Vorhersage des Zuglaufs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Vorhersagen des zu erwartenden Zuglaufs eines Zuges. Ferner be ^¬ trifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Pro ^¬ grammcode. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen compu ^¬ terlesbaren Datenträger.

Um den zu erwartenden Zuglauf des Zuges auch bei Abweichungen vom vorgegebenen Fahrplan vorhersagen zu können, wird aktuell auf die Erfahrung von Fahrdienstleitern oder Disponenten zurückgegriffen. Basierend auf diesen Erfahrungen kann der weitere Zuglauf abgeschätzt werden. Ferner können basierend auf den Erfahrungen Maßnahmen ergriffen werden, um die Auswirkungen der Abweichung auf den weiteren Zuglauf zu minimieren. Ist der Fahrdienstleister oder der Disponent nicht erfahren genug, so kann weder der zu erwartende Zuglauf vorhergesagt noch eine die Auswirkungen der Abweichung minimierende Maßnahme ergriffen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Vorhersagen des zu erwartenden Zuglaufs eines Zuges bereit zu stellen, wobei der Zuglauf objektiv ge ^¬ nauer vorhergesagt werden kann und basierend auf der genaue ^¬ ren Vorhersage Maßnahmen ergriffen werden können, um den zu erwartenden Zuglauf an den vorgegebenen Fahrplan des Zuges anzugleichen .

Für das eingangs genannte Verfahren ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei dem Verfahren aktuelle Rahmenbedingungen der aktuellen Fahrt des Zuges mit historischen Rahmenbedingungen vorheriger Zugfahrten verglichen werden, historische Rahmenbedingungen, die den aktuellen Rahmenbedingungen am nächsten kommen, selektiert werden, und den selektierten Rahmenbedingungen zugeordnete Fahrtdaten der vorherigen Zugfahrten selektiert und verwendet werden, um den zu erwartenden Zuglauf des Zuges vorherzusagen, wobei die Rahmenbedingungen und zugeordneten Fahrdaten von einem Zugsicherungssystem zur Verfügung gestellt werden. Die Aufgabe ist für das eingangs ge ^¬ nannte System dadurch gelöst, dass das System ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Für das eingangs genannte Computerprogrammprodukt ist die Erfindung da ^¬ durch gelöst, dass mit dem Programmcode das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird. Für den eingangs genann ^¬ ten Datenträger ist die Erfindung dadurch gelöst, dass auf dem Datenträger das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt gespeichert ist.

Zum Vorhersagen des zu erwartenden Zuglaufs sind also keine subjektiven Erfahrungswerte mehr notwendig. Folglich kann der zu erwartende Zuglauf genauer bestimmt und zur Angleichung des Zuglaufs an den vorgegebenen Fahrplan eine passende und womöglich bei historischen Abweichungen erfolgreiche Maßnahme ergriffen werden.

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und, sofern nicht anders ausgeführt, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen.

So können die selektierten Fahrtdaten zum Vorhersagen des zu erwartenden Zuglaufs zumindest teilweise statistisch ausge ^¬ wertet werden. Zur statistischen Auswertung kann eine relative Häufigkeitsverteilung ausgewählter oder aller der selektierten Fahrtdaten ermittelt werden. Alternativ können gleitende Mittelwerte von ausgewählten oder allen der selektierten Fahrtdaten zur Vorhersage des zu erwartenden Zuglaufs verwendet werden. Ferner kann der gleitende Median von ausgewählten oder allen der selektierten Fahrtdaten zum Vorhersagen verwendet werden. Die statistische Auswertung der selektiven Fahrtdaten ermöglicht eine einfachere und genauere Vor ^¬ hersage des zu erwartenden Zuglaufs unter Verwendung einer im Vergleich zu allen selektierten Fahrtdaten reduzierten Menge an Daten, nämlich der durch die statistische Auswertung ge- wonnenen Daten.

Von den selektierten Fahrtdaten können diejenigen ausgewählt werden, die den aktuellen Fahrtdaten des Zuges am nächsten kommen, und der zu erwartende Zuglauf kann anhand der zu den ausgewählten Fahrtdaten gehörenden Zugläufen ermittelt werden. Optional können auch die ausgewählten Fahrtdaten statistisch ausgewertet werden. Hierdurch werden nur besonders relevante selektive Fahrtdaten zur Vorhersage des zu erwarten ^¬ den Zuglaufs verwendet, sodass sich die Genauigkeit der Vor ^¬ hersage verbessert.

Der zu erwartende Zuglauf kann wiederholt und mit aktuali ^¬ sierten Rahmenbedingungen und zugehörigen Fahrtdaten bestimmt werden. Durch die Berücksichtigung der aktuellen Rahmenbedingungen und Fahrtdaten verbessert sich erneut die Genauigkeit der Vorhersage.

Der zeitliche Abstand zwischen zwei Bestimmungen des zu erwartenden Zuglaufs kann abhängig von der geplanten Fahrstrecke des Zuges, erwarteten oder vorhandenen Störungen an der Strecke und/oder am Zug, der aktuellen Abweichung des bisherigen Zuglaufs vom geplanten Zuglauf des Zuges, eines Ab- stands zu einem auf demselben Streckenabschnitt vorausfahren ^¬ den Zug und/oder zumindest einem Teil der selektierten Fahrtdaten gewählt werden. Durch eine derartige Berücksichtigung kann die Vorhersage noch genauer durchgeführt werden.

Das Verfahren zum Vorhersagen des zu erwartenden Zuglaufs kann gestartet werden, wenn eine Differenz des aktuellen Zuglaufs des Zuges von einem vorgegebenen Fahrplan einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Der Schwellwert kann ein konfigurierbarer Verspätungswert sein. Folglich kann das Verfahren insbesondere bei einem gestörten und vom Fahrplan abweichenden Zuglauf zur genauen und womöglich sogar automatischen Angleichung des Fahrplans an den weiteren Zuglauf und/oder zur Abschätzung von Maßnahmen zur Korrektur des Zuglaufs verwendet werden.

Um die für die Vorhersage des zu erwartenden Zuglaufs vorhan- denen Daten zu erweitern, können die aktuellen Fahrtdaten und die diesen zugeordneten aktuellen Rahmenbedingungen zum Erzeugen weiterer historischer Fahrtdaten und diesen zugehörenden Rahmenbedingungen gespeichert werden, beispielsweise in einer Datenbank.

Die aktuellen Rahmenbedingungen und zugehörigen aktuellen Fahrtdaten können an sich, also als Rohdaten gespeichert werden, sodass eine Verfälschung der gespeicherten Daten auszuschließen ist. Alternativ können die aktuellen Rahmenbedin- gungen und die zugehörigen aktuellen Fahrtdaten statistisch ausgewertet gespeichert werden, zum Beispiel in der Daten ^¬ bank. Hierdurch kann sich der benötigte Speicherplatz verringern und die Vorhersage des zu erwartenden Zuglaufs beschleu ^¬ nigen, da die statistische Auswertung nicht gesondert durch- zuführen ist, sondern vielmehr auf bereits vorhandene statis ^¬ tische Daten zurückgegriffen werden kann.

Die Rahmenbedingungen können enthalten:, die Zuggattung, die Zugpriorität, den Ort, an dem sich der Zug befindet, den ak- tuellen Wochentag, ob aktuell am Ort des Zuges Schulferien oder Feiertage sind, die aktuelle Uhrzeit, das Ziel des Zu ^¬ ges, Zwischenziele des Zuges, die Zugbelegung, also die An ^¬ zahl der Fahrgäste im Zug, womöglich mit Bezug auf die Kapa ^¬ zität des Zuges, die geplante Strecke, ob Baustellen oder an- dere geplante oder ungeplante Störungen an oder auf der ge ^¬ planten Strecke vorhanden sind, die bisherige Pünktlichkeit beziehungsweise die aktuelle Pünktlichkeit des Zuges, ob vo ^¬ rausfahrende Züge denselben Streckenabschnitt belegen, ob auf der geplanten Strecke ein Unfall geschehen ist, und/oder ob eine technische Störung am Zug und/oder an der Strecke vor ^¬ liegt. Auch die Art der technischen Störung oder zu erwartende Auswirkungen der Störung beziehungsweise eines Unfalls oder die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Zuges können als Rahmenbedingungen gespeichert werden.

Die Fahrtdaten können die bisherige und/oder die aktuelle Pünktlichkeit des Zuges, die bisherige und die aktuelle Ge ^¬ schwindigkeit des Zuges, bisherige und/oder aktuelle An- kunfts- beziehungsweise Abfahrtszeiten und sonstige Zugläufe des Zuges betreffen. Die Intervalle, in denen das Verfahren zum Vorhersagen des zu erwartenden Zuglaufs des Zuges wiederholt durchgeführt werden sollen, können davonabhängen, ob der vorausfahrende Zug vorhanden ist und mit welcher Geschwindigkeit der vorausfahrende Zug fährt, von Gegebenheiten der geplanten Strecke, zum Bei- spiel ob Baustellen auf der geplanten Strecke vorhanden sind, und wie die bisherige und aktuelle Pünktlichkeit des Zuges ist .

Störungen können beispielsweise Baustellen und Unfälle an der geplanten Strecke beziehungsweise technische Störungen am Zug oder an der Strecke sein.

Die aktuellen Rahmenbedingungen und die zugeordneten Fahrtdaten können permanent zum Beispiel mit der aktuellen Zugposi- tion und weiteren Informationen, wie etwa Ankunfts- und Ab ^¬ fahrtsmeldungen gespeichert werden. Dies kann nicht nur für den einen Zug, für den der zu erwartende Zuglauf vorhergesagt werden soll, durchgeführt werden. Vielmehr können diese Aufzeichnungen für alle Züge eines Streckenabschnitts, eines ge- ografischen Bereichs oder des gesamten Streckennetzes gespei ^¬ chert werden. Hierdurch verbessert sich die statistische Aus ^¬ wertung im Vergleich zur Verwendung von isolierten historischen Daten. Zum Beispiel können die Aufzeichnungen an einer Schnittstelle eines Zugsicherungssystems, zum Beispiel ETCS oder CBTC, zur Betriebsleittechnik geschehen, da die Betriebsleittechnik die aufzuzeichnenden Daten in der Regel zu anderen Zwecken be- reits bekommt. Diese Daten können also unverfälschte Rohdaten sein, die an sich oder statistisch ausgewertet gespeichert werden können. Einflüsse von aktuell aufgezeichneten Daten können folglich direkt bei der Vorhersage des zu erwartenden Zuglaufs berücksichtigt werden.

Als aktuelle Fahrtdaten können detaillierte Bewegungsinforma ^¬ tionen zumindest des Zuges, dessen erwarteter Zuglauf vorhergesagt werden soll, gesammelt und gespeichert werden. Insbe- sondere können die detaillierten Bewegungsinformationen aller Züge gespeichert werden. Die Zugsicherungssysteme stellen diese Informationen bereits zur Verfügung, sodass der technische Aufwand zur Realisierung des Verfahrens gering ist. Bei ^¬ spielsweise wird für ETCS geführte Züge im Fernverkehr oder CBTC basierte Züge im Nahverkehr mehrmals pro Minute die ak ^¬ tuelle Zugposition festgehalten.

Der zeitliche Abstand zwischen zwei Bestimmungen des zu erwartenden Zuglaufs kann auch von der Streckentopologie der geplanten Fahrstrecke des Zuges und dem Fahrplan des Zuges abhängen. Der zu erwartende Zuglauf kann den erwarteten

Fahrtverlauf und dabei auch zu erwartende Verspätungen umfas ^¬ sen. Dabei können diejenigen historischen Daten verwendet werden, die dem aktuellen Zugverlauf am nächsten kommen, zum Beispiel gleicher Wochentag und/oder ähnliche Uhrzeit. Auch die Vorhersagen und/oder ergriffene Maßnahmen zu Verbesserung der Pünktlichkeit des Zuges sowie deren Auswirkungen können zum Beispiel in der Datenbank gespeichert werden. Ferner können Genauigkeitswerte, welche die Genauigkeit der Vorhersagen beziehungsweise ein Abweichen der Vorhersage von dann einge ^¬ tretenen Zugläufen gespeichert werden.

Die Datenaufzeichnung der aktuellen Zugpositionen kann kontinuierlich oder permanent geschehen und ermöglicht so die kon- tinuierliche Verbesserung der für die Vorhersage zur Verfü ^¬ gung stehenden Datenmenge. Hat das den Zuglauf überwachende und womöglich planende Per ^¬ sonal eine aktuelle Störung zu lösen, können zumindest eine Vorhersage oder sogar mehrere mögliche Vorhersagen des zu er ^¬ wartenden Zuglaufs zum Beispiel als zusätzliche Linie im Zeit-Weg-Liniendiagramm für den Zug oder als zusätzliche Information in einer tabellarischen Übersicht dargestellt werden, um dem Personal den zu erwartenden Zuglauf einfach erkennbar darzustellen, damit Erfolg versprechende Maßnahmen zur Minimierung der Auswirkungen der Störung ermittelt und ergriffen werden können. Insbesondere ermöglicht das Verfahren, bei der Lösung einer aktuellen Störung einen Vergleich mit ähnlichen Zugläufen aus der Vergangenheit und dem typi ^¬ scherweise zu erwartenden Fahrtverlauf zuziehen. Der Datenträger kann als ein USB- Stick, eine Diskette, ein optischer Datenträger (CD, DVD, etc.) oder als ein sonstiger transportabler Datenträger bereit gestellt sein. Ferner kann der Datenträger online, also über ein Netzwerk und zum Beispiel über das Internet, zugänglich sein, sodass das Compu- terprogrammprodukt beispielsweise als Download bereitgestellt wird .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Aus ^¬ führungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.

Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei ^¬ spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorhersagen des zu erwartenden Zuglaufs, Figur 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei ^¬ spiels eines erfindungsgemäßen Systems zum Vorhersagen des zu erwartenden Zuglaufs.

Zunächst sind Struktur und Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorhersagen des zu erwartenden Zuglaufs eines Zuges mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der Figur 1 be ^¬ schrieben .

Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren 1 schematisch als ein Flussdiagramm. Das Verfahren 1 startet mit einem ersten Verfahrensschritt 2. Im ersten Verfahrensschritt 2 kann der aktuelle Zuglauf mit dem vorgegebenen Fahrplan des Zuges verglichen werden. Ferner können aktuelle Rahmenbedingungen und Fahrtdaten der Fahrt des Zuges ermittelt und gespeichert werden. Die Ermittlung und Speicherung der aktuellen Rahmenbedingungen und aktuellen Fahrtdaten kann unabhängig von einer womöglich vorhandenen Abweichung des aktuellen Zuglaufs vom Fahrplan vorgenommen werden. Liegt eine Abweichung des aktuellen Zuglaufs vom Fahrplan über einem vorbestimmten Schwellwert, kann nach dem Verfahrensschritt 2 ein weiterer Verfahrensschritt 3 ausgeführt werden. Liegt die Abweichung unterhalb des Schwellwertes, so können die aktuellen Rahmenbedingungen und aktuellen Fahrtda- ten periodisch oder fortlaufend ermittelt und gespeichert werden und mit dem Fahrplan verglichen werden. Im Verfahrensschritt 3 werden die aktuellen Rahmenbedingungen mit historischen Rahmenbedingungen verglichen. Hierzu können die historischen Rahmenbedingungen aus einer Datenbank ausgelesen wer- den. Die im Verfahrensschritt 2 ermittelten aktuellen Rahmenbedingungen und aktuellen Fahrtdaten können in dieser Datenbank gespeichert werden beziehungsweise sein. Auf den Verfahrensschritt 3 kann ein Verfahrensschritt 4 fol ^¬ gen, in dem historische Rahmenbedingungen, die den aktuellen Rahmenbedingungen am nächsten kommen, selektiert werden. Auf den Verfahrensschritt 4 kann ein Verfahrensschritt 5 fol ^¬ gen, in dem die zu den selektierten Rahmenbedingungen zugehörigen historischen Fahrtdaten ermittelt werden. Die ermittelten zugehörigen historischen Fahrtdaten können optional statistisch ausgewertet werden. Beispielsweise kann deren rela- tive Häufigkeitsverteilung, deren gleitende Mittelwerte oder deren gleitender Median zur statistischen Auswertung bestimmt werden .

Optional kann auf den Verfahrensschritt 4 zunächst ein Ver- fahrensschritt 6 folgen, auf den wiederum der Verfahrens ^¬ schritt 5 folgen kann. Im Verfahrensschritt 6 können die zu den selektierten Rahmenbedingungen zugehörigen historischen Fahrtdaten mit den aktuellen Fahrtdaten verglichen werden. Die historischen Fahrtdaten, die den aktuellen Fahrtdaten am nächsten kommen, können ausgewählt und nur die ausgewählten historischen Fahrtdaten im Verfahrensschritt 5 verwendet und optional statistisch ausgewertet werden.

Basierend auf den im Verfahrensschritt 5 gebildeten und op- tional statistisch ausgewerteten Fahrtdaten kann im Verfahrensschritt 7 der zu erwartende Zuglauf bestimmt werden. Bei ^¬ spielsweise können historische Fahrtdaten, die zu den histo ^¬ rischen Rahmenbedingungen gehören und/oder die den aktuellen Fahrtdaten am nächsten kommen, sowie die diesen historischen Fahrtdaten bei den historischen Fahrten folgenden Fahrtdaten verwendet und optional statistisch ausgewertet werden, um den zu erwartenden Zuglauf vorherzusagen.

Im nun folgenden Verfahrensschritt 8 endet das Verfahren. Beispielsweise kann anhand einer möglichen Abweichung des bisherigen aktuellen Zuglaufs vom Fahrplan bestimmt werden, ob und wann beziehungsweise in welchen Intervallen das Verfahren neu gestartet wird. Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zur Vorhersage des zu erwartenden Zuglaufs eines Zu ^¬ ges schematisch.

Das System 10 ist vorzugsweise ausgebildet, das Verfahren 1 durchzuführen. Beispielsweise weist das System 10 eine Daten ^¬ bank 11 auf, in der historische Rahmenbedingungen und diesen zugeordnete historische Fahrtdaten gespeichert sind. Optional können in der Datenbank 11 alternativ oder zusätzlich zu den historischen Rahmenbedingungen und diesen zugeordneten Fahrtdaten auch statistisch ausgewertete historische Rahmenbedingungen und zugeordnete Fahrtdaten gespeichert sein. Sollen statistisch ausgewertete Daten in der Datenbank 11 gespeichert werden, kann das System 10 ferner eine Auswertungs ^¬ einrichtung 12 aufweisen, die ausgebildet ist, Rahmenbedingungen und Fahrtdaten statistisch auszuwerten. Die Auswertungseinrichtung 12 ist dann datenübertragend mit der Daten- bank 11 verbunden. Die Auswertungseinrichtung 12 kann ein

Computer und beispielsweise ein Industrie-PC, ein Server, ein Desktop-PC oder ein Steuergerät sein beziehungsweise aufwei ^¬ sen . Die Datenbank 11 kann datenübertragend mit einer Leittechnikanlage 13 verbunden sein. In der Leittechnikanlage 13 kann basierend auf den von der Datenbank 11 zur Verfügung gestellten Daten der zu erwartende Zuglauf des Zuges vorhergesagt werden. Alternativ kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung zwischen die Datenbank 11 und die Leittechnikanlage 13 ge ^¬ schaltet sein, in der der zu erwartende Zuglauf basierend auf den Daten der Datenbank 11 vorhergesagt wird.

Die Leittechnikanlage 13 kann den vorhergesagten Zuglauf des Zuges an einem Bedienplatz 14 für einen Fahrdienstleiter oder eine andere Person, die mit der Leitung des Zuges beschäftigt ist, ausgeben. Anhand der ausgegebenen Vorhersage kann der zu erwartende Zuglauf einfach erkannt werden. Weicht der zu er- wartende Zuglauf zu stark vom Fahrplan des Zuges ab, so kann anhand des zu erwartenden Zuglaufs und anhand der histori ^¬ schen Daten gut abgeschätzt werden, welche Maßnahmen zur Annäherung des Zugslaufs an den Fahrplan ergriffen werden soll- ten .

Um die aktuellen Rahmenbedingungen und die zugeordneten

Fahrtdaten mit geringem Personalaufwand einfach ermitteln und speichern zu können, können diese von einem Zugsicherungssys- tem 15 zugeführt werden. Das Zugsicherungssystem 15 ist datenübertragend mit der Leittechnikanlage 13 verbunden. Die Leittechnikanlage 13 kann die ermittelten aktuellen Rahmenbe ^¬ dingungen und Fahrtdaten in der Datenbank 11 ablegen. Optional kann das Zugsicherungssystem 15 unter Umgehung der Leit- technikanlage 13 mit der Datenbank 11 datenübertragend ver ^¬ bunden sein und die aktuellen Rahmenbedingungen und die zugehörigen Fahrtdaten in der Datenbank 11 ablegen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs- beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.