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Einleitung

OpenTrack ist ein am Institut für Verkehrsplanung und Transportsysteme der ETH Zürich realisiertes Forschungsprojekt zum Thema interaktive Betriebsimulation von Eisenbahnnetzen. Ziel dieses Projekts war die Entwicklung eines leistungsfähigen und benutzerfreundlichen Simulationsprogrammes für verschiedenste Rechnerplattformen, mit welchem sich komplexe Fragestellungen aus dem Bereich des Eisenbahnwesens lösen lassen.

OpenTrack erlaubt die Modellierung, Simulation und Analyse folgender Bahnsysteme und Zugsgattungen:



Typische Fragestellungen für ein Werkzeug wie OpenTrack sind etwa:

  • Berechnung von Fahrzeiten
  • Fahrplankonstruktion
  • Stabilitäts- und Machbarkeitsuntersuchungen von Fahrplänen (durch Einzel- und Mehrfachsimulation, Monte-Carlo-Simulation)
  • Nachweis von Infrastrukturbedarf
  • Berechnung der minimalen Zugfolgezeit (Headway Calculation), z.B. mittels dem Tool Headway Calculator
  • Planung von Umbauphasen und Langsamfahrstellen
  • Verhaltensanalyse exisitierender bzw. zukünftiger Triebfahrzeuge
  • Untersuchungen zum Einsatz der Eisenbahnsicherungstechnik (z.B. konventionelle Blocksysteme, Kurzblocksysteme, Moving Block Systeme, LZB, CBTC (Communication-Based Train Control), ATP, ATO, ETCS Level 1, ETCS Level 2, ETCS Level 3 (siehe auch: ERTMS), PTC (Positive Train Control)
  • Untersuchungen zum Verhalten des Netzes bei Störungen
  • Leistungs- und Energieberechnung von Zugfahrten
  • Simulation von Bahnstromsystemen (mittels OpenPowerNet)

Daten

OpenTrack enthält folgende Komponenten:

Grafikeditor für die Gleistopologie

Die Gleistopologie des zu simulierenden Netzes wird mittels eines Grafikeditors entworfen und verwaltet. Den auf dem Arbeitsblatt vorkommenden graphischen Objekten wie Gleiselemente, Signale, Stationen, etc. können Attribute zur genaueren Beschreibung der Objekte zugeordnet werden. Die sicherungstechnischen Belange der Gleistopologie
(Fahrstrassen, Blockabschnitte, Auflösepunkte, etc.) können ebenfalls direkt in der Anlagengraphik editiert und visualisiert werden.



Beispiel einer Gleistopologie: Station Olten (diese Grafik ist auch als PDF-Dokument verfügbar)

Lokeditor

Der Lok, bzw. Zugseditor verwaltet die technischen Daten (Masse, Länge, Adhäsionswerte, Z/V-Diagramme, Stromsysteme, Sicherungseinrichtungen ...) aller in der Simulation vorkommenden Kompositionen.








Datenbank für die Fahrplanverwaltung

Die Fahrplandaten werden in einer Datenbank gehalten. Nebst Ankunfts-, Abfahrts- und Haltezeiten werden auch Anschlüsse, Umsteigezeiten und Fahrreihenfolgen zwischen einzelnen Zügen verwaltet.





Die Änderungen können entweder direkt in der Fahrplantabelle durch textuelles Editieren gemacht werden (linkes Fenster) oder mit Hilfe der Maus direkt im Bildfahrplan (rechtes Fenster) (Siehe auch: OpenTrack Videos).

Ein Vergleich der Eingabedaten der Fahrplanes mit den durch die Simulation berechneten Fahrplandaten (Soll-/Ist-Vergleich) ist ebenfalls sowohl in Textform sowie im Bildfahrplan in grafischer Form darstellbar.


Schnittstellen

OpenTrack besitzt verschiedene Schnittstellen zu allgemeinen Datenformaten (z.B. ASCII, XML) und zu speziellen Formaten anderer Bahninformatiktools (z.B. FBS, Protim, Simu VII, ...). Zudem wird railML, das XML-basierte Standardformat für den Austausch von Eisenbahndaten unterstützt.




Weitere Informationen zu railML sind unter http://www.railml.org zu finden oder auf dem Produktblatt zu railML (PDF-Datei, 800 kB).


Fahrplandaten
Import
Export
railML (Versionen 1.0 und 2.2)
X
X
ASCII
X
MS Excel
X
X
OpenTrack ASCII
X
X
OpenTrack XML
X
X
Viriato (via railML)
X
X
FBS (via railML)
X
X
OpenTimeTable (via railML)
X
X
Simu VII (IBS GmbH)
X
UK Planning Inferface Format (.PIF-Format, Protim)
X
SimWalk (via railML)
X
X
Treno (via railML und Treno-Format)
X
X


Infrastrukturdaten
Import
Export
railML (Versionen 1.0 und 2.2)
X
X
Netvisio (SMA)
X
ASCII
X
MS Excel
X
X
Google Earth (Stationsdaten)
X
OpenTrack ASCII
X
X
SBB ZLR
X
X
Siemens Infrastructure Format
X
ETC Infrastructure Format
X
SIMON (ÅF-Industriteknik)
X
Infraspeed Infrastructure Format
X
Treno Format
X
X
Bentley Rail Track
X


Rollmaterialdaten (Z/V-Diagramme)
Import
Export
railML (Versionen 1.0 und 2.2)
X
X
OpenTrack ASCII
X
X
SimWalk (via railML)
X

Simulation

Simulations-Modul

Während der Simulation fahren die vordefinierten Züge auf der gegebenen Gleistopologie unter den gewünschten Randbedingungen (Fahrplan, Verspätungsverteilung, Umweltbedingungen, ...).

Technisch funktioniert das so, dass in wählbaren Zeitschritten (0.5 - 10 s) von jedem Zug dessen Momentanbeschleunigung bestimmt und mittels numerischer Integration dessen aktuelle Geschwindigkeit und momentaner Standort gerechnet wird. Das Fortschreiten der Züge kann am Bildschirm verfolgt werden, wo unter anderem reservierte Fahrstrassen, belegte Gleisabschnitte, etc. direkt angezeigt werden.

OpenTrack kann einzelne Betriebstage simulieren oder mittels Mehrfachsimulation (durch Variation der Inittialverspätungen und der stationsbezogenen Verspätungen) mehrere Tage durchrechnen und auswerten.

Visualisierung der Simulation

Während der Simulation können die abgebildeten Prozesse auf verschiedene Weise visualisiert werden.


Screenshot von OpenTrack während der Animation der Simulation. Das Video davon kann hier angeschaut werden.

Headway Calculator / Headway Calculation

Der Headway Calculator kann basierend auf einer Reihe von Inputparametern die minimale Zugfolgezeit zwischen zwei Zügen berechnen. Die beiden Züge können verschiedene Zugstypen (z.B. Intercity, S-Bahn, Güterzug), einen beliebigen Fahrweg sowie ein beliebiges Haltemuster (Stopping Pattern) aufweisen und können unter fester Blockteilung (Discrete Block), Moving Block oder CBTC verkehren. Die Zugfolgezeit wird für den gemeinsamen Abschnitt der beiden Fahrwege berechnet.



Diese Grafik ist auch als PDF-Dokument verfügbar

Tools für die Ausgabe der Simulationsergebnisse

OpenTrack liefert eine Fülle von möglichen Auswertungen. Von jedem Zuglauf wird z.B. das Weg/Zeit-, das Geschwindigkeits/Strecken-, das Beschleunigungs/Strecken-Diagramm und die für die Fahrt benötigte Energie ausgegeben. Zudem werden die genauen Daten über Stationshalte oder -durchfahrten mitgeschrieben. Für die verschiedenen Streckenabschnitte können graphische Fahrpläne (Bildfahrpläne) und die dazugehörigen Sperrzeitentreppen angezeigt werden. Pro Station werden Gleisbelegungen und weitere Daten über haltende oder durchfahrende Züge ausgegeben.



Komponenten von OpenTrack (diese Grafik ist auch als PDF-Dokument verfügbar)

OpenTrack ist erhältlich für die Betriebssysteme Windows XP, Windows Vista, Windows 7 (32 und 64 Bit), Windows 8 (32 und 64 Bit), Mac OS X Server und Mac OS X. Es existieren zwei verschiedene Versionen von OpenTrack. Die Vollversion erlaubt eine unbeschränkte Anzahl von verkehrenden Zügen pro Simulationslauf. Die für die Zuglaufrechnung einsetzbare Version OpenTrack Light ist limitiert auf zwei Züge pro Simulationslauf.


ScreenShots


Werfen Sie einen Blick auf die Benutzeroberfläche von OpenTrack unter den verschiedenen Windows-Versionen und unter MacOS X.
Windows 8
MacOS X

Auswertungen

OpenTrack kann verschiedenste Auswertungen in grafischer oder textueller Form produzieren.




Bildfahrplan (offline oder online darstellbar). Diese Grafik ist auch als PDF-Dokument verfügbar.




Geschwindigkeits-/Strecken-Diagramm




Weg-/Zeit-Diagramm mit Sperrzeitentreppen




Leistungs- und Energieauswertungen (rot: aufgenommene Leistung, blau: mech. Leistung am Rad, grün: aufgenommene Energie)




Belegungs-Diagramm (Reservation und Belegung der Stationsgleise)




Belegungsstatistik (Beispiel: Prozentuale Belegung der Gleise in der Spitzenstunde) . Diese Grafik ist auch als PDF-Dokument verfügbar.




Verspätungsstatistik




Sämtliche Auswertungen sind als ASCII-Text darstellbar, bzw. in anderen Programmen (z.B. Microsoft Excel) weiterverwendbar.




OpenTimeTable kann Auswertungen von OpenTrack-Mehrfachsimulationen darstellen und analysieren.


OpenTrack API

OpenTrack erlaubt über eine Programmierschnittstelle (API: application programming interface) die Anbindung an andere Programme, so dass diese standardisierte Befehle an OpenTrack senden können und definierte Statusmeldungen von OpenTrack zurückerhalten. Technisch gesehen werden dabei SOAP-Meldungen via HTTP übertragen (SOAP over HTTP).





Mögliche Anwendungsgebiete sind:

  • Entwicklung von benutzerspezifischen Dispositionsalgorithmen
  • Vergleich von Dispositioinsstrategien
  • Entwicklung von neuen Zugsteuerungskonzepten
  • Anbindung neuer Optimierungsverfahren (z.B. energieoptimiertes Fahren)
  • Detailierte Beurteilung von Betriebsverfahren

Eine Präsentation über das OpenTrack API gibt einen weiteren Einblick in die Funktionalität des API's. (Download der Präesentation - PDF, 2.9 MB). Für weitere Auskünfte stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.


Forschungspartner im Bereich Simulation von Eisenbahnnetzen


OpenTrack Railway Technology und das Institut für Verkehrsplanung und Transportsysteme der ETH Zürich arbeiten im Bereich Simulation von Eisenbahnnetzen mit diversen Partnerfirmen und -institutionen aus der Industrie, mit Bahngesellschaften, Ingenieurbüros und Hochschulen zusammen. Über 220 Firmen und Institutionen haben OpenTrack lizenziert.

Die vollständige Liste finden Sie auf der Desktop-Version unserer Homepage.

Dokumente / Downloads

PDF- und ZIP-Dateien zu OpenTrack


Bericht über den Einsatz von OpenTrack bei den SBB

Die SBB Zeitung berichtete in ihrer Ausgabe 04/2000 unter dem Titel Virtuelle Züge lösen echte Knöpfe über den Einsatz von OpenTrack im Rahmen einer Studie über den zukünftigen Infrastrukturbedarf im Raum Bern. © 2000 by SBB Zeitung.


Download des Berichtes (242 kB).

Bahnsimulation an der Technischen Universität Wien

Die Technische Universität Wien hat ein Dokument zum Thema Bahnsimulation verfasst. Zur Illustration der beschriebenen Beispiele wurde OpenTrack verwendet.

Andreas Schöbel von der Technischen Universität Wien hat einen Bericht zum Thema Fahrplantrasen bei zweigleisigen Strecken mit gemischtem Verkehr veröffentlicht, dessen Illustrationen mit OpenTrack gemacht wurden.


Artikel in der Zeitschrift Güterbahnen

In der Ausgabe 2/2003 der Zeitschrift Güterbahnen ist der Artikel "Ermittlung und Leistungsfähigkeit einer Werkbahn mit OpenTrack" publiziert worden. Gerne senden wir Ihnen kostenlos eine Kopie dieses Berichtes zu.

Artikel in der holländischen Computerzeitschrift Computable

Die holländische Computerzeitschrift Computable hat im Mai 2004 einen Bericht über die Arbeit des Simulationsteam der Firma Holland Railconsult publiziert. Der Bericht kann als PDF-Datei eingesehen werden (Text in Holländisch).


Paper für die Konferenz Comprail 2004

Unser Beitrag Railroad Simulation using OpenTrack (Text in Englisch) wurde an der Konferenz Comprail 2004 in Dresden, Deutschland vorgetragen.


Bericht in der ETH Web-Zeitung ETHLife

Im November 2004 publizierte die ETH Web-Zeitung ETHLife einen Beitrag über OpenTrack mit den Titel Beitrag "Auf die Sekunde genau" (PDF, 870 kB).


Die simulierten Pendler - Pünktlichkeit der S-Bahn Zürich

Die Beschreibung zeigt auf, wie die Werkzeuge OpenTimeTable (Fahrplananalyse), OpenTrack (Betriebssimulation) und SimWalk (Simulation von Personenströmen) erfolgreich in einem Projekt mit- und nebeneinandner eingesetzt wurden. (Download des Berichts - PDF, 8 MB).


Artikel in der Zeitschrift Railway Gazette 04/2006

In der Ausgabe April 2006 der Zeitschrift Railway Gazette haben T. Salt und K. Mears von der Firma Interfleet Technlology den Artikel "Automation gets the most out of mining railway infrastructure" publiziert. Gerne senden wir Ihnen kostenlos eine Kopie dieses Berichtes zu, die Textversion dazu können Sie hier lesen.

Australian Government: North-South Rail Corridor Study

North-South Rail Corridor Study, in welcher OpenTrack als Simulationstool verwendet wurde.

ETH Globe 03-2006

Lesen Sie die Geschichte der ETH Zürich Spin-off-Firma OpenTrack Railway Technology GmbH in der Zeitschrift ETH Globe (PDF, 3.8 MB, Download).

OpenPowerNet - Simulation von Bahnstromsystemen

Präsentation über die Simulation von Bahnstromsystemen (Ko-Simulation von OpenPowerNet mit OpenTrack) (PDF, 2.7 MB, Download).


Zwei Screenshots aus dem OpenPowerNet-Projekt für Zürich (Simulation VBZ-Netz) nach dem Postprocessing der OpenTrack-Outputdaten nach Google Earth. © 2008 by IfB.

Artikel in der Zeitschrift Railway Gazette 07/2008

In der Ausgabe Juli 2008 der Zeitschrift Railway Gazette erschien der Artikel Sharing tracks in Sydney, verfasst von Ian Imrie von der Firma Plateway. Beschrieben wird darin die komplexe Aufgabe, im Grossraum Sydney, genügend Trassen sowohl für den Güterverkehr, als auch für den S-Bahn- und Intercityverkehr bereitzustellen.

Natürlich kamen dabei die beiden Schweizer Tools Viriato und OpenTrack erfolgreich zum Einsatz.

OpenTrack Userworkshop 2008


Die OpenTrack-Präsentationen:
  • Daniel Hürlimann, OpenTrack Railway Technology Ltd., Switzerland - OpenTrack version 1.5 - new features (Download PDF-File)

  • Arnd Stephan, IfB, Germany - OpenPowerNet – Simulation of Railway Power Supply Systems (Download PDF-File)

  • G. Medeossi, University of Trieste, Italy - OpenTrack in Italy. An example: the node of Roma (Download PDF-File)

  • Rob Goverde, TU Delft, The Netherlands - The application of OpenTrack in education and research at Delft University of Technology (Download PDF-File)

  • Phillip Imrie, Plateway, Australia - Modelling of Service Reliability Using OpenTrack (Download PDF-File)

  • Giorgio Mastella, NET Engineering, Italy - An application of OpenTrack in the design of Veneto Regional Metropolitan Railway System (Download PDF-File)

  • Frederic Birer, Egis-Rail, France - OpenTrack simulation for suburban tunnel in Paris (RER B & D) (Download PDF-File)

  • Tero Kosonen, VR Track, Finland - Railway simulation using OpenTrack in Finland (Download PDF-File)

  • Andreas Schoebel, TU Wien, Austria - Anwendungsbeispiel für den Einsatz von OpenTrack im Rahmen einer ausgewählten Diplomarbeit an der TU Wien (Download PDF-File)

  • Thomas Graffagnino, SBB AG, Switzerland - railML-Datenaustausch im Rahmen von STABILO Analysen (Download PDF-File)

OpenTrack Userworkshop 2010


Die OpenTrack-Präsentationen:
  • Daniel Hürlimann, OpenTrack Railway Technology Ltd., Switzerland - OpenTrack version 1.6 - new features (Download PDF-File)

  • Martin Jacob, IfB, Germany - Operation and Power Supply Simulation for China Railways (Download PDF-File)

  • G. Medeossi, University of Trieste, Italy - OpenTrack Simulation of complex nodes - Case Studies in Italy (Download PDF-File)

  • Arjan Wieringa, DHV, The Netherlands - OpenTrack for design support - Verification of feasible solutions (Download PDF-File)

  • Phillip Imrie, Plateway, Australia - Recent Australian OpenTrack Projects (Download PDF-File)

  • Doris Tuna, TU Wien, Austria - Anwendungsbeispiel Salzburg Hauptbahnhof - Zur Beurteilung von Infrastrukturvarianten (Download PDF-File)

  • Daniel Kerwien, ETC, Germany - Überprüfung der schienenseitigen Leistungsfähigkeit des zukünftigen intermodalen Terminals Oslo-Alnabru mit Hilfe von OpenTrack (Download PDF-File)

  • Alex Schmid, Savannah Simulations AG, Switzerland - OpenTrack + SimWalk Transport „Closing the gap“ between railway network and passenger simulation (Download PDF-File)

OpenTrack Userworkshop 2013


Die OpenTrack-Präsentationen:
  • Johannes Meister and Fosca Romani, TTK, Karlsruhe - Light Rail Modelling with OpenTrack - Examples and Perspectives (Download PDF-File)

  • Torben Brand and Joel Sultan, Jernbaneverket, Norway - Project Infrastructure Modell Opentrack - Building a national network (Download PDF-File)

  • Elin Reitan and Sven-Jöran Schrader, NSB, Norway - Use of Simulation to Evaluate Performance of Timetable Concepts (Download PDF-File)

  • Ian Imrie, Plateway, Australia, Trevor Bagnall Queensland Rail, Australia and Martin Jacob IfB Germany - Holistic Capacity of Rail Networks - Exposing Asset Deficiencies in a complex System (Download PDF-File)

  • Giorgio Medeossi, LIFT, Italy - Rail Traffic Explorer and Simulationbooster (Download PDF-File)

OpenTrack Userworkshop 2015


Der letzte OpenTrack-Userworkshop fand vom 11. bis 13. Juni 2015 in einem erweiterten Rahmen zusammen mit Viriato-Usern (SMA und Partner AG) und Partnern der Firma systransis AG an der ETH Zürich statt. Auf der Workshop-Website finden Sie alle Präsentationen und weitere Informationen zum Event.

Die OpenTrack-Präsentationen:
  • Carole Raynard, SMA and Partner AG, Switzerland - Simulation of a Commuter Network - Methodology and practical implementation (Download PDF-File)

  • Phillip Imrie, Plateway, Australia - Large Freight Networks (Download PDF-File)

  • David Koopman, Royal HaskoningDHV, The Netherlands - Assessment of operational Feasibility Dutch Network - Timetable 2014 and 2017 (Download PDF-File)

  • Raimond Wuest, ZHAW Winterthur, Switzerland - OpenTrack Speed-Instruction API - first Experiences and Requests for the future Functionality (Download PDF-File)

  • Martin Jacob, IfB, Germany - Energy Efficiency Increase of Electrical Local Transport Systems (Download PDF-File)

  • Dominik Looser, Swiss Railways SBB, Switzerland - Data Sources for Simulation Projects (Download PDF-File)

  • Bernhard Seybold, trafIT solutions, Switzerland - railML - in OpenTrack and in other Tools (Download PDF-File)

OpenTrack Videos




Für die folgenden Links benötigen Sie den Apple Quicktime Player oder den Windows Media Player. Ansonsten können die Videos direkt auf YouTube angeschaut werden.




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Wenn Sie Fragen oder Anregungen zu OpenTrack haben, so setzen Sie sich doch mit uns in Verbindung:

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Tel: + 41 - 44 - 310 19 90
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