Fahrplanqualität: Netzweite Pünktlichkeitsbewertung mit OnTime

Die Pünktlichkeit der Bahn ist nicht nur beliebtes Thema polemischer Kolumnen, sondern tatsächlich auch ein wertvolles Maß für die Qualität der Betriebsabwicklung und dafür, wie gut Fahrplan und Infrastruktur zusammenpassen. Die Pünktlichkeit eines geplanten Fahrplans entzieht sich jedoch derzeit einer objektiven Analyse; die zu erwartende Betriebsqualität ist heute meist die Domäne kleinräumiger Simulationen oder großräumiger Ratespiele. Dank neuer analytischer Verfahren ermöglicht das Programm OnTime auch die Prüfung landesweiter großer Netze – und dies bei Rechenzeiten im Minutenbereich.

Die qualifizierte Bewertung von Fahrplänen auf ihre Stabilität, d. h. ihre Reaktion auf von außen induzierte Störungen, erfolgt in der Regel durch mikroskopische Simulationen in beschränkten Untersuchungsräumen. Damit sind jedoch weder große und komplexe Netze noch strategische Planungen, die häufig makroskopisch formuliert werden, evaluierbar. Gerade in frühen Planungsphasen, in denen strategische Entscheide bezüglich der Angebotsstruktur zu treffen sind, bestehen daher kaum Informationen über mögliche Stabilitätsrisiken. Variantenentscheide für Fahrplankonzepte oder Infrastrukturausbauten werden so ohne Berücksichtigung der Betriebsqualität gefällt, bzw. nur aufgrund von Experteneinschätzungen, die aber kaum die Komplexität von vernetzten Fahrplänen überblicken können.

Um diese Lücke bei der Analyse von Fahrplänen zu schließen, haben die SBB die Entwicklung eines „Stabilitätsmodells“ beauftragt, um Fahrpläne auf Basis fundierter Pünktlichkeitsprognosen zu optimieren. Dazu dienen Verfahren, die eine makroskopische Netzabbildung und die Repräsentation der Verspätungen als Verteilungsfunktionen kombinieren. Der gewählte Ansatz nutzt anstelle wiederholter Simulationen verschiedener Einzelereignisse (Monte-Carlo Simulation) eine direkte Operation auf Verteilungsfunktionen, um in einem Rechenlauf die Verspätungsentwicklung abzubilden. Störungen im Betriebsgeschehen werden zu diesem Zweck als Zufallsgrößen mittels Verteilungsfunktionen abgebildet und die Verspätungsentwicklung darauf analytisch berechnet. Der gewählte Ansatz, umgesetzt in dem Programm OnTime (www.ontime-rail.com), erweitert die Bewertungsmöglichkeiten gegenüber üblichen Simulationsverfahren:

Der gewählte Ansatz erweitert die Bewertungsmöglichkeiten gegenüber üblichen Simulationsverfahren:

• Statt nur kleinräumige Netzausschnitte zu simulieren, können netzweite Fahrpläne oder auch lokale Änderungen im Netzzusammenhang untersucht werden.
• Anstelle wiederholter Simulation mit verschiedenen Einzelereignissen und ihrer anschliessenden statistischen Aufbereitung erlaubt das gewählte Verfahren die direkte Anwendung von Verteilungsfunktionen, um Verspätungen zu prognostizieren.
• Die deutliche Verkürzung der Rechenzeit lässt neue Prozesse bei der Erarbeitung, Bewertung und Verbesserung von Fahrplänen zu.
• Die Abbildung eines realen Störungsrauschens erlaubt die Kalibration des Modells und damit genaue Prognosen des Verspätungsverhaltens.

Die Entwicklung von OnTime wird von trafIT solutions gmbh und VIA Consulting & Development GmbH gemeinsam realisiert und basiert auf erprobten Verfahren, die am Verkehrswissenschaftlichen Institut der RWTH Aachen entwickelt wurden. Außer bei der SBB wird das Tool bei Infrabel (Belgien), ProRail / NS (Niederlande), der DB Netz (Deutschland), sowie in Projekten u.a. bei TrenItalia und am Institut für Verkehrsplanung und Transportsysteme der ETH Zürich eingesetzt.

Versionen

März 2024

OnTime 5.3

• Zusatzmodul Gleisbelegung
  
• zusätzliche Funktionalitäten im Fahrplan-Manager zum Löschen und Kopieren/Verschieben von Zügen, Einfügen von Halten
• erweiterte Berechnungsstatistik nach jeder Rechnung
• erweiterte Ausgabe der Konflikt-Indikatoren
• Erweiterung der Mehrsprachigkeit

September 2023

OnTime 5.2

• Verbesserung des Verteilungsviewers.
• Erweiterung des Wenden-Generators.
• SBB: Darstellung des Chromatic-graphs im Bildfahrplan.
  
• Anpassungen im Timetable-Manager auf neue xml-Fahrpläne

Januar 2023

OnTime 5.1

• Platformkonflikte: Eine neue Klasse von Konflikten wird in der Rechnung berücksichtigt.
• Beschleunigung des graph-Aufbaus: Reduktion des ersten Teils einer Berechnung um rund 30% .
• Exakte Berechnung der längenabhängigen Primärverspätung Fahrt
• Intergration einer Java Runtime Engine (OpenJRE https://Adoptium.net) im OnTime-Paket.
• SBB: Simulation von Teilnetzen: neue Funktionalitäten und neue Eingabedaten.

März 2022

OnTime 5.0

 Neugestaltung des Berechnungskerns, Verteilungen werden diskretisiert

• deutliche Beschleunigung der Berechnung bei erhöhter Präzision
• neuer Ansicht: Verteilungsviewer zur Darstellung der Verspätungsverteilungen für jeden Zug

März 2021

OnTime 4.3

• Verbesserung des Berechnungskerns
• Erhöhte Genauigeit der Berechnungen
• Anpassung des Imports von NeTS-Fahrplänen (SBB)

Jan - Mai 2020

OnTime 4.2.1 - 4.2.6

• Überarbeitung des Berechnungskerns
• Überarbeitung der Resultatfiles und Ausgabe des postgraph, einer Kombination des graphen mit Berechnungszwischenergebnissen
• Beschleunigung der Auswertung und Anzeige von Resultaten

Mai 2019

OnTime 4.2

November 2018

OnTime 4.1

April 2018

OnTime 4.0

Oktober 2017

OnTime 3.1

Januar 2017

OnTime 3.0

Änderungen zu Input-Daten:

• Import von Fahrplandaten aus Viriato (railML 2.2)
• Autovervollständigung fehlender Bahnhofs-/Abzweig-Trennzeiten
• Die Trassenbelegungswahrscheinlichkeit (trainPathUsage) wirkt auch auf Anschlüsse und Wenden

Verbesserung des GeoView

Neue Ausgabe-Datei: das cause-effect-file erleichtert die Analyse von Verspätungsursachen

Neue optionale Darstellung: das TrainDiagram stellt die Verspätungsentwicklung über ausgewählte Zugläufe dar

Mai 2016

OnTime 2.9

Änderungen zu Input-Daten

• optionale Angabe der Streckengleise bei Langsamfahrstellen
• Erweiterung des Formats der Abzweigkonflikte zur detaillierteren Konfliktbeschreibung 
• verbessertes Prüfen der Eingangsdaten im Szenario-Graphen
• verbesserte Analyse des Szenarios mit Indikatoren

Änderungen von Resultaten

• Verbesserungen des Aktivitäten-Graph: jede Aktivität wird protokolliert.
• ProRail-spezifisch: Anpassungen des DONS-Konverters.

Nutzer-definierte Farbskalen

Neuer view zur Analyse der Anschlusserreichungsgrade

Diverse Verbesserunges in der Benutzeroberfläche

Juli 2015

OnTime 2.8

• erweiterte Funktionen im railML-Manager zur Vorbehandlung von Fahrplandaten:
  • automatische Generierung von Zugverknüpfungen (Wenden, Flügelungen)
  • Zugnummerngenerierung für Fahrpläne ohne (sinnvolle) Zugnummern (bspw Langfristfahrpläne)

Mai 2015

OnTime 2.7.2

• verbesserter Import von DONS-Daten. Automatische Generierung eines railML-Fahrplans, der Anschlüsse und Wenden und der Zugfolgezeiten.
• erweiterte Datenformate für Primärverspätung Halt
• erweitertes Datenformat für Fahrstrassenausschlüsse im Bahnhof

Dez 2014

OnTime 2.7

• Wahrscheinlichkeit von Baustellen/Langsamfahrstellen
• Import von Fahrplänen des automatischen Fahrplangenerators DONS für ProRail

Juni 2014

OnTime 2.6.6

• Import von railML2.0 - basierenden Fahrplänen (Infrabel)

Okt 2013

OnTime 2.6

• Kapazitätsschätzer: Bestimmung der Kapazität gemäss UIC 406.
  Powerful UIC Leaflet 406 compliant compression
  approach, accounting for lines and nodes, assessment of available and consumed capacity

   

• Consideration of fuzzy trains. When analysing future schedules, the schedules of some trains - especially freight trains - are not known in detail. Only the demand for a number of train pathes can be predicted. OnTime can combine the scheduled trains of a timetable and the predicted demand.

Mar 2013

OnTime 2.5

• Verbesserung der Berechnung: Mehrprozessornutzung,
    Visualisierung des Berechnungsprozesses 
  

   

•  erweiteter Output: Ausgabe der effektiven primären und sekundären Verspätungen

Dez 2012

OnTime 2.4

• Visualisierung der Berechnungsergebnisse im Bildfahrplan. Verspätungsverteilungen der Züge werden im grafischen Fahrplan dargestellt und ermöglichen eine Analyse der Verspätungsentwicklung für jeden Zug, Streckenabschnitt und jede Zeit.
  

Jul 2012

OnTime 2.3

Literatur:

Ein Artikel zu den Grundlagen von OnTime ist im Journal of Rail Transport Planning & Management erschienen: 

Stochastic modelling of delay propagation in large networks

Proc. of the 5th International Seminar on Railway Operations Modelling and Analysis, Copenhagen,
13.-15.05.2013 der International Association of Railway Operations Research (IAROR):

OnTime-TimetableStabilityAnalysis.pdf

IRSA 2017: Vortrag am 1. International Railway Symposium Aachen: Kombinierte betriebliche und verkehrliche Bewertung von Bahn-Angeboten

Fachartikel: "Kombinierte betriebliche und verkehrliche Bewertung von Bahn-Angeboten"

 Eisenbahntechnische Rundschau (ETR), (2018) Nr. 7+8, S. 26-29

COMPRAIL 2022: Dan Burkolter, Burkhard Franke, Bernhard Seybold: "IMPROVING RAIL NETWORK SIMULATIONS WITH DISCRETE DISTRIBUTIONS IN ONTIME"