Tvorba jízdního řádu pomocí výpočetní techniky na Českých drahách
Úvod
Projekt Sestava nákresného jízdního řádu výpočetní technikou (SENA) je na Českých drahách v celosíťové realizaci od roku 1996, kdy byl tento systém nasazen pro konstrukci Grafikonu vlakové dopravy 1997/98 ve všech oblastních střediscích konstrukce Grafikonu vlakové dopravy (Praha, Plzeň, Olomouc). Projekt v současné době zásadně přerostl svým obsahem i rozsahem původní zadání: konstrukci listu grafikonu vlakové dopravy a na něj navazujících základních pomůcek Grafikonu vlakové dopravy. Dnes je základem pro tvorbu všech částí Plánu základního řízení dopravního provozu železnice (Grafikonu vlakovém dopravy a většiny jeho pomůcek, včetně Plánu vlakotvorby osobních i nákladních vlaků a Plánu oběhů vlakových náležitostí). Je významným integrátorem při zabezpečení přímých vazeb mezi jednotlivými informačními systémy divize dopravní cesty a divize obchodu a provozu. Lze ho v současné době považovat za nejsložitější, nejdůležitější a nejvýkonnější
informační systém na ČD.
Členění IS SENA
Systém má tři hlavní části:
- Grafický editor standardních dat EXPERT
- Tvorba Grafikonu vlakové dopravy
- Centrální editor vlaků (CEV)
1. Grafický editor standardních dat EXPERT
Současně používaná verze grafického editoru EXPERT je druhá generace tohoto editoru, která respektuje požadavky uživatele na dokonalejší a kvalitnější údržbu datové základny standardních dat o železniční síti ČD, potřebných pro tvorbu Grafikonu vlakové dopravy.
 |
| Obr. č. 1 – Základní zobrazení železniční sítě České republiky a detailní pohled na část sítě |
Hlavním záměrem v průběhu roku 1999 bylo dopracování modulů využívajících počítačové grafiky v prostředí Windows:
- Pokračování naplnění kmenových dat tratí, stanic a nových datových struktur, tak aby byly umožněny výpočty traťových a staničních intervalů, jízdních dob i energetické spotřeby a následného mezidobí. V současnosti je dokončena editace všech hlavních tratí, včetně hlavních železničních uzlů a většiny regionálních tratí. Byla přeeditována již dříve zadaná data
týkající se modernizovaných úseků a stanic na tranzitních koridorech, tak aby byla v souladu s novým stavem. Editor obsahuje i data o všech vozidlech provozovaných na ČD. Pro budoucnost je třeba dořešit i přístup k údajům o vozidlech cizích dopravců ve vztahu k dopravě vlaků těchto přepravců po tratích provozovaných ČD.
Grafické rozvinutí kolejiště ve stanicích na základě naeditovaných dat umožňuje zpětnou kontrolu a přehled o stavu dat v každém dopravním bodu s kolejovým rozvětvením. Bylo také rozšířeno o další technické prvky. Jako součást tohoto modulu bylo třeba dořešit algoritmus generující zobrazení kolejiště, zabezpečit správnou orientaci stanice, zohlednit kilometrickou polohu výhybek pro jejich správné vykreslení, zakreslit další objekty (dopravní budovu, stanoviště, stavědlo, nástupiště, návěstidla, ...). Ovládání grafiky ulehčuje identifikace objektů pomocí myši.
Viz obr. č. 1,2 a 3.
Zásadně byla rozšířena možnost testování dat a jejich uspořádání do filtrovaných seznamů.
Systém umožňuje indikované vkládání dat ze schránky (umožňující přenos dat mezi různými objekty a projekty).
Je připraven modul pro práci s datovými soubory s ohledem na předpokládané propojení na pasport železniční sítě.
Editor je postupně připravován na provázání s pasporty železniční sítě divize dopravní cesty, jakož i pro funkci univerzálního editoru standardních dat informačních systémů divize obchodu a provozu.
 |
| Obr. č. 2 – Schématické zobrazení dopravní infrastruktury stanic |
 |
| Obr. č. 3 – Údaje o hnacím vozidle, včetně jeho trakční charakteristiky |
2. Tvorba grafikonu vlakové dopravy (jádro SENA)
Tato část informačního systému je soustavně doplňována a vylepšována o nové komponenty zdokonalující základní činnosti spojené s tvorbou Grafikonu vlakové dopravy. Jedná se o praktickou realizaci úzkého propojení projektanta a uživatele informačního systému. Průběžně v návaznosti na modernizaci technického vybavení středisek tvorby jízdních řádů se inovuje i programové zabezpečení projektu. Zásadním řešením bylo provázání konstrukce Grafikonu vlakové dopravy se sestavou Plánu vlakotvorby osobních i nákladních vlaků. Konkrétní výsledky:
- Zdokonalení grafiky listu Grafikonu vlakové dopravy.
Doplnění kresby přípojných čar vlaků v přípojových stanicích.
Dořešení komunikace Centrálního editoru vlaků a vlastního systému tvorby jízdního řádu, včetně dokumentace přenosů vlaků pomocí protokolů. Definiční soubory umožňují potom automatické vysílání vybraných výstupů programu SENA na určené adresy. Možnost zobrazení časových údajů vlaků z Centrálního editoru vlaků, konstrukčních příkazů a hlavních poznámek přímo do sestavy Knižního jízdního řádu. Pomocný modul umožňuje výpis informací o vlacích do souborů - o všech vlacích, vlacích z Centrálního editoru vlaků pro každé oblastní středisko konstrukce jízdního řádu i pro jednotlivé jeho konstruktéry samostatně.
Výpočet jízdních dob je dokončen a verifikován, jeho praktickému uplatnění na většině tratí nebrání v současné době stav databáze standardních dat. Naopak velký přínos lze očekávat při tvorbě tras vlaků v listu grafikonu vlakové dopravy s ohledem na obsazení jednotlivých dopravních kolejí ve stanicích. To bude umožněno zobrazením kolejního reliéfu stanice vygenerovaného v editoru EXPERT, přímo v okně nákresného JŘ. (Doposud byl Grafikon vlakové dopravy konstruován pouze s obsazením první a druhé dopravní koleje na dvoukolejné trati a první dopravní koleje na trati jednokolejné). Dalším významným prvkem je dopracování hlediska spotřeby energie (elektrické, nafty) do výpočtu jízdních dob vlaku. Dráhový tachogram poskytuje dokonalý přehled o kvalitě vedení trasy každého vlaku i s ohledem na spotřebu energie. (Ukázka je na obr. č.4)
 |
| Obr. č. 4 - Dráhový tachogram vlaku |
- Možnosti zadávání dalších úkonů graficky (např. Pobyt kratší než 1/2 min), grafická indikace druhu vlaku Centrálního editoru vlaků přímo v listě Grafikonu vlakové dopravy (včetně označení nekorektně zadaných vlaků), možnost interaktivního vyhledávání konfliktů přímo při grafické editaci vlaků.
Náhrada programového prostředku Interleaf prostředky MS Office:
sešitový jízdní řád (ukázky variant viz obr. č. 6), knižní jízdní řád (ukázky variant viz obr. č. 5). Úprava je součástí inovace programového vybavení. Doposud používaný programový prostředek byl vhodný pouze pro prostředí DOS. Nová verze umožní rychlejší a kvalitnější tvorbu těchto důležitých pomůcek Grafikonu vlakové dopravy. Součástí inovace jsou i některé formální modernizační úpravy.
Bylo zahájeno řešení modulu propustnosti tratí tak, aby bylo možno zvolit traťovou kolej na vybraném traťovém úseku, vybrat pouze vlaky mezi požadovanými časovými hodnotami, třídit vlaky podle směru, času, čísla, vybrat pouze požadované vlaky ze seznamu nebo vybrat všechny vlaky. Může se zvolit i délka časového výběru. Pro tento výběr se potom bude tvořit ukazatel propustnosti.
 |
| Obr. č. 5 – Ukázka Knižního jízdního řádu |
 |
 |
| Obr. č. 6 – Ukázka Sešitového jízdního řádu |
- Modul technologické časy (provozní intervaly, následné mezidobí, konflikty) byl rozšířen o propojení provozních intervalů s modulem jízdních dob za účelem zpřístupnění hodnot dynamických složek provozních intervalů. Specielní obslužné okno slouží pro testování traťových i staničních intervalů. Podobně lze při výpočtu následného mezidobí postupovat v požadovaném časovém výřezu, pro sudé, liché nebo všechny vlaky, případně třídit vlaky podle času nebo čísel. Pro potřeby výpočtů provozních intervalů byl upraven i výpočet dílčích jízdních dob tak, aby správně zohledňoval zastavení nebo průjezd v určitém obvodu stanice (ukázka viz obr. č. 7).
Intenzivně se pracovalo na dokončení I. etapy modulu výlukových JŘ pro velké investiční akce. V současnosti se ověřuje model s ručním ovládáním pro výlukové akce na I. a II. koridoru. Cílem je přivést tento modul do podoby simulačního modelu, který by plně využíval možnosti SENA. Tento modul umožňuje simulování železničního provozu na zadané infrastruktuře. Bude sloužit k optimalizaci výlukové činnosti na koridorech, k optimalizaci rozsahu investičních akcí na koridorech vedoucích k úsporám investičních nákladů, jakož i ke stanovení volné kapacity dráhy ve smyslu příslušných ustanovení novely Zákona o drahách. Dokončením tohoto modulu se IS SENA stane informačním systémem plně srovnatelným s obdobnými systémy používanými nejvyspělejšími železnicemi v Evropě.
 |
| Obr. č. 7 - Tabulka výpočtu následného mezidobí |
3. Centrální editor vlaků - CEV
Rok 1999 byl rokem zavedení Centrálního editoru vlaků do rutinního provozu. Kromě řešení dalších funkcí programu, bylo nutné odstraňovat zjištěné chyby a nedostatky (systém je naprosto originální a jeho vzor neexistuje), ale i bezprostředně poskytovat pomoc při realizaci, zejména na úrovni OPŘ. Systém je náročný především proto, že vyžaduje práci v síti INTRANET ČD, v prostředí na které pracovníci vlakotvorby nebyli zvyklí. Mění se i zásadně technologie sestavy Plánu vlakotvorby: ruší se celosíťové vlakotvorné porady, karty vlaků, vlakotvorba probíhá paralelně se sestavou grafikonu vlakové dopravy na celosíťové i oblastní úrovni. Na sestavu Plánu vlakotvorby přímo prostřednictvím počítačové sítě navazuje i sestava Plánu oběhu vlakových náležitostí pomocí IS ASO (Automatizovaný systém oběhů). Všeobecně platí pravidlo, že vlak se zavede v CEV, potom se napní náležitostmi v ASO a nakonec se předá do SENA pro vlastní konstrukci grafikonu vlakové dopravy. Příklad pracovního prostředí CEV je na obr. č. 8.
Hlavní moduly a činnosti při zahájení provozu:
- Modul výměny dat mezi pracovišti CEV. Umožňuje i zpracování dat z pracoviště, které se nezúčastnilo poslední výměny dat.
Modul výměny dat se systémem ASO. Provedlo se sladění předávaných dat se systémem ASO, zavedlo se předávání informací o přečíslování vlaků a došlo též k rozšíření protokolu o importu.
Modul exportu do výměnných souborů. Průběžně se prováděla aktualizace struktury položek jednotlivých výměnných souborů. Výrazně se zlepšil export textových reprezentací kalendářních omezení.
Modul výměny dat se systémem SENA. Došlo k rozšíření množiny vyměňovaných údajů, CEV se stal více nadřazeným systémem z hlediska zavádění, rušení vlaků a změny trasy vlaku. Významně byl rozšířen protokol o importu.
Modul opravy databáze vlaků. S realizováním systému se vyskytly rozličné případy narušení databáze, které se odstraňovaly doplňováním dalších funkcí do modulu opravy databáze.
 |
| Obr. č. 8 - Příklad definice kalendářního omezení jízdy vlaku |
- Rozšíření databáze CEV o obecné a kalendářní poznámky a jejich zapracování do výměnných souborů a modulu exportu dat do systému SENA pro Knižní jízdní řád. Export do SENA byl zatím realizován pro úroveň tzv. centrálních kalendářních poznámek Knižního jízdního řádu, export necentrálních poznámek je připraven k realizaci, export ostatních poznámek je v řešení.
Nový modul výpočtu ukazatelů nákladní dopravy.
Nový modul inicializace, vymazání údajů v databázi.
Systémové zabezpečení SENA
Na systémové zabezpečení projektu SENA-JŘ-VT měly zásadní vliv požadavky na jeho specifické funkce, které vyžadovaly:
- Grafické prostředí, pro práci konstruktéra, který musí mít k dispozici nástroj pro zobrazení konstruovaného grafikonu, který umožní interaktivní změny.
- Výkonný a bezpečný systém, protože aplikační SW je velice náročný na výkonnost výpočetní techniky (HW a operační systém). Důležitá je bezpečnost systému, který musí zabránit vzájemné zásahy uživatelů do adres, které jim nepatří, jakož i přepis dat a ochranu dat všeobecně. Použité programy jsou velice složité a na správu náročné programy, do kterých uživatel nesmí nevhodně zasahovat.
- Podporu sítí, protože projekt byl zadán jako celoplošný s nutností zabezpečení přenosu informací mezi jednotlivými středisky konstrukce. V každém středisku konstrukce GVD je uplatněna lokální počítačová síť. Operační systém musí být připraven pro přenos dat a práci s daty v síti typu WAN (WIDE AREA NETWORK) i LAN (LOCAL AREA NETWORK).
- Víceuživatelské prostředí, vhodné pro práci více uživatelů současně s jednou datovou základnou, která se nedá rozdělit mezi jednotlivé pracovníky v každém středisku. Operační systém musí proto Obsahovat všechny nástroje, které víceuživatelské prostředí vyžaduje.
Dalším významným faktorem je systémem SENA naplněný a realizovaný přenos dat o vlacích z hotového celosíťového GVD do Výměnného souboru vlaky ČD, který je k dispozici ostatním informačním systémům DOP-ČD v DATISu Pardubice (vazby mezi jednotlivými IS jsou zobrazeny na obr. č. 9). Soubor je naplňován z CP-SENA, kde je po importu dat z jednotlivých ObS vytvořen celosíťový soubor dat a prostřednictvím sítě Intranet-ČD přenesen na centrální server.
 |
| Obr. č. 9 – Vazby mezi jednotlivými systémy |
Text Doc. Ing. Karel Šotek, CSc., RNDr. Hynek Bachratý, Ing. Karel Greiner,
Ing. Miroslav Gábor, Ing. Petr Veselý a Ing. Viliam Tavač
- Literatura:
[1] Šotek, K.: Skutečná architektura informačního a řídícího systému DOP-ČD, Doprava, 2/1998[2] Greiner, K.: Centrální editor vlaků Českých drah, Sceintific papers of the Univerzity of Pardubice, The Jan Perner Transport Faculty, 1/1997[3] Šotek, K.: Dopravní informační a řídící systémy, skripta, Dopravní fakulta Jana Pernera, 1998[4] Šotek, K.,: Výpočetní technika a informatika v dopravě, monografie, Institut Jana Pernera, Pardubice, 1999[5] Šotek, K.; Bachratý, H.; Kršák, E.; Ružbarský, J.: Nové systémy tvorby cestovného poriadku na železniciach ČD a ŽSR, ŽEL ’97, Žilina
