Korábban alkalmazott grafikus állomási üzemterv

Az 1. ábrán egy állomás grafikus állomási üzemtervét szemléltetjük. A diagramból lát­ható, hogy a VII. vágány egyáltalán nincs használva, a VI. vágányon egy vonat vá­rakozik tíz percet, a ki- és bejárattal együtt ténylegesen foglalja a vágányt 18 percig. Az ilyen grafikonok kiértékelése alapján csökkentették az eddig átépített vasútállomások vágányainak számát, például Pilisen és Cegléden. Gyakran a „mindenhonnan mindenhová” elvet is feladták, így a kitérők és a vágánykapcsolatok száma is csökkent, például Pilisen és Tá­pió­szecsőn. Ebben az esetben a hátrányt az jelentette, hogy a tervezésnél megadott idők gyakorlati tapasztalati időintervallumok voltak, azaz sablonossá vált a tervezés.

A mai számítógépes programok lehetővé teszik a valós idejű tervezést. Előre elkészített „terepasztalon” a vontató járművekre jellemző vonóerőértékeket is figyelembe véve olyan kezelői felületen lehet gyakorolni és modellezni a mozgásokat, mintha az abban a pillanatban történne a tervezett állomáson. Egy vonat átvétele a szomszédos állomásról és beközlekedtetése a méretezendő állomásra pontosan annyi időt vesz igénybe, mintha a valóságban történnének az események, és nem egy műszaki tervező szobában, ha­nem az adott állomás forgalmi irodájában irányítanánk a vonatközlekedést.
Mivel a Nemzeti Infrastruktúra Fej­lesz­tő (NIF) Zrt. elkötelezte magát a mai kor igényeinek megfelelő és kapacitásigényű vasútvonalak és állomások megépítésére, ezért minden fejlesztés előtt forgalmi és menetrendi szimulációt végeztet el. Írá­sunk­ban a Tran-SYS Kft. szimulációs rend­szerét mutatjuk be Szolnok személypá­lyaudvar példáján keresztül.

Az elvégzett vizsgálat célja

Szolnok állomás európai uniós forrásból tervezett átépítését a NIF Zrt. forgalmi és menetrendi szimulációs vizsgálattal készítette elő, ahol az elvárások a következők voltak:

• Mutasson rá a tervezett menetrendi struktúra, járműforduló és egyéb üzemi mozgások alapján az állomás és a kapcsolódó vonalszakaszok szűk/bő keresztmetszeteire, kiemelt figyelmet fordítva a Szol­nok–Szajol állomásközben esetleg szükségessé váló harmadik vágány szerepére is.
• Határozza meg a fejlesztés műszaki tartalmát, a jövőbeni üzemi, forgalmi és fenntartási szempontoknak maximálisan megfelelő vágányhálózati koncep­ciót és annak várható költségét.

A vizsgálat eredménye képezheti majd alapját egyrészt a későbbi engedélyezési és kiviteli tervdokumentáció elkészítésének, másrészt az Európai Unió részére benyújtandó Támogatási kérelem dokumentá­ciójának.

A vizsgálat keretében a Tran-SYS Kft. a MÁVTI Kft.-vel, valamint a Gauff Bu­da­pest Kft.-vel együttműködésben az alábbi feladatokat végezte el:

• Szolnok állomás és környezete vágányhálózatát a jövőbeni igényeknek megfelelően áttervezte;
• a jövőbeni menetrendeket, járműfordulókat, egyéb üzemi, forgalmi igényeket, mozgásokat összegyűjtötte és integrálta;
• a vágányhálózati tervek alapján felépítette Szolnok állomás és környezete szimulációs modelljét;
• több változatban valós idejű forgalmi szimulációs futtatásokat végzett;
• a kapott eredmények kiértékelése alapján javaslatokat tett a többletkapacitások, szűk keresztmetszetek kiküszöbölésére, valamint ezek várható költségeit is megbecsülte;
• a fentiek eredményét, ajánlásait, következtetéseit tanulmányban foglalta össze.

Az alkalmazott szimulációs rendszer bemutatása

A BEST mikroszimulációs rendszer kifejlesztését a Tran-SYS Kft. az 1990-es évek elején kezdte meg. A BEST (rövidítés a német Betriebs- und Stellwer­ks­simulator kifejezésből) kifejlesztésének elsődleges célja különböző európai vasúti forgalomirányító központok számára olyan PC alapú oktatási, kiképzési célú szimulációs rendszer létrehozása volt, amely lehetővé tette a vasúti forgalomirányítók hatékonyabb, a valós forgalomirányítástól időben és térben független oktatását, kiképzését.
Az oktatási célú felhasználáson túl a BEST rendszer továbbfejlesztésével, kü­lön­böző grafikus és statisztikai kiértéke­lési modulok révén vált lehetségessé egy adott vonalszakasz, állomás forgalmi-technológiai, kapacitáskihasználási és egyéb szempontok alapján történő elemzése, ahol a MÁV Zrt. vonatkozó utasításait is figyelembe vették.
Ezzel a rendszerrel készítették elő Németországban, Ausztriában, Bel­gi­um­ban, Luxemburgban és Svájcban a vasútvo­­nalak és számos nagy pályaudvar – Ham­­burg, Bréma, Hannover, Frankfurt – korszerűsítését. Svájc és Olaszország ta­lálkozási pontja közelében, az Alpok alatt bújik meg a hihetetlen méretű, 35 kilométer hosszú Lötschberg-bázisalagút, melynek egyik felében egy, a másikban pedig két vágány fut. A Bern–Lötsch­berg–Simplon Vasút (BLS) Svájc legnagyobb magánvasútja. A személyszállító vonatokat 250 km/h-s sebességre tervezték, míg a tehervonatokat „mindössze” 160 km/h-ra. A beruházás komoly irányítástechnikai és biztonságtechnikai kihívások elé állította a Tran-SYS Kft.-t: a BLS jószerével a teljes hálózat szimulációját megrendelte.
Magyarországon e rendszer segítségével került sor a közelmúltban számos hazai vasútvonal forgalmi vizsgálatára a Bu­da­pest–Cegléd, a Győr–Csorna–Porpác–Szom­bathely, a Győr–Pápa–Porpác–Szom­­bathely, a Győr–Pápa–Celldömölk–Bo­ba, illetve a Budapest–Pusztaszabolcs vonalszakaszokon és Szolnok vasúti csomóponton.

Az alkalmazott szimulációs rendszer

A szimulációs rendszer (2. ábra) a kö­vet­ke­ző főbb modulokkal rendelkezik:

• a szimulálni kívánt hálózatrész topoló­giájának leírását támogató topológia editor;
• az aktuális menetrend és járművek leképezése;
• a biztosítóberendezés funkcionális szimulációja;
• vonat- és tolatómenetek szimulációja;
• a forgalomlebonyolítást akadályozó za­va­rok szimulációja;
• a vonatszámjelentés megvalósítása;
• a vonatszám szerinti vágányútállítás (jelen esetben nem használt funkció);
• a szimuláció eredményeinek értékelését támogató eszközök (toolok).

A szimulációs rendszer a vizsgálatok el­vég­zéséhez létrehozza a szimulálandó hálózatrész topológiájának modelljét (vá­gány­há­lózat, váltók, jelzők, sorompók, térközök, lassújelek stb.). Leképezi magát a biztosítóberendezési funkciókat, valamint a biztosítóberendezés által vezérelt kültéri objektumok működését. A biztosítóberendezési funkciók részben fixek, amelyek a szimulátorban vannak beprogramozva, részben alternatív funkciók, amelyek működését a tervezési fázisban meghatározásra kerülő tervezési esetek befolyásolják. Ezeknek a tervezési eseteknek a beállítása szintén a modell létrehozása során történik.
Az emberi tényezőket is figyelembe vevő szimuláció megvalósítása érdekében a szimulációs rendszer rendelkezik a biztosítóberendezés működtetéséhez egy ke­ze­lő- és visszajelentő felülettel, amelyen keresztül kiadhatók a szimulált biztosítóberendezés számára a parancsok (váltóállítás, jelzőállítás, vágányútállítás stb.), illetve ahonnan leolvashatók a biztosítóberendezés által generált állapotinformációk.

Az ily módon modellezett topológián lehetőség van a vonatok és tolatómenetek létrehozására és azoknak a biztosítóberendezés pillanatnyi állapota szerinti közlekedtetésére. A vonatok, illetve a tolató­menetek közlekedhetnek akár menetrend szerint, akár a kezelő által manuális módon adott forgalmi helyzetnek megfelelően vezérelve.
Mind a biztosítóberendezés működése (annak időfüggő funkciói), mind pedig a vonatok és tolatómenetek közlekedése valós időben történik. A vonatok és tolatómenetek gyorsítása, lassítása a menet­dinamikai szabályok szerint valósul meg. A normál – zavarmentes – forgalomlebonyolítás mellett lehetőség van különböző (műszaki és forgalmi) zavarok aktivizálására is, amivel vizsgálhatók a legkülönfélébb szituációk hatásai, illetve a menetrend zavarérzékenysége.
A szimulátor ily módon lehetőséget teremt a modellezett vonalszakasz valós üzemi körülmények melletti vizsgálatára. Adott bemenő paraméterek változtatásával (pl. menetrend változtatása, késések beépítése, topológiai változtatások, vál­tó- és vágánykizárások stb.) vizsgálhatók és összehasonlíthatók különböző alternatívák, elemezhetők a változtatások hatásai.
Az alkalmazott szimulációs rendszert – az aktuális forgalomtól, vagyis a kezelési igényektől függően – egy vagy két kezelő irányíthatja, emellett egy központi vezérlő munkahely is rendelkezésre áll. Szolnok esetén a csomópont jelentős forgalma miatt a szimuláció valósidejű futtatása so­rán két kezelőre volt szükség.
A tervező a BEST szimulációs rendszer úgynevezett ESTW-BZ változatát alkalmazta, amely a MÁV Zrt. és a NIF Zrt. részére korábban elvégzett szimulációs ta­nul­mányok során bevált, és sikeresen hasz­nálták. Ezt a rendszert – főképp az ob­jektumterhelési diagramok tekintetében – az igényeknek megfelelően a tervező továbbfejlesztette.
A szimulátor felépítéséhez szükséges alapadatok beszerzése, ellenőrzése, szűrése és rendszerezése után ezek bevitele a szimulátorba külön erre a célra kifejlesztett editor segítségével történik. Ennek segítségével valósul meg egyrészt a vágányhálózati, biztosítóberendezési elemek, másrészt a kezelőfelületi objektumok bevitele a rendszerbe. Az editálás során nemcsak az adott objektumok bevitele, paraméterezése történik meg, hanem egymással való függőségüket is ekkor határozzák meg. Alkalmazott editor például a háló­zati és a menetrendi.

Képernyőkép az editorról

A szimuláció során használt kezelőfelületen (3. ábra) két nézet lehetséges a kezelés során:

• áttekintő (ún. BERÜ) kép – nagyobb területet ölel fel, korlátozott, csak a legfontosabb kezelési lehetőségekkel (területi irányítási szint);
• részletes (ún. LUPE) kép – kisebb területet tartalmaz, teljes kezelői funkcionalitással (állomási irányítási szint).

Áttekintő (BERÜ) kép

Az áttekintő (BERÜ) képek kezelőfelülete (4. ábra) kevés kivétellel a forgalmi vizsgálat normál üzeméhez szükséges összes kezelést lehetővé teszi, azaz lehetséges:

• vonatok generálása, törlése, szét-/összekapcsolása;
• elsődleges és további alternatív vágány­utak beállítása, feloldása;
• nem céllezárt vágányutak (ezen belül tolató vágányutak) művi oldása.

A fenti funkciókon kívüli minden egyéb kezelés a részletes (LUPE) nézeten keresztül lehetséges.
Az áttekintő (BERÜ) képből Szolnok állomás szimulációjához összesen három készült, és ezek alapján készültek el a terhelési diagramok.

Részletes (LUPE) kép

A részletes (LUPE) kép (5. ábra) – forgalmi szimulációs vizsgálat szempontjából legfontosabb – kezelői funkciói:

• egyéni objektumok kezelése (pl. kézi váltóállítás, egyéni jelzőkezelés stb.);
• üzemzavarok szimulációjához kb. 400 különböző objektum és funkcionális egyéb hiba generálása;
• rendkívüli kezelések (pl. objektumok lezárása, foglaltság alatti kezelés stb.);
• vágányutak felépülésénél, oldásánál je­lent­kező problémák kezelése.

Ezután történik a futtatási és kiértékelési funkciók meghatározása, és elkészíthető a vágányelemek kihasználtságábrája, valamint az objektumterhelési diagram.

A szolnoki vasúti csomópont felépítése

A vizsgálat első lépése volt, hogy a megrendelői (NIF Zrt.), valamint üzemeltetői (MÁV Zrt.) oldalról, illetve egyéb, az állomás átépítése által érintett felektől (MÁV-Cargo, MÁV Gépészet, Stadler stb.) világosak legyenek a szimuláció alapjául szolgáló jövőbeni vágányhálózat, menetrend, állomási technológia legfontosabb paraméterei.
A korábbi vizsgálatok alapján meghatározták Szolnok csomóponton a mértékadó vonatforgalmat az 5:00 és 8:00 óra közötti időintervallumban, valamint az al­kal­mazott vonattípusok jellemzőit (1. táblázat).
Ennek az időintervallumnak részbeni át­fedésével a Vasúti Pályakapacitás-elosztó Kft. (VPE Kft.) a 6:00–10:00 óra közötti időszakra elkészítette Szolnok állomás becsatlakozó vonalaira a távlati ütemes menetrendet, mint alapváltozatot. A menetrend Szolnok–Szajol állomásközben kétvágányú pályát vett figyelembe.

Szolnok csomópont esetében azonban a mértékadó keresztmetszet a késő esti 22:00 órától hajnali 5:00 óráig terjedő időszakra esik, ekkor történik a legtöbb sze­mélyszállító szerelvény befutása, mű­szaki előkészítése, tárolása, indításra felállítása.
Az említett időszaknak a szimulációs vizsgálatba történő bevonása tehát a vágányhálózati elemek kihasználtságának, szükségességének megállapításához elengedhetetlen (6. ábra). Ezért a Szolnok–Szajol közötti változatokra egyenként elkészítették a 22:30–6:00 óra közötti, hajnali-reggeli időszakot is magában foglaló menetrendi változatokat úgy, hogy az szervesen kapcsolódjon a már említett 6:00–10:00 óra közötti távlati ütemes menetrendhez.
Lefuttatták a csomópont tevékenységét normál üzemi működés, majd késések és zavarok imitálásával, vagyis ugyanazon karbantartási, előkészítési, elegyrendezési, gépcserélési mozgások és vonatközlekedések közbeni váratlan események előfordulásával. Külön elemezték a Szolnok–Szajol vonalszakaszt, hiszen a két nemzetközi kétvágányú fővonal itt mindössze két vágányra szűkül, és műszaki szempontból aggályos a Tisza- és Zagyva-hidak kétvágányú szerkezete tartószerkezeti meghibásodás esetén. Az ebből adódó zavartatásokat a csomópontra és Szolnokon túlmutató hálózati szintű kihatásaira is elemezték.

A szimuláció eredményeit a vágányelemek foglaltsági és lezárási diagramjaiban értékelték ki.
A terhelési értékek ismeretében levonható az a következtetés, hogy Szolnok személypályaudvar tervezett geometriai ki­alakítása mellett mind a személy-, mind a tehervonati vágánycsoport vágányainak kihasználhatósága kapacitásának határa közelében van. Figyelembe véve azonban az esetleges zavarállapotok kezelhetőségét, további terhelése egyéb keresztmetszetekre (térköz, be-, kijárati vágányút) való visszahatás nélkül nem növelhető.
Az állomási vágányok terhelési értékeinek ismeretében megállapítható, hogy a tervezett vonatforgalom mind a négy vizsgált változatban gyakorlatilag akadályoztatás nélkül lebonyolítható. A IX. és XIV. vágány megépítése szükséges.
Az állomás módosított vágányhálózatáról az alábbi főbb megállapítások tehetők a szimulációs vizsgálatok alapján:

• A forgalmi terhelés nem indokolja a Szolnok–Szajol közötti nyíltvonali harmadik vágány létesítését. A harmadik vágány létesítése kétségtelen előnyökkel járhat a forgalom lebonyolításában, kü­lö­nösen abban az esetben, ha a Szol­nok–Szajol közti vonalon vágányzárat kell bevezetni. A harmadik vágány létesítési költségei azonban aránytalanul na­gyok az abból származó előnyökhöz ké­pest.
• A harmadik vágány megépítése viszont Szolnok állomás területén belül (az E el­ágazástól Szolnok felé) szükséges.
• Az előbbivel összhangban át kell alakítani a páratlan oldali állomásfej vágánykapcsolatait.
• Az állomás páratlan oldalán indokolt az elágazáshoz tartozó kitérők nagy sugarú (80 km/h-val járható) kialakítása.
• Az állomási vágányok intenzív terhelése, illetve az Újszász–Szajol irányú át­menő vonatok 80 km/h sebességgel való áthaladási lehetősége miatt a IX. és XIV. vágányok megépítése szükséges. Ugyan­akkor a IX. vágány lehetőséget ad egy dinamikus vágánymérleg beépítésére is.
• A meglévő állomási fogadóvágányok száma és a javasolt vágánykapcsolatok, kiegészítve az előző pontban említett két vágánnyal, elegendő a tervezett forgalom lebonyolításához, figyelembe véve azonban az esetleges zavareseteket is, to­vább nem fokozható.
• Emiatt mindenképpen szükséges a mű­szaki karbantartó bázis megépítése és a ja­vasolt technológiai rend bevezetése (a kar­bantartó tevékenységet le kell ven­ni a sze­mélypályaudvar vágányairól).
• A páros állomásfejben szükséges a jelenlegi, főként átszelési kitérők révén biztosított párhuzamos vágánykapcsolatok fenntartása.
• Szükséges a végponti oldalon a karbantartó bázis két kihúzóvágánya mellett a tolatási mozgások részére egy harmadik kihúzóvágány létesítése.
• A 20. számú átszelési kitérőkapcsolat feloldását két egyszerű kitérőre karbantartási tapasztalatok indokolták, a vonatforgalom lebonyolítására nincs hatással.
• A Járműjavító kiszolgálása érdekében a Kőrösi úti vontatóvágánnyal új kapcsolat létesül.
• Az A és a B elágazás kitérőinek nagy su­ga­rú kialakítása szükséges.
• A Tisza-híd Szajol felőli oldalára tervezett ún. „kisállomás” kialakítása kedvező ha­tást gyakorol a Tisza-híd egyik vágányának lezárása esetén a forgalom le­bonyolíthatóságára. Megfontolásra ajánlot­tak ezek a megoldások.
• A havária helyzet szimulációs eredménye azt igazolta vissza, hogy a személypályaudvar tehervonati fogadó-, indító-, tárolóvágányai e terheléssel kapacitásuk határán vannak.
• A C–D elágazás kitérői a szimulációs vizsgálatok összes változatánál magas kihasználtsági értéket adtak.

A fentiekben felsorolt javaslatok és a vizsgálatok dinamikus eredményei alapján a tervezett vágánygeometriai változtatások, az új műszaki előkészítő bázis el­kép­zelt technológiai rendje Szolnok személy­pályaudvar várható feladataihoz elégséges.
Látható, hogy a kapacitásigények felmérése a gazdaságos megvalósítás érdekében nagyon fontos, ezért az ilyen jellegű forgalmi és menetrendi szimulációk elvégzése a jövőben alapvető előkészítő tevékeny­ség lesz. A Nemzeti Infrastruktúra Fej­lesztő Zrt. a közelmúltban írta ki Szé­kes­fe­hérvár állomás szimulációs vizsgálatának pályázatát, mely a www.nif.hu honlapon is olvasható.