Leichter Fahrpläne erstellen mit ConTrain

Bahnfahrer wollen pünktlich ans Ziel kommen. Um das zu gewährleisten, bedarf es ausgeklügelter Fahrpläne. ConTrain hilft beim Erstellen von korrekten und robusten Fahrplänen. Fraunhofer-Forscher präsentieren das System auf der Messe InnoTrans in Berlin (21.-24. September, Halle 2.1a, Stand 125.)

Egal ob man mit dem ICE von Fulda nach Hamburg unterwegs ist oder mit der Regionalbahn von Dachau nach München fährt – Bahnkunden wollen vor allem eines: pünktlich ans Ziel kommen. Keine leichte Aufgabe für die Planer: Denn täglich sind etwa 37 000 Regionalbahnen, IC, ICE, Nacht- und Güterzüge auf mehr als 65 000
Gleiskilometern unterwegs. Das deutsche Eisenbahnnetz gehört zu den größten der Welt. Hierfür korrekte und robuste Fahrpläne zu erstellen, ist eine große Herausforderung.

Um zu gewährleisten, dass Fahrgäste und -güter pünktlich an ihr Ziel gelangen, werden die Fahrpläne vorab im Rechner getestet. Hierzu werden hocheffiziente Simulationssysteme benötigt: Sie sollen Fehler wie etwa Überschneidung oder Doppelbelegungen von Gleisen selbstständig beseitigen und Alternativen aufzeigen, ohne die Simulation abzubrechen. Das Simulationssystem ConTrain löst die auftretenden Probleme automatisch mit Hilfe einer eigenen Konfliktvermeidungsstrategie, durch die zum Beispiel die Fahrtgeschwindigkeit oder die Abfahrtszeit verändert wird. In einem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt haben Fraunhofer-Forscher die Basis für ein neues System zur Trassenplanung, Fahrplan- und Betriebssimulation sowie zur Bewertung der Fahrplanqualität entwickelt.

Das System arbeitet mit der Constraint-Technologie. Hierbei werden Konflikte a priori vermieden, indem feststehende Randbedingungen, die Constraints, die Erstellung des Fahrplans von Anfang an überwachen. Befährt zum Beispiel ein Zug einen eingleisigen Streckenabschnitt, sperrt das System den Abschnitt automatisch für andere Bahnen, so dass Deadlocks vermieden werden. Bei herkömmlichen Algorithmen kann erst am Ende der Berechnung überprüft werden, ob die Ergebnisse auch mit den festgelegten Randbedingungen übereinstimmen. ConTrain berücksichtigt die Vorgaben bereits bei der Berechnung. So wird der Suchraum stark eingeschränkt. »Das ermöglicht eine effektive Überprüfung und eine schnelle Optimierung der Fahrpläne«, erläutert Dirk Matzke vom FIRST die Vorzüge des Verfahrens. Davon profitieren die Planer aber nicht nur beim Erstellen des Fahrplans. Mit ConTrain können auch Entlastungszüge für Großveranstaltungen wie zum Beispiel große Messen oder Umleitungen bei Unfällen schnell und zuverlässig geplant werden.

Eine weitere Besonderheit des Systems: In ConTrain wird die Eisenbahntopologie mit Spurplangenauigkeit modelliert. Alle Daten der Infrastruktur wie Streckenlänge, Positionen der Weichen und Signale sowie Geschwindigkeitsbeschränkungen sind auf den Meter genau erfasst. Die Komplexität des betrachteten Schienennetzes ist eins zu eins im Rechner abgebildet. »So ist es möglich, die Fahr- und Trassenbelegungszeiten exakt zu berechnen. Auf dieser Grundlage kann ein konfliktfreier Fahrplan erstellt werden«, betont der Fraunhofer-Wissenschaftler.

Unter dem Motto »Networking Mobility – Für eine Welt in Bewegung« stellen sechs Fraunhofer-Institute und der Fraunhofer-Verbund Verkehr FVV Verkehrsmanagementsysteme, Softwarelösungen für den Schienenverkehr, neue Ansätze in der Transport- und Versorgungslogistik sowie Prüf- und Überwachungssysteme für mehr Sicherheit vor.