Deadlock (jernbane)

En dødvande ( engelsk for "håbløs situation") er en situation i jernbanen , hvor tog blokerer hinanden, så regelmæssige togoperationer ikke længere er mulige.

betydning

Eksempel på en blokering af en enkeltrute mellem to togstationer med to spor hver

Det enkleste tilfælde af en dødvande er en enkelt-sporet linje, hvor to tog vender mod hinanden. Så længe hver af togene er i sin egen tog sekvens sektion , er der ingen risiko for en kollision i denne situation, men denne hindring er forhindret af den såkaldte counter run beskyttelse til sikker togkørsler . En blokering, der også er mulig med togbeskyttelse, er, når en station med to spor under en-sporet togoperation er optaget af to tog, der kører i samme retning (f.eks. For at overhale ), men samtidig kommer et tog på enkelt-sporsektionen. Da alle spor i stationen er optaget, er der ingen togovergange mulige, og togene spærrer hinanden.

Dødlås i sporskiftedrift : Ingen af ​​togene i kørselsretningen har nogen fri baneafsnit markeret med rødt .

En blokering kan også forekomme på dobbeltsporede linjer, der bruges i sporskiftende operationer, hvis to tog nærmer sig hinanden på begge spor, og det ikke længere er muligt at forlade det modsatte spor ved at skifte spor . På større togstationer er betingelsen for en blokering, at ruterne er blokeret af tog, der ønsker at komme ind, men ikke længere kan komme ind på grund af overfyldte stationsspor. På den anden side tilbyder dobbeltsporlinjer et højt sikkerhedsniveau, hvor kun det almindelige spor bruges i hver retning .

Omkostningerne ved at eliminere en sådan situation ved skift er meget høje i jernbanedrift. Det er imidlertid umuligt at opbygge jernbaneinfrastrukturen i et komplekst rutenet på en sådan måde, at fastlåste grundlæggende er udelukket. Først før en ny tidsplan , der er blevet koordineret i Europa af Forum Train Europe siden 2002, har den altid været afholdt den anden lørdag i december ved midnat for at sikre, at den ikke indeholder nogen blokeringer. For det andet, i tilfælde af forsinkelser eller omdirigeringer, er det afsenderen , der delvist understøttes af algoritmer i styringssoftwaren til digitale sammenkoblinger , at genkende og forhindre potentielle blokeringer. Softwaren indeholder derefter en algoritme kaldet "Overfill Prevention", som kun gør det muligt at indstille ruter automatisk, hvis sporsystemet ikke er overfyldt som et resultat: For eksempel forhindres det , at en fjerde rute indstilles ved overførselspunktet i sporskiftemodus, og en rute, der fører væk fra den, holdes således fri .

Sådanne systemer er implementeret i Lötschberg basistunnel og i Gotthard basistunnel på basis af det europæiske togkontrolsystem . Dette er dog teknisk kun muligt, hvis systemerne på begge sider tilhører det samme sammenlåsningsområde. I de øvrige tilfælde er proceduren tog anmeldelsen , hvor opgivelsen af en rejse ind i et afsnit med tovejs drift skal aftales på forhånd ved at tilbyde og acceptere mellem de involverede dispatchere, tjener som beskyttelse mod at blive stukket.

Teoretisk beskrivelse

Hvert afsnit (fremhævet med rødt) kan kun optages af et tog, der venter i henhold til den blå pil på at komme ind i det næste blokafsnit. Dødlåsen kan genkendes af det faktum, at den pegerede graf for disse pile har en cyklus .

De samme fire betingelser gælder for forekomsten af ​​en dødvande i jernbanen som for en dødvande inden for datalogi . De første tre kriterier er altid opfyldt på grund af jernbane- eller togbeskyttelsens struktur.

  1. Hvert togruteafsnit (blokafsnit) kan kun optages af et tog og spærres derefter for andre (" gensidig udelukkelse ").
  2. Hvert tog venter, indtil det kan komme ind i det næste blokafsnit og frigiver først det forrige spor ("hold og vent").
  3. Ingen tog kan fjernes fra systemet (“No Preemption ”).
  4. Der er en "ventekæde", som et tog skal ind i et blokafsnit, som på grund af en cirkulær reference kun kan blive frit, når toget har forladt sit eget blokafsnit.
En sløjfe optaget af et tog med flere togsektioner ville være en hypotetisk jernbaneinfrastruktur, hvor blokeringer ikke kan forekomme.

Det afgørende fjerde kriterium afhænger af driftssituationen og de strukturelle forhold, dvs. flere spor , tilgængeligheden af sidespor og stationernes størrelse. I et noget mere komplekst jernbanesystem med enkeltsporlinjer eller sporskiftende operationer er det i princippet umuligt at forhindre blokeringer. I modsætning til softwareprocesser, som grundlæggende kan afbrydes og genstartes, er det normalt umuligt med jernbanerne at tage togene af banen med kort varsel og "genstarte" dem. Den eneste vej ud er at forhindre blokeringer gennem fremsyn og passende kontrol. Til den automatiske drift såvel som til simulering og bestemmelse af den maksimale kapacitet for jernbanesystemer er specielle algoritmer nødvendige, som udelukker blokeringer og muliggør en effektiv jernbanedrift. Ved hjælp af kompleksitetsteori kan det beregnes, at når antallet af tog og blokafsnit stiger, øges den nødvendige computerkraft kraftigt: Dessouky et al. undersøgte algoritme er NP-hård .

Weblinks

Individuelle beviser

  1. ↑ Ulrich Maschek: Eisenbahnsicherungstechnik , afsnit 13.4.4.3 Counter-run beskyttelse . I: Lothar Fendrich (red.): Handbuch Eisenbahninfektur , 2007, s. 599-648, her s. 630, doi: 10.1007 / 978-3-540-31707-4 .
  2. ↑ Jacob carbon Russ: undersøgelse af metoder til at undgå blokeringer i synkrone jernbanesimulationsprogrammer . Diplomafhandling, Institute for Traffic Management, University of Applied Sciences Braunschweig / Wolfenbüttel, 2007, s. 5, 27–31.
  3. ↑ a b c Jörn Pachl : Systemteknologi til jernbanetrafik: planlægge, kontrollere og sikre jernbanedrift . 6. udgave, Vieweg + Teubner 2011, s. 214. ISBN 978-3-8348-1428-9 , doi: 10.1007 / 978-3-8348-8307-0 .
  4. ^ A b Yong Cui: Simuleringsbaseret hybridmodel til en del-automatisk forsendelse af jernbanedrift . Dissertation, University of Stuttgart, 2009, s. 55 ff.
  5. ↑ a b c Jörn Pachl : Undgå deadlocks i synkron jernbanesimulering . I: 2. internationale seminar om modellering og analyse af jernbanedrift , Hannover 2007, urn : nbn: de: gbv: 084-12898 .
  6. ↑ Jacob carbon Russ: undersøgelse af metoder til at undgå blokeringer i synkrone jernbanesimulationsprogrammer . Diplomafhandling, Institute for Traffic Management, Braunschweig / Wolfenbüttel University of Applied Sciences, 2007, s.7.
  7. ↑ Christian Hellwig, Dagmar Wander: Gennem bjerget i høj hastighed - ETCS niveau 2 i Lötschberg basistunnel . I: Signal und Draht 96 (10), 2004, s. 14-17.
  8. ↑ Generationer og århundreders projekt . Artikel om Gotthard Base Tunnel på siemens.ch. Hentet 15. december 2019.
  9. ^ Sue Morant: Nye trafiksikkerhedssystemer holder Gotthard-tog i bevægelse . I: International Railway Journal , 16. juni 2016.
  10. ↑ P. Cazenave, M. Khlif-Bouassida, A. Toguyéni: Sammenstød undgåelse og forebyggelse blokeringer, til dynamisk routing af tog i en jernbane knudepunkt . IEEE (red.): 6. internationale konference om kontrol, beslutning og informationsteknologi (CoDIT) 2019 , doi: 10.1109 / CoDIT.2019.8820580 .
  11. ↑ Maged M. Dessouky, Quan Lu, Jiamin Zhao, Robert C. Leachman: En nøjagtig løsningsprocedure til bestemmelse af de optimale afsendelsestider for komplekse jernbanenet . I: IIE Transactions 38 (2), 2006, s. 141-152, doi: 10.1080 / 074081791008988 .