"Ermittlung der Leistungsfähigkeit von Knotenpunkten spurgeführter Verkehrssysteme mittels Graphentheorie";
Dissertation 01.07.1976
In der vorliegenden Arbeit werden für Betriebsabläufe in Fahrstraßenknoten 3 Simuiatlonsrnodelle entwickelt. Die Modelle I und II unterscheiden sich durch die Art der Fahrwegsuche in den Fahrstraßenknoten, das Modell III (eine Weiterentwicklung des zweiten Modells> erlaubt die Simulation der Personenbahn-höfe.
Die übertragung beliebiger Gleispläne in einen gerichteten Graphen gewährleistet eine einfache Anwendung des hier er-arbeiteten, neuartigen Untersuchungsverfahrens. Verschiedene Betriebsstrategien ermöglichen eine optimale Anpassung der Si-mulationsbelastung an die tatsächliche Belastung, wobei sowohl fahrplanunabhängige und -abhängige als auch taktmäßige Belastungen berücksichtigt werden können.
Im Modell I erfolgt die Fahrwegsuche abschnittsweise (elementweise) im Verlauf der Simulation, während in dem Modell II automatisch die Teilfahrstraßen mit den dazugehörigen Auflöse-punkten vor Simulationsbeginn ermittelt werden, wobei eine Teilfahrstraße aus mehreren Abschnitten (Elementen) bestehen kann. Bis auf den Bedarf an Speicherplatz und Rechenzeit füh-ren beide Modelle zu gleichen Ergebnissen, d.h. in beiden Fällen wird eine wirklichkeitsnahe Darstellung der Betriebsabläufe in Fahrstraßenknoten erreicht.
Die Simulation läuft in den Modellen mit festen Zeitschritten At ereignisorientiert ab ( quasiparallele Verarbeitung); Beispielsrechnungen zeigen, daß große Zeitschritte zu fehlerhaften Ergebnissen führen. Genau Ergebnisse und eine wirtschaftliche Nutzung der Rechenkapazität führt zu dem Grenzwert von Lt < 4 sec.
In einer weiteren Untersuchung werden 3 verschiedene Fahrzeitberechnungsverfahren miteinander verglichen. Dabei stellt sich heraus, daß das überschlägliche Verfahren bis auf wenige Größen dieselben Werte liefert, die mit den genaueren Integrationsverfahren bei einer längeren Rechenzeit und einem erheblich größeren Speicherplatzbedarf berechnet werden.
Auf der Grundlage des Modells II wurde das Simulationsmodell III entwickelt, mit dem beliebige Knotenpunkte und Personenbahnhöfe betrieblich untersucht werden können. Eine Vielzahl variabler Inputgrößen (Fahmöglichkeiten, Zuggattungen, Vorrangfahrten, Zuordnung von speziellen Bahnsteiggleisen, Berücksichtigung von Wendezügen u.v.a.m.) erlauben neben einer wirklichkeitsnahen Darstellung der Betriebsabläufe die Angabe von Leistungsgrenzen bzw. -reserven der untersuchten Gleisanlage. Bei Bahnhofssimulationen mit dem Modell III wird immer der Bahnhof in seiner Gesamtheit durchleuchtet, während die bisher bekannten Methoden nur die Leistungsfähigkeit einzelner Teile (Bahnhofsköpfe, Bahnsteiggleise usw.) ermitteln.
Die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten des Simulationsmodells zeigen die anschließenden Beispielsrechnungen. Neben den Fahrstraßenknoten- und Bahnhofssimulationen wird ein komplexerer städtischer Verkehrsknoten untersucht, in dem schienengebundene (Straßenbahn) und individuelle (Pkw, Lkw usw.) Verkehrsströme miteinander verknüpft sind.
Die entwickelten Modelle können die Grundlage für weitere Untersuchungen bilden, die einmal die Qualitätsmerkmale und damit eine praktische Leistungsfähigkeit definieren, zum anderen zu Bemessungsdiagrammen oder -tabellen für Verkehrsknoten führen. Mit einigen änderungen läßt sich dieses Modell auch für Streckenuntersuchungen anwenden, womit eine integrierte Untersuchungsmethodik für die Leistungsberechnung von Strecken und Knoten entwickelt werden kann. An diesen Untersuchungen wird zur Zeit am Institut für Verkehrswesen, Eisenbahnbau und -betrieb gearbeitet.