrüstungssystem aufweist, welches nicht dem zu installierenden technischen Ausrüstungssystem entspricht. D.h. mit anderen Worten, es werden solche Zustände gesucht, bei denen der Rückbau des alten Systems noch nicht vollständig abgeschlossen ist. Wurde ein solcher Knoten ermittelt, so wird dieser Migrationspfad aus dem Graphen entfernt, indem zunächst Endknoten aus dem Graphen entfernt und dann rekursiv alle Knoten gelöscht werden, die ausschließlich zu diesem Endknoten führen.
  • Damit wird der gesamte Graph derart bereinigt, dass nur noch sinnvolle Migrationsszenarien übrig bleiben.
  • Des Weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn die Migration eines Abschnittes weiterhin in Abhängigkeit bestimmter Randbedingungen, wie zum Beispiel die Bedingung, dass nur eine fahrzeugseitige Doppelausrüstung vorliegen darf, erfolgt. Als solche Randbedingungen sind aber auch denkbar, dass ausschließlich eine streckenseitige Doppelausrüstung erfolgen darf oder sowohl eine fahrzeugseitige als auch eine streckenseitige Doppelausrüstung vorliegen kann.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 a, 1b
    - Schematische Darstellung eines Streckenkorridors mit drei Abschnitte und unterschiedlichen Ausrüstungssystemen;
    Figur 2
    - Abbildung eines Teiles eines Petrinetzes.
  • Figur 1 a zeigt eine schematische Darstellung eines Streckenkorridors 1, der in drei Abschnitte A1, A2 und A3 unterteilt ist. Wie der Abbildung zu entnehmen ist, ist in dem Abschnitt A1 Zugsicherungssystem A installiert, was zum Beispiel das dänische Zugsicherungssystem ZUB 123 sein kann. Im Gegensatz dazu sind in den beiden Abschnitten A2 und A3 streckenseitig ein System B verbaut, was zum Beispiel das deutsche Zugsicherungssystem INDUSI/LZB sein kann. Da dieses Zugsicherungssystem auch in Österreich Verwendung findet, könnte der Streckenkorridor 1 von Dänemark nach Österreich reichen, so dass Abschnitt A1 in Dänemark liegt, Abschnitt A2 in Deutschland und Abschnitt A3 in Österreich.
  • Des Weiteren ist Figur 1 a zu entnehmen, dass in Abschnitt A1 ausschließlich das Fahrzeug F1 fährt, wobei das Fahrzeug F1 zugseitig mit dem System A ausgestattet ist, so dass das zugseitige System A und das streckenseitige System A des Abschnittes A1 zusammen wirken und eine Zugsicherung in diesem Bereich durchgeführt werden kann. Das zweite Fahrzeug F2 ist dabei ausgelegt, in den beiden Abschnitten A2 und A3 zu fahren. Das Fahrzeug F2 ist dabei mit dem Zugsicherungssystem B fahrzeugseitig ausgerüstet, so dass es mit dem streckenseitig installierten System B in Abschnitt A2 und A3 zum Zwecke der Zugsicherung zusammenwirkt. Zurückkommend auf das obige Beispiel, bei dem der Abschnitt A2 Deutschland und der Abschnitt A3 Österreich ist, ergibt sich die Tatsache, dass das Fahrzeug F2 grenzüberschreitend verkehrt und so eine Interoperabilität gewährleistet sein muss.
  • Ziel ist es nun, den gesamten Streckenkorridor 1 mit dem Zugsicherungssystem C auszustatten, was zum Beispiel das europäische European Train Control System (ETCS) sein kann. Dazu müssen sowohl streckenseitig als auch fahrzeugseitig entsprechende Umbaumaßnahmen vorgenommen werden, so dass ein grenzüberschreitender Schienenverkehr möglich wird.
  • Die vollständige Migration auf das System C ist in Figur 1b gezeigt.
  • Nachfolgend wird die Ermittlung eines Migrationsszenarios mit der folgenden Erfindung beschrieben. Um ein solches Migrationsszenario zu erstellen, werden die einzelnen Abschnitte sowie die mit den Abschnitten verbundenen Fahrzeuge sequenziell, das heißt nacheinander, migriert, bis das neue System C vollständig installiert ist. In einem ersten Migrationsschritt wird Abschnitt A1 migriert, so dass neben das bereits vorhandene System A zusätzlich das System C an der Strecke installiert wird. Das zu dem Abschnitt A1 gehörende Fahrzeug F1 kann dabei weiterhin die Strecke befahren, obwohl es mit dem System C noch nicht ausgerüstet ist, da System A weiterhin an der Strecke verbaut und aktiv ist. Eine solche Migration des Abschnitts A1 ist jedoch unvollständig, da der Rückbau des Systems A noch nicht erfolgt ist. Ein solcher Rückbau kann erst dann erfolgen, wenn das Fahrzeug F1 mit dem System C fahrzeugseitig ausgerüstet wird. Ist dies der Fall, so wird das System A im Abschnitt A1 überflüssig und kann aus dem entsprechenden Abschnitt in einem zweiten Migrationsschritt entfernt werden, wobei es hier wichtig ist zu beachten, dass es keine weiteren Fahrzeuge gibt, die im Abschnitt A1 auf das System A angewiesen sind. Dies ist hier der Fall. Nach zwei Migrationsschritten wäre somit der Abschnitt A1 vollständig auf das System C migriert, wie dies in Figur 1b dargestellt ist.
  • In einem dritten Migrationsschritt wird nun der Abschnitt A2 auf das System C migriert, wobei auch hier ein Rückbau des alten Systems noch nicht erfolgen kann, da das Fahrzeug F2 nur mit dem System B ausgerüstet ist. Erst wenn das Fahrzeug F2 mit dem System C ausgestattet ist, könnte zumindest ein streckenseitiger Rückbau des Systems B im Abschnitt A2 erfolgen. Das auf dem Fahrzeug F2 installierte System B kann darüber hinaus noch nicht von dem Schienenfahrzeug entfernt werden, da im Abschnitt A3 nur das System B vorhanden ist. Insofern benötigt das Fahrzeug F2 das System B noch, um den Abschnitt A3 befahren zu können. Wird in einem nächsten Migrationsschritt der Abschnitt A3 migriert und das System C installiert, so kann auf dem Fahrzeug F2 nunmehr das System B abgebaut und das neue System C ausschließlich installiert werden, da in beiden Abschnitten, die von dem Fahrzeug F2 befahren werden, das entsprechende System vorhanden ist.
  • An dieser Stelle könnte die Migration abgeschlossen sein, da in jedem der drei Abschnitte nunmehr das System C installiert ist und die Fahrzeuge F1 und F2 fahrzeugseitig ebenfalls dieses System C aufweisen. Jedoch wäre ein solches Migrationsszenario wenig sinnvoll, da in den Abschnitten A2 und A3 weiterhin noch das System B parallel zu dem System C installiert ist, obwohl es an sich nicht mehr benötigt wird. Ein solches Migrationsszenario würde daher im Anschluss an die Ermittlung der Vielzahl von Migrationsszenarien aus dem Pool von Migrationsszenarien gelöscht, da es als nicht sinnvoll angesehen wird.
  • Enthält das Migrationsszenario aus Figur 1a und Figur 1b jedoch auch in weiteren Migrationsschritten den Rückbau des Systems B in Abschnitt A2 und A3, so ist die Migration ebenfalls vollständig abgeschlossen, wobei dieses Migrationsszenario dann als sinnvoll angesehen wird.
  • Als entsprechende Randbedingungen der Migration können zum Beispiel angesehen werden, dass ausschließlich fahrzeugseitige oder streckenseitige Doppelausrüstungen vorgesehen sein sollten. Durch eine entsprechende Priorisierung der Abschnitte kann darüber hinaus auch erreicht werden, dass eine bestimmte Reihenfolge bei der Migration der Abschnitte eingehalten werden soll.
  • Nach Abschluss einer Ermittlung eines solchen Migrationsszenarios werden mit unterschiedlichen Reihenfolgen der Migration bzw. unterschiedlichen Strategien weitere Migrationsszenarien erstellt. So ist es zum Beispiel denkbar, dass das erste Migrationsszenario ausschließlich eine fahrzeugseitige Doppelausrüstung vorsieht, während das zweite Migrationsszenario ausschließlich eine streckenseitige Doppelausrüstung vorsieht. In einem dritten Migrationsszenario könnte dann sowohl eine streckenseitige als auch eine fahrzeugseitige Doppelausrüstung vorgesehen sein, so dass sich letztlich drei unterschiedliche Migrationsszenarien für jede gewählte Reihenfolge ergeben. Werden nun noch die Reihenfolgen der sequentiellen Migration verändert, so ergibt sich eine Vielzahl von Migrationsszenarien, aus denen zum Schluss die optimale Migration ermittelt werden kann. Dies kann zum Beispiel hinsichtlich wirtschaftlicher oder technischer Aspekte geschehen.
  • Die Vielzahl von Migrationsszenarien können dabei vorteilhafterweise in einem Petri-Netz dargestellt werden, wie dies auszugsweise in Figur 2 gezeigt ist. Der Anfangsknoten N1 repräsentiert dabei den technischen Ausrüstungs-Anfangszustand des kompletten Streckenkorridors. Ausgehend von dem Anfangsknoten N1 wird mittels einer Migration E1 eines Abschnittes der technische Ausrüstungszustand des Streckenkorridors verändert, der dann durch den Knoten N2 repräsentiert wird. Durch eine weitere Migration eines Abschnittes, was in Figur 2 durch die Kante E2 dargestellt ist, wird der Endzustand N3 erreicht, bei dem die Migration vollständig abgeschlossen ist. Ausgehend von N3 zum Wurzelknoten N1 wäre dies ein vollständiges Migrationsszenario, was durch diese Art der Darstellung repräsentiert wird.
  • Ein weiteres Migrationsszenario könnte sich dabei dadurch ergeben, dass im Knoten N2, der einen bestimmten Ausrüstungszustand des Streckenkorridors repräsentiert, eine Migration eines Abschnittes vorgenommen wird, die in Figur 2 mit E3 bezeichnet ist und zu dem Ausrüstungszustand des Knotens N4 führt. Dies wäre dann ein zweites Migrationsszenario M2, welches zumindest teilweise mit dem ersten Migrationsszenario M1 übereinstimmt.
  • So lassen sich letztendlich die verschiedenen Migrationsszenarien, die aus der schrittweisen Migration der einzelnen Abschnitte entstanden sind, in einem solchen mathematisch korrekten Modell abbilden. Ausgehend davon können nun solche Endzustände ermittelt werden, bei denen zumindest ein Abschnitt noch mit einem alten System ausgerüstet ist, obwohl dieses von keinem Fahrzeug benötigt wird. Wurde ein solcher Endknoten gefunden, so handelt es sich hierbei um ein Migrationsszenario, welches für den vorliegenden Fall wenig sinnvoll erscheint und aus der Vielzahl von Migrationsszenarien herausgelöscht werden kann. In dem Petri-Netz in Figur 2 würde dies dadurch geschehen, dass der Endknoten gelöscht würde und dann rekursiv jeder weitere Knoten gelöscht würde, der ausschließlich zu diesem gelöschten Endknoten führt. Dadurch kann die Komplexität des Netzes deutlich reduziert und somit auf die ausschließlich sinnvollen Migrationsszenarien beschränkt werden.
  • Nachdem die Daten auf das relevante reduziert wurden, kann eine Kategorisierung der Zustände des Petri-Netzes vorgenommen werden. Dabei kann die Unterteilung in folgende Kategorien erfolgen:
    • "Keine Interoperabilität": Fahrzeuge, die nur das neue System besitzen, können sich nicht auf den für sie vorgesehen Abschnitten bewegen.
    • "Interoperabilität": Fahrzeuge, die nur das neue System besitzen und für grenzüberschreitenden Verkehr eingesetzt werden, können sich auf den für sie vorgesehenen Abschnitten bewegen, wobei die Migration jedoch noch nicht abgeschlossen ist.
    • "Migration beendet, minimale Umrüstung": Nur Fahrzeuge, die auf das neue System angewiesen sind, wurden umgerüstet; Interoperabilität ist hergestellt, die Migration ist abgeschlossen.
    • "Migration beendet, vollständige Umrüstung": Alle Fahrzeuge und alle Strecken sind ausschließlich mit dem neuen System ausgerüstet, es ist kein altes System mehr vorhanden.
    • "Migration beendet": Die Migration ist beendet, es handelt es sich aber weder um eine vollständige noch um eine minimale Umrüstung.
  • Die Unterteilung in Kategorien kann dabei für jeden Knoten erfolgen, so dass jeder Knoten einer Kategorie angehört. Damit wird der Migrationsprozess nicht mehr als ein undifferenzierter Vorgang angesehen, sondern es liegt eine Unterteilung in Phasen vor. Das ganze Verfahren kann dabei vollständig automatisiert ablaufen, so dass von Hand keinerlei Eingriffe notwendig werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Ermittlung einer optimalen Migration von einem technischen Ausrüstungs-Anfangszustand zu einem technischen Ausrüstungs-Endzustand eines von Fahrzeugen befahrenen Streckenkorridors, wobei ein technischer Ausrüstungszustand die Menge aller technischen Ausrüstungssysteme des Streckenkorridors darstellt, und der Ausrüstungs-Anfangszustand die an dem Streckenkorridor vorhandenen technischen Ausrüstungssystem und der technische Ausrüstungs-Endzustand zumindest die an dem Streckenkorridor zu installierenden Ausrüstungssysteme darstellt, gekennzeichnet durch die Schritte:
    - Unterteilen des zu migrierenden Streckenkorridors in mindestens zwei Abschnitte,
    - Zuweisen mindestens eines Fahrzeuges zu einem oder mehreren zusammenhängenden Abschnitten des Streckenkorridors,
    - Ermitteln eines Migrationsszenarios durch sequentielle Migration der Abschnitte zu einem für den jeweiligen Abschnitt nächstmöglichen technischen Ausrüstungszustand, bis die Migration vollständig abgeschlossen und der technische Ausrüstungs-Endzustand des zu migrierenden Streckenkorridors erreicht ist, wobei nach der Migration eines Abschnitts die technischen Ausrüstungssysteme des jeweiligen Abschnitts mit den technischen Ausrüstungssystemen der den jeweiligen Abschnitt betreffenden Fahrzeuge zusammenwirken,
    - Wiederholen des vorhergehenden Schrittes mit unterschiedlichen Reihenfolgen der sequentiellen Migration der Abschnitte und Ermitteln einer Vielzahl von unterschiedlichen Migrationsszenarien, und
    - Ermitteln einer optimalen Migration aus der Vielzahl von ermittelten Migrationsszenarien.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Migration eines Abschnittes zu einem für den jeweiligen Abschnitt nächstmöglichen technischen Ausrüstungszustand derart, dass ein mögliches technisches Ausrüstungssystem dem jeweiligen Abschnitt und/oder den Fahrzeugen, die dem jeweiligen Abschnitt zugewiesen sind, hinzugefügt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Migration eines Abschnittes zu einem für den jeweiligen Abschnitt nächstmöglichen technischen Ausrüstungszustand derart, dass ein technisches Ausrüstungssystem dem jeweiligen Abschnitt und/oder den Fahrzeugen, die dem jeweiligen Abschnitt zugewiesen sind, entfernt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Zeitpunkt der Migration eines Abschnittes der Streckenkorridor von den Fahrzeugen befahrbar ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Streckenkorridor eine Gleisstrecke und die Fahrzeuge Schienenfahrzeuge sind und ein technisches Ausrüstungssystem ein Teil einer Eisenbahnleit- und -sicherungstechnik darstellt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Festlegen der Reihenfolge der sequentiellen Migration der Abschnitte mittels Zuweisen von Prioritäten zu den einzelnen Abschnitten.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Hinterlegen der Vielzahl von Migrationsszenarien als gerichteter Graph, wobei jeder Knoten des Graphen einen technischen Ausrüstungszustand des Streckenkorridors und jede Kante von einem Konten zu einem nächsten Knoten die Migration eines Abschnittes darstellt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Petri-Netz als gerichteter Graph.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Endknoten des Graphen als Endpunkt eines Migrationsszenarien einen technischen Ausrüstungszustand des Streckenkorridors darstellt, bei dem jeder Abschnitt den technischen Ausrüstungs-Endzustand aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Ermitteln solcher Endknoten, bei denen mindestens ein Abschnitt des Streckenkorridors neben den zu installierenden Ausrüstungssystemen noch weitere Ausrüstungssysteme aufweist, die von keinem Fahrzeug benötigt werden, und Entfernen aller Migrationsszenarien, die die ermittelten Endknoten aufweisen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Entfernen des Migrationpfades durch rekursives Entfernen der jeweiligen Knoten aus dem Graphen, beginnend mit dem Endknoten, die ausschließlich zu dem zu löschenden Endknoten führen.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Migration eines Abschnittes in Abhängigkeit einer Randbedingung, insbesondere fahrzeugseitige Doppelausrüstung, streckenseitige Doppelausrüstung oder fahrzeug- und streckenseitige Doppelausrüstung.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ermitteln der optimalen Migration aus der Vielzahl der Migrationsszenarien in Abhängigkeit von ökonomischen Aspekten, insbesondere der Wirtschaftlichkeit der Migration, und/oder zeitlichen Aspekten, insbesondere der Dauer der Migration.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Unterteilen des Streckenkorridors in Abschnitte in Abhängigkeit von topologischen Gegebenheiten, insbesondere in Abhängigkeit von Ländergrenzen.
  15. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt in einen Rechner geladen und ausgeführt wird.
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