RailCons: Automated Methods and Tools for Ensuring Consistency of Railway Designs

Ved bygging og oppgradering av signalanlegg for jernbane kreves det omfattende kunnskap og erfaring for å sikre at anlegget vil gi god nok kapasitet for trafikken som skal avvikles på strekningen. Jernbaneingeniører i Norge og i utlandet har få metoder og verktøy for å analysere valgene de må gjøre for å bygge jernbaneanlegg, spesielt når det gjelder å relatere jernbaneanlegg med kapasitet for trafikk. Dagens metoder krever at spesialiserte trafikkeksperter setter foreslåtte anlegg inn i en omfattende analyse av det nasjonale jernbanenettet og dens rutetabell. På grunn av arbeidsomfanget oppdages trafikale utfordringer for sent i prosjektutførelsen, og vi går glipp av mange mulige forbedringer. RailCons-prosjektet har utviklet en matematisk spesifikasjonsmetode for jernbanekapasitet som er spesialtilpasset typiske byggeprosjekters omfang. Spesifikasjonene kan brukes som kommunikasjon mellom oppdragsgiver og jernbaneingeniør, eller som dokumentasjon fra jernbaneingeniør til operasjonsanalyse. Mens byggeplaner for anleggene utarbeides, kan spesifikasjonene analyseres automatisk og jernbaneingeniøren får et umiddelbart oppdatert bilde av kapasitetsgrunnlaget som anlegget gir. Med en slik matematisk modell er det også mulig å la datamaskinen søke etter forbedringer som kan gjøres i signalanlegget, enten ved å søke frem hele signalanlegget fra en sporplan med kapasitetsspesifikasjoner, eller ved å justere på plassering av utstyr og type på utstyr i en modell av et anlegg som er under utarbeiding. RailCons-prosjektet jobber nå med utvikling av interaktiv programvare der ingeniøren kan jobbe med utforming samtidig som datamaskinen søker opp og legger fram forbedringsforslag. Til sammen kan disse metodene forbedre effektiviteten og kvaliteten på prosjekteringsprosessen for framtidens signalanlegg.

RailCons-prosjektet har drevet fram flere grener i metodeutvikling for programvarestøtte til prosjektering av jernbaneanlegg. Hovedområdene er: - Rask verifisering av statiske egenskaper spesifisert i Datalog. - Naturlig språk-grensesnitt for lav-terskel programmering og justering av regelverk og ekspertkunnskap. - Matematiske kapasitetsspesifikasjoner tilpasset byggeprosjekter. - Automatisk verifisering og optimalisering av signalanlegg fra kapasitetsspesifikasjoner. - Skjematisk visualisering av jernbaneanlegg automatisk overført fra geografiske tegninger. - On-the-fly evaluering av kapasitetsmessige virkninger av endringer i signalanlegg-jernbanemodell Flere av disse grenene er allerede under videre utvikling og tilpassing til endebruker i bedriften Railcomplete AS

Reports predict that due to constant increase in railway traffic in Norway, the state budget will have to allocate 5 billion NOK per year for railway construction works. Considerable savings can be envisaged if even a slight percentage of increase in productivity can be achieved by automating parts of the todays manual tasks involved in the design and construction of railways. Computer software tools for ground works are already well developed for track layout and power catenary lines planning. However, signalling and train routing have had little progress in software tooling. The complex nature of the designs require thoroughly researched methods to be able to automatically verify the correctness and fitness of the design, and to optimize it. The outcomes of the RailCons project are tools, based on state-of-the-art methods and technologies, for aiding the design process of railways, focusing initially on the signalling. Automating of consistency checking and optimization of designs according to technical rules and regulations will be the main focus of the work. The signal engineering experts at RailComplete AS will provide two projects to be used as reference cases for RailCons: - Drammen-Kobbervikdalen station area (planning already started, will be using European Rail Traffic Management System); - Arna-Fløen station area (construction starting in 2018). The complexity of these case studies requires a thorough academic study into the methods that may be applied to increase the quality and the efficiency of the designs, so that the construction project gives the required capacity while maintaining all safety requirements. The methods and tools that are produced by the RailCons project will be integrated in to RailComplete's commercial RailComplete software, and will be aligned with European industry standards and existing industry standard tools for design, capacity planning and safety certification.