Forgalmi és menetrendi szimulációs vizsgálatok végzése a Nemzeti Infrastruktúra Fejlesztő Zrt. megvalósításában történő vasútfejlesztések előkészítéseként

A Nemzeti Infrastruktúra Fejlesztő Zrt. – NIF Zrt. (korábban Nemzeti Autópálya Rt.) az útügyi adminisztrá-ció átszervezése során, többletfeladatok – közúti és vasúti beruházások – miatt 2007. február 19-ével került be-jegyzésre a Cégbíróságnál.
A NIF Zrt. 100%-ban a Magyar Állam tulajdona, a tulajdonosi jogok gyakorlója a Közlekedési, Hírközlési és Energiaügyi Minisztérium.
Állami tulajdonú fejlesztő társaságként – elsősorban társadalmi igényeket kiszolgálva – gazdasági és közlekedési szakmai programokat valósítunk meg. Beruházói – gyorsforgalmi utak, közutak, vasútfejlesztés – feladatainkat költséghatékonyan végezzük, megteremtve mindenki számára az európai színvonalú közlekedés lehetőségét.
Feladatunk a lakosság folyamatos tájékoztatása, hogy beruházásainkat támogatásukkal, életkörülményeik mini-mális zavarása mellett, akadálytalanul valósulhassuk meg.
Célunk, hogy az Európai Uniós irányelveknek, a hazai jogszabályi követelményeknek, valamint a megbízók elvárásainak eleget téve magas színvonalon, korszerűen végezzük tevékenységünket, kivívva ezzel partnereink elismerését és elégedettségét.
Arra törekszünk, hogy munkatársaink szakmai felkészültségére és tapasztalatára – magas színvonalú projekt menedzsment kompetenciák – támaszkodva, valamint modern szervezet kialakításával és folyamatos fejlesztésével feladatainkat hatékonyan, megbízóink és partnereink megelégedettségére végezzük.
Beruházásainknál a környezeti hatások figyelembe vétele kiemelt és alapvető szempont. A negatív környezeti hatások enyhítését gondos és körültekintő tervezéssel szorítjuk a megengedett határérték alá. A nyomvonalak és létesítmények helyének meghatározása során szoros együttműködésben dolgozunk az illetékes környezetvédelmi hatóságokkal. A lakott területek zajterheléstől való megóvása érdekében zajvédő falak védik a lakosságot a vasúti forgalom okozta káros hatásoktól.
Új építés vagy nyomvonal korrekciók esetén a földmunkákat ma már minden esetben megelőzi a tervezett nyomvonalon a föld alatt rejtőző régészeti lelőhelyek felderítése és megmentése. Megvalósuló utasforgalmi létesítményeink során igyekszünk megfelelni a fogyatékos személyek jogairól és esélyegyenlőségük biztosításáról megfogalmazott elvárásoknak.
 A NIF Zrt. küldetése a társadalmi igényeket szolgáló infrastruktúra-fejlesztések hatékony, elkötelezett, a Kor-mány szakmapolitikai prioritásai szerinti megvalósítása, a nemzetközi, hazai, köz-, és egyéni érdekek összhangjának megteremtésével, szakmai tisztességgel, folyamatosan fejlesztett tudással.

Fentiekkel összhangban társaságunk végzi 2007. június 30-a után az uniós forrásból megvalósuló hazai vasútfejlesztésket, ahol prioritást élveznek az európai IV. és V. számú folyosók. Magyarország Európai Unióhoz történő csatlakozásával kötelezettséget vállalt a vasúti hálózatának és intézményrendszerének EU konform átala-kítására. Az Európai Parlament 2001. februári ülésén elfogadott dokumentumok (I. vasúti csomag) — amelyek a tanács 1991 és 1996. évek között született irányelveit is magukban foglalják — a transzeurópai vasúti rendszer közös átjárhatóságának megteremtését írja elő a 2001/16/EU számú irányelvében.
A szárazföldi szállítási igények átalakultak és ma már nem számít elsődleges szempontnak a katonai szállítás logisztikai elsődlegessége sem. Újra kell tehát gondolni a mai kornak megfelelőn a szükséges és elégséges kapa-citások igényét, a tárgyi eszközök funkcionális szerepét és fejlesztéseinket a gazdaságossági megfontolások határozzák meg.
Az állomások és vasútvonalak kapacitásának meghatározása mindig is fontos tervezői feladat volt, mert a for-galmi, kereskedelmi, tolatási és műszaki műveleteket előre meg kellett határozni, ennek segítségével lehetett az utasforgalmi létesítményeket kialakítani, a kocsi áramlatokat levezetni, a vonatközlekedési terveket elkészíteni. Ezt korábban grafikus úton tervezték meg:

grafikus állomási üzemterv

A képen látható, hogy a VII. vágány egyáltalán nincs használva, a VI. vágányon egy vonat várakozik 10 percet, a ki- és bejárattal együtt ténylegesen foglalja a vágányt 18 percig. Ilyen megfontolások alapján csökkentek az eddig átépített vasútállomások vágányainak számai, pl. Pilis, Cegléd. Gyakran a „mindenhonnan mindenhová” elv is feladásra került, így a kitérők és a vágánykapcsolatok számai is csökkentek, pl. Pilis, Tápiószecső. Ebben az esetben a hátrányt az jelentette, hogy a tervezésnél megadott idők gyakorlati tapasztalati időintervallumok voltak, azaz sablonossá vált a tervezés.
A mai számítógépek lehetővé teszik a valós idejű tervezést. Előre elkészített „terepasztalon” a vontató járművek-re jellemző vonóerő értékeket 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.
A NIF Zrt. elkötelezte magát a mai kor igényeinek megfelelő és kapacitásigényű vasútvonalak és állomások megépítésére, ezért minden fejlesztés előtt egy forgalmi és menetrendi szimulációt végeztet el. Jelen 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 Nemzeti Infrastruktúra Fejlesztő 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 ál-lomásközben esetleges szükségessé váló 3. 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 is.

A vizsgálat keretében a Tran-SYS Kft. a MÁVTI Kft.-vel, valamint a Gauff Budapest Kft.-vel együttműködés-ben
 Szolnok állomás és környezete vágányhálózatát a jövőbeni igényeknek megfelelően áttervezte,
 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 ki-küszöbölésére, valamint ezek várható költségeit is megbecsülte,
 a fentieket eredményét, ajánlásait, következtetéseit egy tanulmányban foglalta össze.

Az alkalmazott szimulációs rendszer bemutatása:

A BEST mikroszimulációs rendszer kifejlesztését a Tran-SYS kft a 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 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, kapacitás-kihasználási és egyéb szempontok alapján történő elemzése, ahol a MÁV Zrt. vonatkozó utasításait is figyelem-be 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 egy hihetetlen méretű, a 35 kilométer hosszú Lötshberg bázisalagút, melynek egyik felében egy, a másikban pedig két vá¬gány fut. A Bern–Lötschberg–Simp¬lon Vasút (BLS) Svájc legnagyobb magánvasútja. A személyszállító vonatokat 250 km/h-s sebességre tervezték, míg a teher¬vonatokat „mindössze” 160 km/h-ra. A beruházás komoly irányítástech¬nikai és biztonságtechnikai kihívások elé állította a Tran-SYS Kft.-t: a BLS jóformán a teljes hálózat szimulációját megren¬delte.
Magyarországon ennek segítségével került sor a közelmúltban számos hazai vasútvonal forgalmi vizsgálatára a Budapest – Cegléd, a Győr – Csorna – Porpác – Szombathely, Győr – Pápa – Porpác – Szombathely, Győr – Pápa – Celldömölk – Boba , illetve a Budapest – Pusztaszabolcs vonalszakaszokon és Szolnok vasúti csomópon-ton.

 

az alkalmazott szimulációs rendszer

A szimulációs rendszer 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 forgalom-lebonyolítást akadályozó zavarok szimulációja,
 a vonatszámjelentés megvalósítása,
 a vonatszám szerinti vágányútállítás (jelen esetben nem használt funkció),
 a szimuláció eredményeinek értékelését támogató eszközök (tool-ok).

A szimulációs rendszer a vizsgálatok elvégzéséhez létrehozza a szimulálandó hálózatrész topológiájának modell-jét (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. Ezen tervezési esetek beál-lítása szintén a modell létrehozása során történik.
Az emberi tényezőket is figyelembe vevő szimuláció megvalósítása érdekében a szimulációs rendszer rendelke-zik a biztosítóberendezés működtetéséhez egy kezelő és visszajelentő felülettel, amelyen keresztül kiadhatók a szimulált biztosítóberendezés számára a parancsok (váltóállítás, jelzőállítás, vágányútállítás, stb.), illetve ahon-nan leolvashatók a biztosítóberendezés által generált állapotinformációk.
Az ily módon modellezett topológián lehetőség van a vonatok és tolatómenetek létrehozására, és azoknak a biz-tosítóberendezés pillanatnyi állapota szerinti közlekedtetésére. A vonatok, illetve a tolatómenetek közlekedhet-nek akár menetrend szerint, akár a kezelő által manuális módon adott forgalmi helyzetnek megfelelően vezérel-ve.
Mind a biztosítóberendezés működése (annak időfüggő funkciói), mind pedig a vonatok és tolatómenetek közle-kedése valós időben történik. A vonatok és tolatómenetek gyorsítása, lassítása a menetdinamikai szabályok sze-rint valósul meg. A normál — zavarmentes — forgalom-lebonyolítás mellett lehetőség van különböző (műszaki és forgalmi) zavarok aktivizálására is, amivel vizsgálhatók a legkülönfélébb szituációk hatásai, illetve a menet-rend zavarérzékenysége.
A szimulátor ily módon lehetőséget teremt a modellezett vonalszakasz valós üzemi körülmények melletti vizsgá-latára. Adott bemenő paraméterek változtatásával (pl. menetrend változtatása, késések beépítése, topológiai vál-toztatások, váltó- és vágánykizárások, stb.) vizsgálhatók és összehasonlíthatók különböző alternatívák, elemez-hetők a változtatások hatásai.
Az alkalmazott szimulációs rendszert – az aktuális forgalomtól, vagyis a kezelési igényektől függően – 1 vagy 2 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 alkalmazásra került. Ezen 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 egy külön erre a célra kifejlesztett Editor segítségével történik. Ennek segítségével törté-nik egyrészt a vágányhálózati, biztosítóberendezési elemek, másrészt a kezelőfelületi objektumok bevitele a rendszerbe. Az editálás során nemcsak az adott objektumok bevitele, paraméterezése történik meg, hanem egy-mással való függőségük is ekkor kerül meghatározásra. Alkalmazott editor pl. a hálózati és a menetrendi.

 

Képernyő kép az editorról

A szimuláció során használt kezelőfelületben két nézet lehetséges a kezelés során:
 Áttekintő (un. BERÜ) kép – nagyobb területet felölel, korlátozott, csak a legfontosabb kezelési lehetőségek-kel (területi irányítási szint).
 Részletes (un. LUPE) kép – kisebb területet tartalmaz, teljes kezelői funkcionalitással (állomási irányítási szint).

 

Áttekintő (BERÜ) kép

Az áttekintő (BERÜ) képek kezelőfelülete 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 részletesen (LUPE) nézeten keresztül lehetséges.
Az áttekintő (BERÜ) képből Szolnok állomás szimulációjához összesen 3 db készült, és ezek alapján készültek el a terhelési diagramok.

 

Részletes (LUPE) kép

A részletes (LUPE) kép – 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 meghatározásra kerülnek a futtatási és kiértékelési funkciók, és elkészíthetők a vágányelemek kihasznált-ság ábrája és az objektumterhelési diagram.

 

A szolnoki vasúti csomópont felépítése

A vizsgálat első lépése volt, hogy a megrendelői (NIF Zrt.) és üzemeltetői (MÁV Zrt.) oldalról illetve egyéb, az állomás átépítése által érintett felektől (MÁV-Cargo, MÁV Gépészet, Stadler, stb.) világosak legyenek a szimu-láció alapjául szolgáló jövőbeni vágányhálózat, menetrend, állomási technológia legfontosabb paraméterei.
A korábbi vizsgálatok alapján meghatározásra került, hogy Szolnok csomóponton a mértékadó vonatforgalom 5.00 és 8.00 közötti időintervallumba esik.
Ennek az időintervallumnak részbeni átfedésével a Vasúti Pályakapacitás-elosztó Kft. (VPE Kft.) 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, táro-lása, indításra történő felállítása.
Az említett időszaknak a szimulációs vizsgálatba történő bevonása tehát a vágányhálózati elemek kihasználtsá-gának, szükségességének megállapításához elengedhetetlen. 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 közötti távlati ütemes menetrend-hez.
Meghatározásra kerültek az alkalmazott vonattípusok:

vonatnem	vonatgép típus	engedélyezett sebesség (km/h)	Vonatterhelés (to)	Vonathossz (m)
IC/EC	V63	120/160	1000	310
Gyorsvonat, (Interrégió)	V43	120/120	600	174
Személyvonat 1 (ingavonati szerelvény)	V43	120/120	400	182
Személyvonat 2 (ingavonati szerelvény)	V43	120/100	350	87
Személyvonat  3	63-41 (RA-V)	60/60	104	46
Személyvonat   4	Bz-mot	60/60	50
Gyorsteher, Nt  1	V63	100/100	1350	540
Gyorsteher, Nt   2	V63	100/100	1650	680
Tehervonat        1	V63	90/70	2100	737
Tehervonat        2	V43	60/60	1750	700
Tehervonat        3	M62	60/60	1050	420
Csomóponti kiszolgáló	M44	60/60	1050	414

Lefuttatásra került a csomópont tevékenysége normál üzemi működés, majd késések és zavarok imitálásával, vagyis ugyanazon karbantartási, előkészítési, elegyrendezési, gépcserélési mozgások, és vonatközlekedések közbeni váratlan események előfordulásával. Külön elemzésre került a Szolnok-Szajol vonalszakasz, hiszen a két nemzetközi kétvágányú fővonal itt mindössze két vágányra szűkül, és műszaki szempontból aggályos a Ti-sza- és Zagyva-hidak kétvágányú szerkezete tartószerkezeti meghibásodás esetén. Az ebből adódó zavartatások csomópontra és Szolnokon túlmutató hálózati szintű kihatásai is elemzésre kerültek.
A szimuláció eredményei a vágányelemek foglaltsági és lezárási diagramjaiban lettek kiértékelve.
A terhelési értékek ismeretében levonható az a következtetés, hogy Szolnok személypályaudvar tervezett geo-metriai kialakítása mellett mind a személyvonati, mind a tehervonati vágánycsoport vágányainak kihasználható-sága kapacitásának határa közelében van. Figyelem véve azonban az esetleges zavarállapotok kezelhetőségét, további terhelése egyéb keresztmetszetekre (térköz, be-, kijárati vágányút) való visszahatás nélkül nem növelhe-tő. Az állomási vágányok terhelési értékeinek ismeretében megállapítható, hogy a tervezett vonatforgalom, mind a négy vizsgált változatban a gyakorlatilag akadályoztatás nélkül lebonyolítható. A IX. és XIV. vágány megépí-tése szükséges.
A további részletek mellőzésével az állomás módosított vágányhálózatáról az alábbi főbb megállapítások tehetők a szimulációs vizsgálatok alapján:
 A forgalmi terhelés nem indokolja a Szolnok-Szajol közötti nyíltvonali 3. vágány létesítését. A 3. vágány létesítése kétségtelen előnyökkel járhat a forgalom lebonyolításában, különösen abban az esetben, ha a Szolnok-Szajol közötti vonalon vágányzárat kell bevezetni. A 3. vágány létesítési költségei azonban arány-talanul nagyok az abból származó előnyökkel szemben.
 A 3. 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 nagysugarú (80 km/h-val járható) kiala-kítása.
 Az állomási vágányok intenzív terhelése, illetve az Újszász-Szajol irányú átmenő vonatok 80 km/h sebes-séggel 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 mennyisége 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 vágány-kapcsolatok fenntartása.
 Szükséges a végponti oldalon a karbantartó bázis 2 kihúzóvágánya mellett a tolatási mozgások részére egy 3. kihúzóvágány létesítése.
 A 20. számú átszelési kitérőkapcsolat feloldását két egyszerű kitérőre karbantartási tapasztaltok indokolták, a vonatforgalom lebonyolítására nincs hatással.
 A Járműjavító kiszolgálása érdekében a Kőrösi úti vontató vágánnyal új kapcsolat létesül.
 Az A és a B elágazás kitérőinek nagysugarú kialakítása szükséges.
 A Tisza híd Szajol felőli oldalára tervezett un. “kisállomás” kialakítása kedvező hatást gyakorol a Tisza híd egyik vágányának lezárása esetén a forgalom lebonyolíthatóságára. Megfontolásra ajánlott ezen megoldás.
 A havária helyzet szimulációs eredménye azt igazolta vissza, hogy a személypályaudvar tehervonati fogadó, indító, tároló vágányai e terheléssel kapacitásuk határán vannak.
 A “C-D elágazás” kitérői a szimulációs vizsgálatok összes változatánál magas kihasználtsági értéket adtak.
Az előbbiekben felsorolt javaslatok és a vizsgálatok dinamikus eredményei alapján a tervezett vágánygeometriai változtatások az új műszaki előkészítő bázis elképzelt technológiai rendje a Szolnok személypályaudvar várható feladataihoz elégséges.

Fentiekből látható, hogy a kapacitás igények felmérése a gazdaságos megvalósítás érdekében nagyon fontos, ezért az ilyen jellegű forgalmi és menetrendi szimulációk elvégzése a jövőben alapvető előkészítő tevékenység lesz. Társaságunk a közelmúltban írta ki Székesfehérvár állomás szimulációs vizsgálatának pályázatát, mely a www.nif.hu honlapon is olvasható.