28. srpna 2003
Vyzkoušet a vyhodnotit plánovaný provoz železniční stanice ještě před jeho skutečným spuštěním – i to umožňuje simulační program Villon. O konkrétních možnostech tohoto softwarového nástroje pro realizaci simulačních experimentů spojených s provozem železničních uzlů, tedy zejména seřaďovacích stanic, vleček a osobních stanic, a o již realizovaných projektech jsme hovořili s Antonínem Kavičkou z Dopravní fakulty Jana Pernera Univerzity Pardubice.
„Můžete stručně představit simulační software Villon?“
„Simulační software Villon je nástroj, který vytváří určité simulační prostředí či laboratoř, jež umožňuje sledovat provoz vybraného železničního uzlu nebo železniční stanice, provádět v něm simulační experimenty a po vykonání těchto experimentů posuzovat, jaký dopad by měly v experimentu provedené změny na systém v realitě.“
„Můžete uvést konkrétní příklad simulačního experimentu?“
„Pro generální ředitelství Rakouských spolkových drah jsme v roce 2001 například vypracovali simulační model centrální seřaďovací stanice ve Vídni. V první fázi jsme museli zpracovat infrastrukturu, takže jsme z projektové dokumentace (respektive její elektronické formy) vybudovali model infrastruktury kolejiště. Poté jsme nadefinovali, jaké budou na této infrastruktuře probíhat obslužné a přemisťovací procesy a na základě těchto údajů jsme pak mohli demonstrovat veškeré uplatňované technologické procesy včetně všech pohybů kolejových vozidel v rámci infrastruktury kolejiště. Jinými slovy: když se v programu spustí nějaká varianta provozu určité stanice, zjistí se, jak tato varianta dopadne, a na základě toho se pak posoudí její kvalita. V rámci vídeňského projektu jsme zkoumali, jaký dopad by mělo na vídeňskou seřaďovací stanici, kdyby se zrušila menší seřaďovací stanice Wiener Neustadt.
Specifika libovolné stanice na světě jsme schopni řešit zcela standardním způsobem Dalším velmi zajímavým projektem, s nímž jsme v roce 1998 zahajovali naši konzultační činnost na bázi expertních simulačních studií, byla simulace železniční stanice v rakouském Linci. V loňském a letošním roce jsme řešili dva zajímavé projekty zaměřené na seřaďovací stanice v Číně a malý projekt jsme realizovali na Slovensku – v Žilině-Tepličce. Poměrně čilou spolupráci udržujeme se společností Siemens AG Braunschweig, pro niž jsme pracovali na více projektech; nejvýznamnějším z nich byla simulace dvojstanice Oberhausen-Osterfeld, při níž jsme zkoumali vhodnou variantu infrastruktury a vliv nových zabezpečovacích zařízení. Větším projektem, který se zpracovává nyní, je simulace pro BASF Ludwigshafen – největší chemickou továrnu v Evropě a její velkou vlečku. Ve spolupráci s Technickou univerzitou v Drážďanech řešíme simulaci tohoto uzlu. V současnosti taktéž dokončujeme simulační studii zabývající se problematikou modifikované infrastruktury kolejiště železničního uzlu Basilej Muttenz I ve Švýcarsku.“
„Setkali jste se v Číně s místními specifiky, která by nějak výrazně komplikovala výstavbu simulačních modelů stanic?“
„Specifika se vyskytnou vždy. Ale vzhledem k tomu, že obslužné technologie stanic dokážeme pro potřeby simulačního modelu zadávat velmi flexibilním způsobem, jsme schopni je řešit zcela standardním způsobem pro libovolnou stanici na světě.“
„Pro řešení jakých reálných případů je tento software vhodný?“
„Při projektování nové stanice – ještě dříve, než se začne s její skutečnou stavbou – je možné si díky němu její chod nasimulovat. Druhou možností využití simulace je posouzení důsledků definované přestavby stanice. A nakonec se simulace uplatní také v situaci, kdy management zamýšlí provést reorganizaci technologických procesů a nemá jasnou představu. Simulace napomůže při vyhledání úzkých míst ve stanici a ověří funkčnost navrhované reorganizace.
Simulační model lze vytvořit i pro případ plánovaných údržbových prací na některých zařízeních stanice. Protože údržba obvykle zablokuje některé zdroje stanice, je vhodné simulovat její různé fáze, aby se zjistilo, zda ji stanice zvládne.
Simulace najde vy-užití také v případě, že se některá železniční společnost rozhodne pro novou koncepci seřaďovacích stanic v rámci železniční sítě – některé stanice chce vyřadit, některé ponechat. V simulačních experimentech si pak může vyzkoušet vybrané stanice, které ji zajímají. Manažeři mají často pochybnosti, zda stanice zvládnou zvýšenou intenzitu vstupních proudů vlaků, proto chtějí simulovat provoz vybraných stanic, aby zjistili, zda je daná koncepce realizovatelná.
Středně velký projekt může trvat čtyři až šest měsíců, velký projekt zhruba jeden rok Z časového hlediska lze rozlišit tři druhy plánování: strategické, taktické a dispečerské. Pro strategické plánování, tedy například pro různé stavby a přestavby stanic, je to určitě vhodný nástroj. Stejně tak pro plánování střednědobé čili taktické, jakým je například změna GVD. Uvažujeme i o tom, že by bylo možné použít simulaci také pro plánování krátkodobé čili dispečerské, tedy že by simulační model čerpal data z reality a pracovník železniční stanice by si mohl vzhledem k nějakému krátkodobému časovému horizontu ověřit dopad určitého rozhodnutí. Toto je však zatím spíše hudba budoucnosti.“
„Jak dlouhý úsek reálného času je nutné simulovat, aby byly výsledky simulačního experimentu věrohodné?“
„Na tuto otázku nelze odpovědět jednoznačně: to, zda je třeba simulovat týden nebo jen tři dny (reálného času), závisí právě na záměru konkrétního projektu. Obvykle při tomto rozhodování hraje významnou roli také slovo zákazníka.“
„Jakou podobu má výstup simulačního experimentu?“
„V průběhu vykonávání simulačního experimentu lze na obrazovce počítače sledovat animaci pohybů všech kolejových vozidel a stupeň rozpracování všech technologických procesů. Když simulační experiment skončí, je možné z tzv. simulačního protokolu, který byl v jeho průběhu vytvářen, získat podrobná data o tom, jak experiment probíhal. Tato data nám udávají například to, že v určitém čase byla určitá kolej obsazena, kým byla obsazena atd. Na základě těchto dat můžeme zjistit i to, jak pracovali konkrétní pracovníci obslužného personálu. Když budeme například simulovat nepřetržitě několik dnů provozu, obdržíme na výstupu podrobný soubor dat, z něhož lze přesně zjistit, co se v kterou dobu stalo. Tento výstup je pro železničáře a manažery mnohdy důležitější než výstup animační. Technolog na základě těchto údajů dokáže říci, zda je to či ono v dané stanici skutečně možné, a my jsme pak schopni provést další případné modifikace dat simulačního modelu, aby lépe odrážel podmínky v realitě.“
„Jak dlouho trvá realizace průměrně složitého projektu a jak je strukturována?“
„Každý projekt má několik základních fází. První fází je kontakt se zákazníkem a identifikace problému. Následně se musí stanovit cíle projektu. Teprve když jsou tyto cíle stanoveny, lze začít model budovat. Při výstavbě simulačního modelu je nejdříve nutné vybudovat infrastrukturu uzlu, která zahrnuje například koleje, výhybky a semafory. Následně je nutné zadat data týkající se technologických procesů, které se budou v příslušném uzlu vykonávat. Dále jsou definovány obslužné zdroje, tedy personál a lokomotivy, charakterizované příslušnými počty, profesemi, pracovními směnami apod. Nakonec jsou zadávána data spojená se vstupními, respektive výstupními proudy (skladby vlaků, časy příjezdů a odjezdů, údaje o zpožděních atd.). A když se model vybuduje, je nutné ověřit jeho správnost. Tím končí první fáze projektu a nastává jeho pracnější část, totiž realizace série simulačních experimentů. Povaha a počet těchto experimentů jsou definovány ve spolupráci se zákazníkem a v souladu s definovanými cíli projektu.
Stavba modelu může trvat dva až tři měsíce, což však nezahrnuje pořízení vstupních dat, která musí dodat zákazník (provozní data, která zákazník není schopen poskytnout, pořizuje vlastní expertní tým například na základě 24hodinového sledování a měření reálného provozu). Délka experimentální fáze je závislá na tom, jaké experimenty zákazník chce a kolik jich chce. Středně velký projekt tak může trvat čtyři až šest měsíců, velký projekt zhruba jeden rok. Například realizace rozsáhlého projektu Linec, při němž se prováděla simulace několika variant kompletní přestavby stanice, trvala 1,5 roku.“
„Jaká je historie vzniku tohoto softwarového nástroje a kdo tvoří pracovní tým?“
„U zrodu myšlenky realizovat výzkum zaměřený na simulaci celého komplexu železničního uzlu (a nikoliv pouze jeho podsystémů) stál na počátku 90. let minulého století světově uznávaný odborník na problematiku seřaďovacích stanic Helmut König, který projektoval například jednu z nejprogresivnějších seřaďova-cích stanic v Evropě – Zürich-Limmattal. Z je-ho popudu vznikl společný projekt Fakulty řízení a informatiky Žilinské univerzity a generálního ředitelství Švýcarských spolkových drah, který se tímto výzkumem zabýval. Sponzorovala jej švýcarská strana.
Po ukončení tohoto výzkumného projektu, jehož výsledkem byla podrobně rozpracovaná koncepce simulátoru železničního uzlu, se přistoupilo k vývoji nového specializovaného softwarového simulačního nástroje – Villon. Tomuto vývoji se věnovala slovenská firma Simcon, s. r. o., Žilina, která v současnosti rovněž zajišťuje komerční využívání tohoto nástroje a poskytování služeb s ním spojených. Uvedená společnost úzce spolupracuje ve výzkumných činnostech se Žilinskou univerzitou.
Na poli výzkumu simulace železničních uzlů se úspěšně rozvíjí spolupráce mezi Žilinskou univerzitou a Univerzitou Pardubice. Většinu expertního týmu, který pracoval a pracuje na již zmíněných simulačních projektech, tvoří pracovníci Žilinské univerzity, Fakulty řízení a informatiky. Já jsem na této univerzitě též působil (a částečně působím i nadále), ale před dvěma lety jsem přešel na Univerzitu Pardubice. S expertním týmem však stále úzce spolupracuji.“
„Existuje na trhu nějaký podobný software?“
„Myslíme si, že ve své komplexnosti tento nástroj nemá konkurenci. I jinde, například v Německu, se některé firmy zabývají podobnými problémy. Žádný z jejich nástrojů ovšem, pokud víme, nedosahuje našich parametrů.“
„Jak jste se simulačními experimenty úspěšní na území České republiky?“
„Na českém trhu jsme doposud příliš úspěšní nebyli. Proběhly sice nejméně dvě naše podrobné prezentace na generálním ředitelství ČD v Praze, ale zatím jsme ujišťováni o tom, že finanční situace na Českých drahách je stále tak špatná, že si nemohou dovolit projekty tohoto typu, nebo že jim přinejmenším nepřikládají prioritu. Z různých stran je slyšet, že nákladní železniční doprava v České republice stagnuje, což má za následek, že není vůle zkoumat kvalitu stanic. Software ovšem může sloužit i pro ověření útlumových programů. Pokud se te-
dy dráha rozhodne, že bude využívat a udržovat pouze část stávající infrastruktury železničního uzlu, lze pomocí simulace ověřit, jaký to bude mít vliv na provoz stanice.“
„Zaznamenali jste nějaký zájem o váš produkt z okolních postkomunistických zemí?“
„Navázali jsme nějaké kontakty v Maďarsku a Polsku, zatím však byla odezva spíše vlažná. Zdá se, že se potýkají s velmi podobnými problémy, jaké má Česká republika, a také že ještě nedozrál čas, aby si kompetentní lidé uvědomovali význam možností simulace. Našimi nejvýznamnějšími obchodními partnery proto zatím zůstávají německé a rakouské dráhy. Zvláště v Německu spatřujeme prostor pro nové projekty.“
Neustále pokračuje vývoj programu s ambicí zvládnout širší škálu dopravně-logistických uzlů.„Lze tento software uplatnit i na jiné uzly než jsou železniční?“
„Nástroj má širší uplatnění, neustále pokračuje jeho vývoj s ambicí zvládnout širší škálu dopravně-logistických uzlů. Realizovali jsme například dva menší projekty, které byly zaměřeny na kontejnerové terminály. První projekt simuloval terminál BASF v Ludwigshafenu, druhým byl simulační model terminálu v americkém Bostonu.
Dalšími zajímavými projekty kombinujícími silniční a železniční dopravu byly simulační studie vnitropodnikové dopravy automobilky Volkswagen Bratislava a rakouského papírenského závodu SCA Laakirchen. Vypracovali jsme rovněž pilotní studii pozemního provozu bratislavského letiště. To jsou další oblasti, jejichž perspektiva, domnívám se, je velmi slibná.“
Petr Jechort
