LUKS – Leistungsuntersuchung Knoten und Strecken
Software-Suite für fachlich anspruchsvolle eisenbahnbetriebs-wissenschaftliche Untersuchungen
LUKS® (Leistungsuntersuchung Knoten und Strecken) ist eine integrierte, kommerzielle Software-Suite für verschiedene Arten von eisenbahnbetriebswissenschaftlichen Untersuchungen (EBWU). Die Basisfunktionalität umfasst die Bereitstellung von Editoren zur Erfassung und Bearbeitung von Stammdaten, von (Eisenbahn-)Infrastruktur sowie die Datenerfassung und Pflege von Zugdaten. Zugehörige Standard-Schnittstellen für externe Stamm-, Infrastruktur- und Fahrplandaten komplettieren die Grundfunktionen.
Die erfassten Daten werden in Datenbanken bereitgestellt und bilden die Basis einer detaillierten, mikroskopischen Fahr- und Belegungszeitrechnung aller Zugläufe. Die zugrundeliegenden Sperrzeiten werden konform zur Anwendung bei der DB InfraGo AG sowie dem UIC-Code 406 berechnet. Aufbauend auf der Basisfunktionalität sind verschiedene Module für LUKS verfügbar.
Das Basismodul umfasst alle elementaren und projektbildenden Funktionalitäten wie Import und Export verschiedenster Daten und Datenformate. Weiterhin umfasst es die Verwaltung von Projekten, Spurplänen und Stammdaten, mikroskopische Fahrzeit- und Belegungsrechnungen auf Zugdaten, eine differenzierte Konflikterkennung und elementare energetische Berechnungen.
Das Modul LUKS-K ergänzt die elementare Erfassung und Pflege von Zugdaten um vielfältige, mächtige Funktionen zur interaktiven, graphischen Fahrplanfeinkonstruktion. Zugläufe, die zugehörigen mikroskopischen Belegungen der Infrastruktur in Sperrzeitenform sowie eventuelle Konflikte zwischen Zugfahrten werden detektiert und graphisch dargestellt. Dies ermöglicht eine schnelle Überprüfung des Fahrplanes auf Konflikte, die Identifikation freier Kapazitäten sowie die interaktive Analyse von Engpässen. Unterschiedliche Gliederungs- und Aggregationsansätze wie Betriebsvarianten, Szenarien, Zugfamilien, Modellzüge, Taktfamilien und mehr, andererseits auch die Bearbeitung von Trassen mit interaktiver Berechnung und Darstellung von Sperrzeiten, Belegungen und Laufwegen in verschiedensten Diagrammen und Visualisierungen wie Zeit-Weg-Linien, Bildfahrplänen, Gleisbelegungsplänen, Strömungs- und Verkehrsgrafiken oder Animation der aktuellen Planung runden das Modul ab.
Das Modul LUKS-A basiert auf analytischen Verfahren (Warteschlangen-Theorie), um allgemeine Aussagen über die Auslastung von Infrastrukturbereichen oder das veränderte Verhalten bei erhöhter Auslastung einzelner Relationen zu erhalten. Der analytische Ansatz hat den Vorteil, dass Engpässe in der Infrastruktur oder stark ausgelastete Bereiche/Gleisgruppen relativ schnell und auf einer abstrakteren Ebene identifiziert werden können. Die Unsicherheiten zukünftiger Entwicklungen und Betriebsprogramme werden durch langfristige Ansätze wie Tagesganglinien, Verspätungsverteilungen und Betriebsprogramme abgebildet. Charakteristisch für diesen analytischen Ansatz ist, dass auch das fahrplanunabhängige Betrachten aufgrund von Zugmengen und Zugmixen möglich ist.
Das Modul LUKS-S erweitert LUKS® um die Simulation der Fahrplanerstellung sowie um die Simulation der Betriebsabwicklung mit zufällig eingestreuten Störungen und den daraus resultierenden Dispositions- und Umplanungsvorgängen. In allen Situationen werden ggf. resultierende Auswirkungen und Folgeverspätungen auf weitere Zugfahrten beachtet. Unter Verwendung von synchronen und asynchronen Komponenten erlaubt die Simulation die Ermittlung von Kennzahlen zur Robustheit und Kapazität gegebener Fahrpläne. Hierbei werden synchrone Komponenten zur Simulation von Zugbewegungen und Stellwerksverhalten entlang einer Modellsystemzeit eingesetzt, während asynchrone Komponenten die Dispositions- und Umplanungsfunktionalitäten realisieren.
Das Modul LUKS-OptDis ergänzt LUKS® um die globale Optimierung eines beliebigen Fahrplans. Es unterstützt den Anwender bei der zeitaufwendigen manuellen Erstellung von mikroskopischen Fahrplänen durch die folgenden automatischen Funktionen:
- Auflösung aller Belegungskonflikte,
- Erfüllung aller Taktzeiten und Anschlüsse
- Maximierung von Pufferzeiten und Fahrzeitreserven.
OptDis ist vollständig in LUKS® integriert, d. h., alle Eingabedaten und die Ergebnisse der Optimierung können mit den bekannten Editoren bearbeitet und nachgenutzt werden.
Das Modul LUKS-C erweitert die Suite um Funktionen zur Bewertung der genutzten und verfügbaren Kapazität in Anlehnung an das UIC Leaflet 406 „Capacity“. Ausgehend von einem durch LUKS-K bereitgestellten Fahrplan kann der Ansatz der Verkettung für mehrere Untersuchungs- und Bewertungsbereiche, Zeitfenster und unter verschiedenen parametrischen Konfigurationen durchgeführt werden. LUKS-C stellt somit einen generischen Werkzeugkasten bereit, der den Verkettungsansatz umsetzt, aber eine große Flexibilität bei der Definition von infrastrukturbetreiberspezifischen Eigenschaften und Regeln zulässt.
Das Modul LUKS-ISN berechnet Kennzahlen zur Auslastung der verschiedenen Infrastrukturelemente auf Basis der im Fahrplan definierten Zugfahrten. So kann beispielsweise die tägliche Auslastung von Weichen durch verschiedene Parameter wie Anzahl der Züge, Gewicht derselben oder Anzahl von Umstellvorgängen beschrieben werden. Auf diese Weise können Instandhaltungsstrategien an die tatsächliche Nutzung von Infrastruktursegmente angepasst werden.