Softvérové aplikácie ŽSR používané pre zostavu GVD

Potrebám získavania, používania a poskytovania informácií v čo najrýchlejšom čase (reálnom čase), ako i užívateľskému pohodliu a pracovnému komfortu, ktorý výpočtová technika „väčšinou“ prináša, nevyhla sa ani železničná prevádzka.

Tento príspevok preto čitateľa oboznámi v základných črtách so softvérovými aplikáciami, ktoré ŽSR používa pre zostavu grafikonu vlakovej dopravy (GVD).

Projekt ZONA CP VT

ZONA CP VT (ZOstava NAkresného Cestovného Poriadku Výpočtovou Technikou) je hlavným projektom podporujúcim tvorbu základných pomôcok k riadeniu dopravnej prevádzky na ŽSR. Projekt pokrýva celý proces zostavy cestovného poriadku, od zberu požiadaviek a parametrov vlakov, cez konštrukciu trás vlakov až po vydanie samotných pomôcok, ako sú listy GVD, zošitové a knižné cestovné poriadky, zoznamy vlakov pre staničných a traťových zamestnancov, vývesné tabule príchodov a odchodov vlakov a pod. Celosieťová realizácia zostavy GVD pomocou výpočtovej techniky začala na ŽSR v roku 2002, pre prípravu GVD 2002/2003.

Vlastný systém tvorby cestovného poriadku je možné rozdeliť na časti, ktoré sú štandardné a na časti, ktoré je možné zabezpečiť a tvoriť variantne. Štandardné časti sú vstupy a výstupy, ktoré sú nemenné, majú presné zadanie a technológiou dopravy vyžadovaný tvar a obsah, ktorý je neovplyvniteľný zmenou technológie tvorby cestovného poriadku. Jedná sa najmä o činnosti zamerané na naplnenie databázového systému. K variantným častiam patrí spôsob tvorby cestovného poriadku, optimalizačné algoritmy, programové zabezpečenie.

Projekt ZONA CP VT sa v súčasnosti skladá z troch základných modulov, tvoriacich samostatné aplikácie. Sú to:

• Expert – grafický editor správy údajovej základne databázového systému popisu tratí, staníc (presnejšie dopravných bodov) a koľajových vozidiel,
• MET – nástroj manažérov dopravy pre „vlakotvornú činnosť v ZONA“,
• konštrukcia GVD (slangovo nazývaná iba ZONA) – základný modul projektu pre konštrukciu polohy trasy vlaku v grafickom prostredí.
  Zjednodušený spôsob dátovej komunikácie medzi týmito aplikáciami je znázornený na obr. 1.

ZONA (modul konštrukcie GVD) je uložená a spúšťaná zo servera, bežiaceho na OS Linux. Konštruktér GVD pracuje s týmto modulom vzdialene, prostredníctvom terminálu, resp. lokálnej pracovnej stanice. Lokálnou pracovnou stanicou je „štandardný“ osobný počítač, bežiaci na OS Windows XP. Pripojenie na server a možnosť práce v module ZONA sa realizuje pomocou intranetového sieťového pripojenia a SW emulátorom linuxového prostredia (Cygwin alebo Xming). Z toho je zrejmé, že práca s týmto modulom je možná iba v on-line režime, a to priamym sieťovým pripojením lokálneho PC so serverom.

Obr. 1, Dátová komunikácia medzi SW

Aplikácie Expert a MET sú aplikácie bežiace pod OS Windows, pracujúce off-line na lokálnom „štandardnom“ počítači. Práca s týmito aplikáciami je možná vždy. Sieťové pripojenie na server je nutné len z dôvodu synchronizácie (výmeny) dát medzi lokálnym PC a serverom. Synchronizácie dát medzi aplikáciou Expert a serverom, ako i medzi aplikáciou MET a serverom sú individuálne (podľa potreby užívateľa). Synchronizácie dát medzi serverom MET a serverom ZONA sú pravidelne automaticky vykonávané v noci (mimoriadne sa výmena dát dá za určitých podmienok realizovať administrátorom ZONA aj v ľubovoľnom čase).

Autorom projektu ZONA CP VT (t.j. aplikácie Expert, MET, ZONA – konštrukcia GVD) je Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta riadenia a informatiky, Katedra softvérových technológií.

Expert

Pre správu údajovej základne databázového systému popisu tratí, staníc (presnejšie dopravných bodov), koľajových vozidiel (parametre HDV a vozňov) a iných doplnkových informácií (napr. databázu dopravcov) slúži grafický editor EXPERT. Expert umožňuje pomerne jednoduchým spôsobom vytvárať, meniť a aktualizovať údajovú základňu kmeňových dát, ako:

• štandardnú (vzájomné napojenie koľají, čas na prestup, súčasné jazdné cesty, staničné koľaje, rýchlostné profily, smerové a sklonové pomery, nástupištia, návestidlá, priecestia, polohy zberačov, rýchlostníkov a pod.),
• tak i variantnú (prevádzkové intervaly, trasa vlaku, hnacie vozidlo, súprava, následné medzičasy, dispozície, technologické úkony, výluky a pod.).

SW Expert používa v značnej miere počítačovú grafiku. Editácia jednotlivých vlastností prvkov je možná ako na grafickej úrovni (napr. poloha dopravných bodov, prepojenie tratí na dopravné body), tak i v dialógovej úrovni (jedná sa o tzv. windowsové dialógové okná, ktoré obsahujú rôzne editovacie textové polia, prepínače, zoznamy a pod.). Naplnenie týchto dát je prvoradou podmienkou pre plnohodnotné využívanie systému pre tvorbu cestovného poriadku ZONA.

Obr. 2, Ukážka prostredia a okien SW Expert

Dáta z aplikácie Expert sa do ZONA exportujú jednosmernou väzbou pomocou exportného modulu dát. Expert vytvára a exportuje databázu v takom formáte a v takom rozsahu, v akom ju potrebuje a používa ZONA. Aplikáciu Expert ako i správu jej dát obhospodaruje jeden zamestnanec, tzv. „administrátor ZONA“.

MET

Manažérsky Editor Trás (MET) je základný nástroj manažérov dopravy ŽSR pre „vlakotvornú činnosť v projekte ZONA“.

Vlakotvorná činnosť v projekte ZONA, resp. v rámci MET znamená:

• vznik vlaku, kópia vlaku (jedna alebo niekoľko trás v odstupe), zmazanie vlaku (jedného alebo hromadne niekoľko),
• editácia topológie jeho trasy (východiskový a konečný dopravný bod, prípadne dodatočne vybrané ďalšie nácestné dopravné body trase vlaku sa určujú na mape siete interaktívnym spôsobom),
• editácia centrálnych vlastností a parametrov vlaku (číslo vlaku, dopravca, typ vlaku, názov vlaku, zaradenie vlaku do knižného CP, Plánu ND, skutočné brzdiace percentá vlaku a pod.),
• editácia vlastností a parametrov vlaku v jeho trase podľa úsekov (druh vlaku, typ HDV, hmotnosť a dĺžka súpravy, počet náprav, rýchlosť, typ jazdného odporu, režim brzdenia, kalendárne obmedzenia v trase vlaku, určenie pokynov a úkonov v jednotlivých dopravných bodoch a pod.),
• tvorba textových poznámok a značiek do cestovného poriadku vlaku,
• tvorba kalendárov vlaku, t.j. kalendárnych obmedzení, vyjadrených v textovej a v dátovej interpretácii (tzv. v bitovej mape).

Aplikáciou MET sa teda spravujú všetky vlaky na sieti ŽSR, pre ktoré je potrebné vo fáze tvorby GVD vytvoriť cestovné poriadky ako v hmotnom tvare (listy GVD, ZCP, KCP, zoznamy vlakov a pod.), tak i v dátovom tvare (pre potreby elektronických prevádzkových a informačných systémov). 

Obr. 3, Ukážka prostredia SW MET

Všetky údaje o vlaku (hodnoty, príznaky, stavy) majú presné určenie možnosti editácie. Údaje, ktoré sa editujú v METe, sú v ZONA iba na čítanie. Jedná sa o údaje vytvorené „vlakotvornou činnosťou v METe“. Analogicky údaje, ktoré sú vytvorené v ZONA, sú v METe iba na čítanie. Jedná sa o údaje vytvorené konštrukčnou činnosťou, t.j. časová poloha trasy vlaku v dopravných bodoch, určenie dopravných a traťových koľají pre vlak a pod.

Aplikácia MET ďalej okrem vlakotvorných činností umožňuje:

• zobraziť užívateľské listy GVD ľubovoľným výberom dopravných bodov, ktoré chce užívateľ v liste zobraziť,
• zostavovať karty vlakov nákladnej dopravy ako základný podklad pre tvorbu časti pomôcky GVD „ND Plán vlakotvorby“,
• importovať dáta zo súborov aplikácie Pathfinder a naplniť dátami dotyčné vlaky v METe,
• z vlakov a ich dát v MET vytvoriť exportné súbory, akceptovateľné aplikáciou Pathfinder,
• filtrovať a zoraďovať vlaky podľa rôznych kritérií (podľa typu vlaku, dopravcov, druhu, číselného intervalu, kalendárnych obmedzení, vlastníkov, listov GVD),
• voliteľné tlačové výstupy zo zoznamu vlakov priamo do aplikácie MS Word, a to tlačovú zostavu vlaku (voliteľná zostava podobajúca sa formátom tabelárnemu cestovnému poriadku), zoznam vlakov s kalendárnym obmedzením, plán radenia vlakov nákladnej dopravy, zoznam kalendárnych obmedzení vlakov a zoznam poznámok.

Aplikácia MET vznikla na prelome rokov 2005/2006 a začala sa používať pre prípravu GVD 2006/2007. Z hľadiska vývoja aplikácie je možné povedať, že i napriek jej dobrému stavu a jej funkčnosti ju v závislosti od prídelu finančných prostriedkov čaká veľa ďalších kvalitatívnych rozšírení a nových funkcionalít. Aplikáciu MET používa momentálne 42 užívateľov – 7 užívateľov typu manažér (s oprávnením vlakotvornej činnosti svojich vlakov) a 35 užívateľov typu konštruktér (s oprávnením iba na prezeranie údajov). Prideľovanie vlastníkov vlakov, ako i správu aplikácie obhospodaruje jeden zamestnanec, tzv. „administrátor MET“.

ZONA (konštrukcia GVD)

K základným funkciám programu ZONA patrí konštrukcia GVD. Konštrukcia GVD je tvorená modulmi:

• modulom konštrukcie polohy trasy vlaku, ktorý v grafickom prostredí rastra GVD umožňuje editovať časovú polohu trasy vlaku,
• modulom jazdných časov zabezpečujúcim v on-line režime výpočet jazdných časov podľa konkrétnych parametrov vlaku a koľají,
• modul tvorby pomôcok GVD umožňujúcim v on-line režime prístup a prácu s jednotlivými modulmi pre tvorbu pomôcok.

V programe ZONA je možné spájať existujúce traťové úseky v ľubovoľných dĺžkach (podľa pridelenia tratí konštruktérom, podľa trasy vlakov alebo racionalizácie práce konštruktéra).

Program umožňuje v pohodlnom komforte prácu s ďalšími parametrami a funkciami, potrebnými pre zostavu trás ako napr. trasovanie vlaku, prehliadanie parametrov vlaku, prehliadanie kalendárnych obmedzení, dopravných, prepravných a technických úkonov v staniciach, štatistické prehľady, exportovanie dátových zostáv pre ďalšie systémy a pod. 

Obr. 4, Ukážka prostredia SW ZONA

Aplikácia Prípoje

K mnohým požiadavkám, ktoré sú na zostavu GVD kladené a ktoré je potrebné dodržať alebo „strážiť“ sú i prípoje a s tým súvisiaca problematika dodržania prestupných časov. V rámci myšlienok, ktoré sú uvedené v úvode tohto príspevku (kap. 1), je možné i tento problém hľadania negatívnych prípojových situácií riešiť, a to aj programovo a v celku komfortne.

V rámci problematiky prípojov je nutné hľadať a riešiť dve základné situácie:

• neprípoje, t.j. treba hľadať dvojice vlakov, z ktorých príchod prvého vlaku do prestupnej stanice je až po odchode druhého, prestupného vlaku, idúceho spravidla na inú trať, z ktorej prišiel prvý vlak,
• nedostatočné prestupné časy, t.j. treba hľadať dvojice vlakov, z ktorých príchod prvého vlaku je síce ešte pred odchodom druhého, prestupného vlaku, idúceho spravidla na inú trať, z ktorej prvý vlak prišiel, avšak čas na prestup medzi týmito vlakmi ešte stále nie je dostatočný (je menší, ako stanovujú technologické časy danej prestupnej stanice).

Spoločne tieto situácie sú veľmi späté a ďalej ich budeme označovať ako konflikty. Predmetná aplikácia teda dokáže vo vybranej stanici z aktuálneho stavu trás a podľa zvolenej hodnoty minút pre hľadanie neprípojov nájsť všetky konflikty.

Algoritmus pre vyhľadávanie prestupných konfliktov zohľadňuje i kalendárne obmedzenia vlakov, t.j. ak sa vlaky podľa kalendárneho obmedzenia nestretnú (napr. jeden ide v pracovné dni, druhý iba cez víkend), nie sú logicky zahrnuté do výsledkov.

Obr. 5, Ukážka prostredia SW Prípoje

Algoritmus výpočtu zohľadňuje aj situácie tzv. súbežných vlakov. Sú to prípady, kedy do ŽST prídu dva vlaky z rôznych smerov, vlaky vytvoria neprípoj (konflikt), avšak pokračujú na tú istú trať, čo sa za neprípoj už nepovažuje. Napr. ak by do Kysaku prišiel vlak z Popradu a aj vlak z Prešova – tvorili by neprípoj. Keďže oba vlaky pokračujú do Košíc, už to nie je považované za neprípoj, pretože z Kysaku do Košíc je možné spojenie obomi vlakmi.
Algoritmus výpočtu už nezohľadňuje situácie tzv. následných vlakov. Sú to prípady, kedy v ŽST vznikne medzi dvomi vlakmi konflikt. Skutočnosť, že od „neprípojného vlaku“ je možné prestúpiť a pokračovať v ceste ďalším, následným vlakom, už nie je sledovaná. Napr. z Galanty príde do Trnavy vlak, ktorý tvorí neprípoj na rýchlik do Bratislavy. Skutočnosť, že do Bratislavy ide o pár minút po „neprípojnom“ rýchliku ďalší už „prípojný“ vlak (ďalší R alebo Zr vlak), už nie je sledovaná.

Aplikácia má i niekoľko ďalších funkčností, ako napr. hľadať konflikty iba medzi vlakmi rýchlikovej dopravy (SC, EC....R, Zr), možnosť kontroly konfliktov medzi niekoľkými hodnotami prestupných časov (v zmysle SR 1025 sú definované tri hodnoty prestupných časov), spočítať podľa zvoleného intervalu prípojné vlaky. Výsledky konfliktov pre zvolenú jednu alebo niekoľko staníc je možné exportovať priamo do aplikácie MS Word (obr. 6).

Obr. 6, Ukážka exportu výsledkov do MS Word

Túto aplikáciu (jej funkcionality) by bolo vhodné integrovať do aplikácie MET. Všetky požiadavky však na aplikácie projektu ZONA CP VT podliehajú zmluvnému a finančnému krytiu dodávateľa (ŽU), ktoré je zo strany zadávateľa (ŽSR) limitované. Preto v rámci racionalizačných opatrení a ústretových možností bola táto požiadavka realizovaná „vlastnými schopnosťami ŽSR“, a ušetrené potencionálne prostriedky boli za to použité na vývoj inej funkcionality, ktorú môže vytvoriť iba dodávateľ.
Záverom môžem ešte dodať, že aplikácia získava kompletné dáta o vlakoch v GVD z exportných súborov ZONA. Autorom aplikácie Prípoje je autor tohto príspevku.

Záver

Orientáciou manuálnej práce tohto charakteru na automatizovanú sa dajú racionálnejšie a presnejšie využiť všetky dostupné a potrebné informácie pri zostave GVD, zvýši sa operabilita a flexibilita práce. Podiel na kvalitnom výsledku však stále závisí od správnej technológie práce a jej načasovaní (resp. súladom činností a dodržiavanie ich termínov realizácie).

Príspevok stručne v základných črtách, niekedy trochu zjednodušene, popisuje softvérové aplikácie, ktoré ŽSR používa pri zostave GVD. Spomínané aplikácie sa dajú rozobrať do hlbších a možno aj zaujímavých podrobností, dajú sa rozobrať ďalšie externé väzby medzi projektom ZONA CP VT a inými systémami podieľajúcich sa na tvorbe GVD, napr. aplikáciou Pathfinder (internetový nástroj na komunikáciu a koordináciu tvorby trás v rámci združenia RNE), avšak na takéto práve v tomto príspevku priestor nie je.

Zámerom tohto článku však bolo oboznámiť čitateľa s týmito produktmi a podať mu o nich buď základné informácie v rámci všeobecného prehľadu alebo vzbudiť jeho ďalší záujem o ich hlbší popis a detailnejšie predstavenie.

Literatúra

[1] ŠULKO, P.: On-line radenie vlakov osobnej dopravy, Železničná doprava a logistika – elektronický odborný časopis o železničnej doprave a preprave, logistike a manažmente. 2006, roč. II, číslo 3. Dostupné na internete: <http://www.zdal.utc.sk>. ISSN 1336-7943
[2] ŠOTEK, K.: Informačné a riadiace systémy v doprave, prednášky KŠT, ŽU – FRI
[3] ŠULKO, P.: Metodika zostavy grafikonu vlakovej dopravy na ŽSR, Železničná doprava a logistika – elektronický odborný časopis o železničnej doprave a preprave, logistike a manažmente. 2006, roč. II, číslo 4. Dostupné na internete: <http://www.zdal.utc.sk>. ISSN 1336-7943