Sperrzeitrechner
Wie verhält sich die Sperrzeittreppe in Abhängigkeit eines ausgewählten Fahrspiels? Wie verändern sich Sperrzeiten in Abhängigkeit der Zugsicherungstechnik? Welche Faktoren beeinflussen ebenso die Form und Ausdehnung der einzelnen Sperrzeitbestandteile? Wo stößt die Sperrzeittreppe möglicherweise an andere Sperrzeiten an? Gibt es Besonderheiten hinsichtlich beim Halten von Zügen? Auf all diese und andere Fragen findet unser Sperrzeitrechner eine klare und eindeutige Antwort.
Eingabewerte und Ergebniswerte
5. Das Auswahlfeld „Berechnungsart“ gibt dem Anwender einerseits die Möglichkeit alles schnell und sehr grob rechnen zu lassen. Andererseits kann der Anwender aber seine Sperrzeittreppen auch sehr detailgenau und präzise damit rechnen. Dies ist dann der Fall, wenn er die händische Eingabe bevorzugt, die aber bedingt, dass jede einzelne Gleisfreimeldeeinrichtung händisch gesetzt werden muss, und mit einer Funktion zu versehen ist.
A. Dieses genaue Setzen der Gleisfreimeldeeinrichtung beinhaltet einerseits eine Positionsangabe in Metern. Der Nullpunkt der Meterskala ist immer der Anfang des ersten Trajektorienpunktes.
A. Neben der Positionsangabe ist es notwendig, die Funktion der gesetzten Gleisfreimeldeeinrichtung anzugeben. Entweder die Gleisfreimeldung ist eine klassische Signalzugschlussstelle, dann spricht man von einer normalen Blockabschnittsgrenze. Oder es ist eine Fahrstraßenzugschlussstelle, dann spricht man von einer Gleisabschnittsgrenze. Hier werden noch verschiedene Unterfunktionen unterschieden, nämlich mit oder ohne Teilauflösung, oder auch die Bildung eines Durchrutschweges. Je nachdem welche Funktion der Anwender für seiner Gleisfreimeldeeinrichtung zuordnet, verändert sich dann die entsprechenden Sperrzeitbestandteile.
0. Die grundlegende Eingabemöglichkeit des Sperrzeitrechners ist das Einfügen der Fahrschaulinie. Eine solche Fahrschaulinie kann beispielsweise mit dem Fahrzeitrechner oder dem Fahrspielrechner erzeugt werden, indem man seine Wunschtrajektorie über den Button „Fahrschaulinie kopieren“ in die Zwischenablage kopiert. Anschließend kann diese Fahrschaulinie beim Sperrzeitrechner über den Button „Fahrschaulinie einfügen“ eingefügt werden.
1a. Eine weitere sehr entscheidende Eingabemöglichkeit des Sperrzeitrechners ist die Auswahl des Zugsicherungssystems. Zur Auswahl stehen dabei die Punktförmigen, als auch die linienförmigen Zugsicherungssysteme wie LZB oder ETCS Level 2, sowie das ETCS Level 3.
1b. Für manche Zugsicherungssysteme ist hinsichtlich der Signalsichtzeit relevant, ob das Bahnsystem komplett fahrerlos ist, oder nicht.
2a. Hier hat der Bediener die Möglichkeit, eine durchschnittliche Blocklänge in Metern einzugeben. Dieses Eingabefeld ist aber nur beim automatisierten Setzen der Blockteilung relevant. Es ist eine Vereinfachung für die Anwender, die eine schnelle aber eher grobe Berechnung der Sperrzeittreppe haben wollen. Bei der händischen Eingabe der Gleisfreimeldeeinrichtung hat diese durchschnittliche Blockteilung dann keine Relevanz mehr.
2b. Für punktförmig wirkende Zugsicherungssysteme ist von Bedeutung, wie groß der durchschnittliche Vorsignalabstand ist. Diese zahlt auf die entsprechende Annäherungsfahrzeit ein. Der Wert wird ebenso in Metern angegeben.
3a. Für die Fahrstraßenauflösezeit und die Fahrstraßenbildezeit benötigt der Rechner die Auswahl einer Stellwerksart.
3b. In geringem Maße hängt die Fahrstraßenbildezeit auch von der Anzahl der Weichen ab.
4a. Die Zuglänge beeinflusst die Räumfahrzeit. Der Anwender gibt sie in Metern an.
4b. Um die Annäherungsfahrzeit bei den Linienförmigen Zugsicherungssystemen, als auch beim „Fahren im Bremswegabstand richtig zu berechnen, gibt es die projektierte Verzögerung. Die Einheit dazu ist Meter pro Sekunde zum Quadrat. Dieser Wert bestimmt den Bremsweg, letzterer die Bremswegabstandortspunkte in Relation zur Trajektorie. Dadurch kann dann die Annäherungsfahrzeit erschlossen werden.
Physikalische Annahmen
In Bearbeitung
Die physikalischen Annahmen beschränken sich dieses Mal auf nur wenige Aspekte, vorausgesetzt, der Anwender benutzt die deutlich genauere Eingabemöglichkeit, die Gleisfreimeldeeinrichtungen händisch zu setzen. Falls diese Daten fachtechnisch richtig eingegeben sind, gibt es nur wenige Abweichungsgefahr zur Realität. Eine dieser Gefahren besteht darin, dass die Signalsichtzeit in der Realität, also in den Stellwerks- und Zuglenkdaten von Block zu Block unterschiedlich projektiert sein kann. Im Sperrzeitrechner hingegen wird die Signalsichtzeit pauschal angenommen. Insbesondere bei PZB Systemen muss der Wert nicht getroffen werden.
Ähnlich steht es mit dem Zeitwert für die Fahrstraßenbildung. Dieser ist abhängig von der Stellwerksart, kann aber in der Realität von Stellwerk zu Stellwerk unterschiedlich ausfallen.
Zu guter Letzt stellt auch die Annäherungsfahrzeit, bei PZB insbesondere der Vorsignalabstand eine Unschärfe dar. Auch hier müsste der generelle Annahmewert eigentlich individuell gesetzt werden. Dies würde den Rechner aber unnötig kompliziert und unnötig detailliert machen. Auch der Annahmewert für die projektierte Verzögerung bei den linienförmigen Zugsicherungssystemen muss gut überlegt sein.
Nicht zuletzt sind die unterstellten Parameter für ETCS Level 3 auch mit Vorsicht zu genießen. Hier können wir deswegen schon nicht zu hundert Prozent richtig sein, weil diese Technik erst noch im Detail projektiert werden muss, mit anderen Worten, diese Parameter sind lediglich prognostizierte Parameter, die eventuell in zehn Jahren andere Werte haben könnten.
Formeln und Herleitung
Die genaue detaillierte Herleitung aller Formeln des Sperrzeitrechners würde den Rahmen sprengen, sodass wir hier uns nur auf das Wesentliche konzentrieren. Der Algorithmus berücksichtigt nämlich zahlreiche Ausnahmeregelungen und bewahrt zudem vor Fehleingaben des Anwenders, sodass die Formellandschaft deutlich komplizierter ist, als hier angegeben.
Wir beginnen mit der Fahrzeit im Block. Hier geht es geht darum, einen Schnittpunkt zwischen der Trajektorie und den Gleisfreimeldeeinrichtung zu finden. Dies erfolgt im Algorithmus hauptsächlich mit verschachtelten Schleifenrechnungen und Abzweigungen. Der linke obere Schnittpunkt und der rechte untere Schnittpunkt bilden den Sperrzeitkasten der Fahrzeit im Block. Soweit die Ausgangssituation.
Im nächsten Schritt springen wir zur Formel (4). Hier geht es um eine weitere um eine räumlich versetzte Trajektorie. Der räumliche Versatz dieser Trajektorie ist bei den alternativen Zugsicherungssystemen der Vorsignalabstand (4), und bei den moderneren Systemen der Bremswegabstand (5). Aus diesen neu gebildeten versetzten Trajektorien müssen dann erneut die Schnittpunkte ermittelt werden. Die Zeitwerte dieser Schnittpunkte stellen den zeitlichen Beginn der Annäherungsfahrzeit dar (3). Anschließend können wir mit den Formeln (2) und (1) den Beginn der Signalsichtzeit und den Beginn der Fahrstraßenbildezeit berechnen.
Die Berechnung der Räumfahrzeit verlangt wiederum eine Schnittpunktberechnung ab (6). Dieses mal ist es eine Trajektorie, die um die Zuglänge nach hinten versetzt ist. Die Schnittpunktberechnung selbst bezieht sich aber auf eine Gleisfreimeldeeinrichtung weiter, als diejenige die betrachtet wird (7). Dies deutet das Formelinkrement k+1 an. Zu guter Letzt ergibt sich aus diesem Endwert der Räumfahrzeit mithilfe der Fahrstraßenauflösezeit den Endzeitpunkt der Fahrstraßenauflösung und somit der Sperrzeit.
Dies nun die grobe oberflächliche Erklärung. Im Detail gibt es noch sehr viele Ausnahmen, beispielsweise, jene, wenn die Gleisfreimeldeeinrichtungen verschiedene Funktionen haben. Man denke an Blockgrenzen oder an die Gleisabschnittsgrenzen oder Durchrutschwege, an welchen die entsprechenden Sperrzeitbestandteile sich wieder anders verhalten. Der Algorithmus hat hier zahlreiche zusätzliche Abzweigungen und Schleifen.
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