Enthüllt: Wie berechnet man die Ankunftszeit der U-Bahn? Die „Zeitmagie“ von Abfahrt und Ankunft!

Produziert von: Science Popularization China

Autorin: Sima Wangtian

Hersteller: Computer Network Information Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Seit 2017 ist der Dienstag der zweiten Septemberwoche jedes Jahr der „Subway Safety Day“.

Die U-Bahn ist zwar Teil des täglichen Pendlerverkehrs geworden und der standardisierte Fahrplan ist für jeden alltäglich geworden, aber haben Sie schon einmal auf die Anzeigen auf dem Bahnsteig geachtet? Normalerweise wird oben die Abfahrtszeit des nächsten Zuges angezeigt. Woher kommt diese Zeit? Gibt es eine „unsichtbare große Hand“, die es kontrolliert?

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Die Antwort ist offensichtlich: Ja. Allerdings ist die Anzeige lediglich eine Ausdrucksform und dahinter stecken tiefere Implementierungsprinzipien.

Verstehen Sie die U-Bahn-Automatisierung auf einem Bild

Als automatisiertes System verfügt die U-Bahn selbst auch über automatisierte Mittel zur Steuerung der Ankunftszeiten der Züge, also des Zugfahrplans. Die Ankunftszeiten aller Züge werden tatsächlich auf Basis dieser Karte geplant. Der sogenannte Zugbetriebsplan ist der „Streckenplan“ aller U-Bahn-Züge einer Linie.

Lassen Sie uns zunächst eine fiktive U-Bahnlinie erstellen und sie Xiqi Metro Linie 1 nennen. Entlang der Linie gibt es 14 Stationen und sie ist insgesamt 65 Kilometer lang. Die Startstation ist „Xiqi Station“ und die Endstation ist „Fengshen Station“. Dies sind die grundlegenden Zeileninformationen der Zeile.

Als nächstes entwerfen wir eine U-Bahn namens „Zi Ya 101“, die von der „Xi Qi Station“ abfährt und zur „Feng Shen Station“ fährt. Anschließend können wir ein einfaches Diagramm wie dieses zeichnen.

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Zu diesem Bild gibt es einige Informationen, aber nicht genug. Es werden nur der Name des Bahnhofs und der Name des Zuges angezeigt. Was also bedeuten diese gestrichelten Linien?

Keine Sorge, ich werde als Nächstes einige wichtige Informationen hinzufügen.

Nehmen wir an, dass „Ziya Nr. 101“ um 8:00 Uhr morgens abfährt und 12 Stationen passiert, wobei die Entfernung zwischen den einzelnen Stationen genau gleich ist. Dann gibt es insgesamt 13 Abschnitte (ein Abschnitt ist der Straßenabschnitt zwischen einer Station und einer anderen), und jeder Abschnitt ist 65 Kilometer lang geteilt durch 13, was 5 Kilometer ergibt.

„Ziya Nr. 101“ fährt mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100 Kilometern pro Stunde. Für die Absolvierung einer Teilstrecke sind 5 Kilometer/100 = 0,05 Stunden erforderlich, in Minuten umgerechnet sind das 3 Minuten. Die Haltezeit an jeder Station beträgt 1 Minute. Nach der Ankunft am Endziel „Fengshen Station“ wechselt der Zug die Endstation und fährt zurück. Die Rückfahrt dauert 5 Minuten.

Basierend auf dem vorherigen Bild aktualisieren wir einige Informationen und es sieht so aus.

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Auf dem zweiten Bild können wir sehen, dass die einfache Fahrzeit von „Ziya Nr. 101“ beträgt: 13 Abschnitte + 12 Haltestellen = 13*3+12*1=25 Min.

Der Zug fuhr um 08:00 Uhr ab und kam um 08:25 Uhr am Terminal an. Anschließend stiegen die Passagiere aus und der Zug wendete, was 5 Minuten dauerte, und kehrte pünktlich um 08:30 Uhr zurück. Die Rückfahrt dauert ebenfalls 25 Minuten und der Zug kehrt um 08:55 Uhr zum Abfahrtsbahnhof Xiqi zurück.

Nachdem ich dir dieses Bild erklärt habe, hast du, der Schlaue, es tatsächlich erraten. Dieses Bild zeigt die Betriebslogik hinter der Ankunftszeit von Zügen in U-Bahn-Stationen.

Der wissenschaftliche Name dieses Diagramms lautet „Zugbetriebsdiagramm“ und ist Teil des U-Bahn-Zugsteuerungssystems, also des Signalsystems. Tatsächlich stammt der tägliche Zugbetriebsplan in der U-Bahn von dieser Karte. Diese Karte wurde vom U-Bahn-Personal vorab bearbeitet und kann als „grundlegende Zugbetriebskarte“ angesehen werden.

Welcher Zusammenhang besteht zwischen diesem Bild und dem tatsächlichen U-Bahn-Betrieb?

Im täglichen U-Bahn-Betrieb ist es eine der wichtigsten Aufgaben, diese Karte täglich in das Signalsystem einzuspielen und daraus einen täglichen Fahrplan zu erstellen. Anschließend werden alle Züge im Tagesverlauf nach diesem Plan schrittweise ihre Fahraufgaben erledigen. Die Abfahrtszeit, Ankunftszeit, Haltezeit und Rückfahrtzeit jedes Zuges sind fast alle auf dieser Karte angegeben.

Tatsächlich ist das tatsächliche Zugbetriebsdiagramm viel komplizierter als das oben gezeigte, da das obige Bild nur einen Zug zeigt und täglich mehr als ein Dutzend oder sogar Dutzende von Zügen auf der Strecke verkehren können. Das „grundlegende Zugbetriebsdiagramm“, das Sie tatsächlich sehen, ist also eine Sammlung mehrerer Zugpläne und kann beispielsweise so aussehen.

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Von einem Zug bis zu fünf Zügen sieht es etwas mehr wie ein einziger aus. Interessierte können anhand der Abkürzungen die Namen der anderen vier Züge erraten.

Wenn wir die Zugnummern entfernen und fünf Züge hinzufügen, erhalten wir im Grunde die Art von Trypophobie auslösendem Diagramm, das Sie leicht im Internet finden können. Die Fahrplandichte entspricht mit zehn Zügen in etwa der Realität.

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Beachten Sie natürlich, dass es sich hierbei lediglich um ein „Basis-Zugbetriebsdiagramm“ handelt, also um ein geplantes Diagramm. Im tatsächlichen Fahrbetrieb treten verschiedene Einflussfaktoren auf, wie z. B. vorübergehende Halte des Zuges, versehentliches Berühren der Türen durch Passagiere usw., die den tatsächlichen Fahrplan des Zuges mehr oder weniger verändern. Mit zunehmender tatsächlicher Betriebsdauer wird sich auch das tatsächliche Betriebsdiagramm des Zuges allmählich wie ein „Fußabdruck“ herausbilden, die Form wird jedoch unregelmäßiger und bildet, wenn es im selben Diagramm wie das „grundlegende Zugbetriebsdiagramm“ reflektiert wird, ein dichtes „Spinnennetz“.

Woher stammen die Informationen zur Ankunft der Züge am Bahnhof?

Obwohl wir durch die obige Einführung den Fahrplan der U-Bahn-Züge verstehen, handelt es sich hierbei nicht um die Informationen, die die Fahrgäste sehen können. Die Fahrplaninformationen der Züge werden grundsätzlich in der Leitstelle der U-Bahn gespeichert und sind nur für die Fahrdienstleiter einsehbar. Woher stammen also die Informationen, die die Fahrgäste im Bahnhof sehen?

Hier ist eine Schnittstelle zu nennen, nämlich die Schnittstelle zwischen dem Signalsystem (englisch SIG) und dem Fahrgastinformationssystem (englisch PIS). Das Signalsystem ist das, was oben erwähnt wurde, und eine der Erscheinungsformen des Fahrgastinformationssystems umfasst die Bahnsteig-„Anzeige“ (ja, das ist das Bild, auf dem die kleine Nezha ist), und es gibt eine solche Schnittstelle zwischen den beiden.

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Kurz gesagt, es gibt eine Dateninteraktion zwischen dem Signalsystem und dem Fahrgastinformationssystem in der Leitstelle der U-Bahn. Das Signalsystem übermittelt grundlegende Fahrinformationen, wie etwa die Ankunft von Zügen am Bahnhof, über eine Schnittstellenmaschine an das zentrale Servergerät des Fahrgastinformationssystems, überträgt diese Daten dann per Kabelübertragung an die einzelnen Stationen und stellt sie schließlich visuell auf dem „Display“ dar.

Natürlich sind die an jeder Station bereitgestellten Informationen dieselben, aber die Anzeige wird je nach der spezifischen Situation der Station differenziert, was die Schwierigkeit der Zusammenstellung von Softwaredaten bis zu einem gewissen Grad verringern kann.

Tatsächlich haben wir in dieser U-Bahn-Station neben der „Anzeige“ des Fahrgastinformationssystems noch eine weitere Möglichkeit, Informationen zur Zugankunft abzurufen, nämlich die „Anzeige“ des Zugfahrgastinformationssystems.

Auch Freunde, die häufig mit der U-Bahn fahren, werden ähnliche Anzeigen in der Nähe der Waggonstüren sehen. Sie sind Teil des Fahrgastinformationssystems an Bord. Da der Zug auch über eine Signalanlage verfügt, können die Betriebsinformationen des Zuges auch über das Bordnetz des Zuges an die bordeigene PIS-„Anzeige“ gegeben werden. Auf diese Weise können wir auch im Zug relevante Informationen zu den Ankunfts- und Abfahrtsbahnhöfen des Zuges einsehen.

Der Betrieb der U-Bahnen ist nicht grundsätzlich chaotisch, sondern wird durch das Zusammenwirken einer Reihe hochentwickelter Systeme gewährleistet. Die Ankunftszeit des Zuges ist lediglich eine konkrete Manifestation der Leistung dieses riesigen Systems. Darüber hinaus können die Temperaturregelung der Warm- und Kaltabteile des Zuges, die Anzeige des Auslastungsgrades des Zuges usw. durch Automatisierung und künstliche Intelligenz erreicht werden.

Ich bin davon überzeugt, dass die Fahrgäste mit der Weiterentwicklung branchenbezogener Technologien und der zunehmenden Vielfalt an öffentlichen Verkehrsmitteln in der Stadt in Zukunft auch ein besseres und differenzierteres Transporterlebnis haben werden.