Kravspecifikation CATD, steg 2

Kravspecifikation CATD, steg 2 En rapport från TOPSim och CATD-projekten Ett forskningsprojekt i samverkan mellan MDI, inst. för informationsteknologi, Uppsala universitet Högskolan Dalarna ÅF-Industriteknik AB Banverket Rapportnamn Kravspecifikation CATD, steg 2 Rapportnummer C2 Revisionsdatum 2002-09-07 Status Slutrapport C2. Kravspecifikation CATD steg 2, rev1.doc

Förord Denna rapport är en delrapport inom projekten: CATD Framtida tågtrafikstyrning. Beslutsstöd och användargränssnitt Banverkets FoU, dnr S00-3165/08 TOPSim Simulering inom planering, utbildning och drift Banverkets FoU, dnr S00-3164/08 För ytterligare information om projekten hänvisas till projektplanerna samt till information på adressen http://www.hci.uu.se/projects/ Projektrapporterna tas fram med olika status: arbetsmaterial, remissversion resp. slutrapport. Denna rapport, C2 Kravspecifikation CATD steg 2, beskriver den framtagna kravspecifikationen för beslutstöd samt implementationen av användargränssnitt för framtida tågtrafikstyrning. I CATD och TOPSim-projekten deltar följande personer MDI, Uppsala universitet Bengt Sandblad, projektledare Arne W Andersson Arvid Kauppi Högskolan Dalarna Thomas Kvist ÅF-Industriteknik AB Per Lindström Joakim Storck Karl-Einar Jonsson Banverket projektering Peter Hellström Banverket Jan Byström (kontaktperson CATD) Magnus Wahlborg (kontaktperson TOPSim) C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 1

C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 En rapport från CATD och TOPSim-projekten C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 2

Innehållsförteckning 1. Inledning sid 6 2. Introduktion och bakgrund sid 7 3. Funktionella krav på TOPSim-systemet sid 8 3.1 TOPSim HMI/DSS sid 8 3.2 Tabell 1, Funktionella krav sid 10 C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 3

1. Inledning Denna kravspecifikation beskriver den utökning av funktionalitet som dels TOPSim-systemet i sin helhet och dels de båda delsystemen TOPSim/HMI-DSS skall omfatta. Kravspecifikationen baseras på erfarenheter från tidigare projektetapper och på tester och användning av de implementerade prototyperna av den s k grundkonfigurationen och av Simson. Det kan det vara värt att notera att självklarheter inte alltid specificeras i denna kravspecifikation. Det finns två anledningar till det, för det första att detta framförallt är ett F&U-projekt med betoning på F och för det andra att de system som utvecklas närmast är att betrakta som prototypsystem med en relativt begränsad mängd tänkbara användare. Ytterligare ett skäl är knappheten på resurser. Några exempel på vad som inte anges nedan är t ex Systemet skall vara på svenska, Det får ej ta lång tid att starta klienten etc. De krav som följer nedan utgör den kompletta kravspecifikation för arbetet inom CATDprojektet, vilket påbörjades 2001-01-01. Den nu föreliggande versionen får anses som preliminär, och revisioner kommer fortlöpande att genomföras. Denna kravspecifikation C2, är en utökning av de krav som finns presenterade i C1 an. De nya kraven är nödvändiga för att föra projektet vidare mot nästa fas så att inledande experiment kan påbörjas med användare. C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 4

2. Introduktion och bakgrund De här aktuella F&U-projekten TOPSim och CATD bedrivs i en mycket nära samverkan med varandra. Projektens långsiktiga mål är att med hjälp av simuleringsteknik utveckla produktivitetshöjande metoder och testsystem för planering, utbildning och drift. Hittills har TOPSim, en prototyp av en simulatorbaserad testmiljö, byggts upp utifrån befintliga simuleringssystem inom Banverket. Inom ramen för dessa projekt kommer man under den kommande projektfasen 010101-020901 arbeta vidare med att utveckla simulatorsystemet TOPSim till en stabil och komplett försöksanläggning för tester och utvärdering av användargränssnitt och beslutsstöd för trafikstyrning. Den framtagna simulatormiljön ska möjliggöra styrning av tågtrafik i enlighet med dagens metoder, koppling till nya slags gränssnittsmoduler, styrning genom de nya gränssnitten samt kunna samverka med försöksmoduler för beslutsstöd. Inom ramen för TOPSimsystemet har hittills två delsystemprototyper utvecklats. Dels en grundkonfiguration TOPSim/TTS, som baseras på SIMON/TTS, vilken möjliggör en interaktiv realtidsliknande styrning av den simulerade trafikprocessen. Dels en första utökad version, TOPSim-HMI, där ett externt grafiskt användargränssnitt, Simson, kan anslutas till simulatorkärnan för att möjliggöra både informationspresentation och styrning. Den framtagna programvaran beskrivs i delrapporten TOPSim systemdokumentation, december 2000. Från och med denna rapport kommer TOPSim-HMI (Simson) även att innefatta TOPSim- DSS (Delila), därför ska Delila inte längre betraktas som ett separat delsystem. C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 5

3. Funktionella krav på TOPSimsystemet Huvudkravet på TOPSimsystemet oberoende av hur det är konfigurerat - är att det med den första färdiga versionen skall vara möjligt att i "realtid" styra den simulerade tågtrafiken på en godtycklig, normalt utformad bana. Ett annat generellt överordnat krav är att TOPSim kan användas inom områden där det är viktigt att data presenteras grafiskt i realtid. Ytterligare ett generellt överordnat krav är att de framtagna prototyperna skall vidareutvecklas till robusta och stabila system, så att den planerade användningen för tester, utvärdering och experiment kan fungera utan problem. 3.1 TOPSim - HMI. Syftet med denna konfiguration är främst att möjliggöra tester av framtida gränssnitt i tågtrafikstyrningen. Fyra komponenter utgör grunden för den första versionen av det utökade systemet: Simuleringskärnan (TTS), serverapplikationen (TTSD), klienten med tillhörande meddelande- och kommandofönster, samt presentations- och interaktionsmodulen Simson. Simson innefattar en ny grafisk gränssnittsprototyp som skall förmedla nödvändig information till användaren (tågledaren), t ex i form av en kontinuerligt uppdaterad grafisk bild av aktuella tåglägen relativt tidtabellen. På mycket kort sikt är det inte aktuellt att styra trafiken via denna modul. Figur 1 visar en schematisk bild av hur systemets delar interagerar med varandra under en körning. De tjocka pilarna representerar att en process startas av en annan aktör. De tunna pilarna visar dataflöden. Klient Dialogfönster Meddfönster Simson TTSD TTS_S Figur 1. Processinteraktion och dataflöden för TOPSim-HMI C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 6

Prototyper för användargränssnitt har tagits fram inom projektet Framtida tågtrafikstyrning (se gränssnittsexemplen från detta projekt). Som en utgångspunkt för specifikation av krav på TOPSim-HMI har prototypen för trafik på flerspår använts. En del av den tänkta funktionaliteten i prototypen har redan implementerats i Simson, den version av TOPSim- HMI som är under utveckling. Vad som hittills implementerats framgår av dokumentet TOPSim systemdokumentation, dec 2000. Under kommande projektfas skall nya relevanta delar av de framtagna prototyperna implementeras. Kraven för HMI-delen och DSS-delen är klassificerade (prioritet 1 högst, 3 lägst.) och uppdelade i tabell enligt nedan: C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 7

3.2 Tabell 1, Funktionella krav Krav Prioritet Vad åtgärd Påverkas (Krävs vidareutveckling av) TTS? 1 1 Manuell styrning i Förbättrad interaktion vid manuell styrning i nej spårplan. spårplan. För att förenkla/förbättra krävs större klickbara ytor, ökad stabilitet (felaktig interaktion ska tas om hand på lämpligt vis, även i TTS). Alternativ till dagens TRH kan tänkas vara att med hjälp av drag n drop liknande funktion markera ett tåg och sedan dra spökbild av det till önskad position för att åstadkomma reservering av tågväg. En senare åtgärd av lägre prioritet är att tillfällig magasinering visas vid sidan av reserverad tågväg så att den fungerar bättre än nu. Refererar till experiment (Z1, Experimentplan, Simulerad tågtrafikstyrning) Försökserie 1 Planera i pappersgraf och styra/exekvera genom att manuellt reservera tågväg i spårplanen. 2 1 Omplanering i tidstabellsgraf. Som ett första steg i utvecklingen ska omplanering i tidgraf ske genom enbart manipulation av uppehållstid vid station. Interaktionen kommer initialt att vara musstyrd men bör senare även vara upplagd så att styrning kan ske genom tangenter/knappar. (Ex tillvägagångssätt tabba fram till intressant tåg, tabba sen fram intressant stations uppehåll för det aktuella tåget. Förläng sedan detta uppehåll genom att stega tiden med minutökningsknapp) Vid varje skärpunkt mellan tågs tidtabell-linje och stationslinje ska det finnas nod/nodpar. Noder ska genom att dras uppåt förlänga stopptillägget. Detta utvecklingssteg kräver i nuläget fortfarande ingen utökad funktionalitet från TTS. nej (Z1, Experimentplan, Simulerad tågtrafikstyrning) Försökserie 2 Planera i en rudimentär dynamisk graf med enkla möjligheter till att editera (avgångstider kan ändras men inte gångtider). Styr/exekvera genom att manuellt reservera tågväg i spårplanen. 3 1 Datastrukturer /dynamisk tidtabell För att implementera omplanering i tidgraf krävs nya datastrukturer i SIMSON, tidtabell i original, ändrad tidtabell, optimala gångtider. Exakt hur dessa datastrukturer ska modelleras är föremål för vidare diskussion mellan Peter, Thomas, Arne och Arvid. (ex. Tidtabell i original + aktuell tidtabell + nej (Z1, Experimentplan, Simulerad tågtrafikstyrning) Försökserie 2 Samma som ovan. C2. Kravspecifikation CATD steg 2, rev1.doc 8

aktuella ändringar + omplanerade ändringar + optimala gångtider.) Not 1. Krav 6 är helt beroende av att detta blir implementerat på ett bra sätt. Not 2. I Simson bör original tidtabell finnas i klassen DATA som är statisk, övriga komponenter i den dynamiska tidtabellen hör hemma i STATE klassen. 4 2 Tågvägsexekverare En automatisk funktion för att reservera tågvägar ska implementeras. Denna ska reservera tågväg enligt en fastställd, uppdaterad och aktuell plan. Den automatiska funktionen lyder under ett huvudkriterium: En tågväg skall läggas så att signalbilden för tåget garanterat visar kör vänta kör, när inga restriktioner finns. Men man skall endast reservera så kort tågväg som möjligt för att uppnå detta. Genom att göra detta minimerar man problemen vid återtagning av tågväg. ***TOPSim/TTS: Den algoritm som används för inbromsning skall kunna användas av Simson. Detta kan lösas antingen via TOPSim/TTS eller som en modul inom Simson. Man kan då tänka sig att tågväg reserveras enligt följande: Inbromsningssträcka för specifikt tåg + ett eller två block. Anm. Detta resonemang har blivit presenterat för och godkänt av tågtrafikledarna *** (C1, 3.1 krav 4) Senare diskussioner har gjort gällande att det i alla fall skulle vara lämpligt att reservera tågväg stationsvis, men att själva reserveringen inte sker tidigare än att tåget befinner sig närmare än ett till två block från för det egna tågets del oreserverad tågväg. Kommer i detta steg enbart att ha garanterad funktionalitet för enkelspår. nej 5a 1 Störningscenario 1, STHförändring Möjliggöra sänkning av kapacitet på viss sträcka (ex. signal/spårledningsfel, solkurvor, tjällossning Ja Meddelande ska skickas till TTS C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 9

5b 1 Störningscenario 2, resursbrist 5c 1 Störningscenario 3, förändra tåg/förares egenskaper 5d 2 Störningscenario 4, omloppsproblem 6 1 Omplanering av tidtabell i tidsgraf. mm.) under viss tid. Simulera resursbrist (spår på station upptaget/kan ej nyttjas). Möjliggöra förändring av egenskaper hos godtyckligt tåg under viss tid (minskad dragförmåga) Simulera problem med föraromlopp (ex. lokförare försover sig). Implementera mer sanningsenlig tidtabell i dynamisk graf. Tidtabell linjer bör baseras på äkta/simulerade gångtider inklusive start och stopptillägg (Bör baseras på hur tågen verkligen körs.). Ta hänsyn till de fyra fallen: 1 Flygande start flygande genomfart 2 Flygande start stopp på nästa station 3 Start - stopp på nästa station 4 Start flygande genomfart Fil måste implementeras i SIMSON innehållande uppgifter om aktuella gångtider med avseende på om passage av station är förenad med stopp eller är sk flygande passage. Två varianter finns: innehållande sträcka, ny maximal hastighet och tid för nedsättning.(alt. endast sträcka, maximal hastighet. ) (Tillfälligt alternativ är att sänka kapaciteten genom att göra det statiskt i infilen) Nej (Kan i viss mån åstadkommas idag genom att ställa ett tåg på en station och låta det stå där.) Ja Meddelande ska skickas till TTS innehållande Tåg-Id och tågets nya egenskaper Ja Interaktivt kunna ändra uppehållstider i TTS. (Möjligtvis kan enklare föraromlopps problem simuleras enbart genom manipulation av infil.) Ja Interaktivt kunna ändra uppehållstider i TTS. (Samma som i krav 5d) Uppehåll måste kunna tas bort och läggas till. (Om ett uppehåll tas bort så blir genomfartshastigheten annorlunda, detta bör hanteras på bra sätt). Gångtider från TTS är önskvärt. C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 10

antingen använda de av SJ framräknade gångtiderna eller att köra ett antal simuleringar med olika förutsättningar och sedan använda från TTS erhållna resultat och föra in i gångtids-filen. (Viktig relation till krav 3) 7 1 Styrning i tidsgraf, steg 1 Ändra hastigheter dvs. lutning på linjer i graf. Man bör kunna sänka ett tågs tillåtna hastighet på viss sträcka för att i vissa lägen kunna optimera trafikflödet. Även höjning av tidigare sänkt hastighet ska vara möjlig dock inte över tillåtna gränsvärden. 8 1 Indatafil, äkta tidtabell Tester kommer utföras på Storvik - Borlänge banan. Banmodellen är godtagbar. Tidtabellen däremot kommer att göras om efter aktuell tidtabell. (Den som används idag.) 9 2 Skalenlig stationsvy Möjlighet att i separat del/fönster ta upp 2-3 stationer med högre detaljrikedom såsom exakta spår längder. I denna vy bör även tåg som befinner 10 3 Kommunikationskanaler mellan lokförare och tågledare. 11 1 Informationstolkning från TTS då tåg ankommer, passerar, föds vid eller lämnar station 12 1 Fullständig tillgång till grunddata för modellen måste finnas 13 1 Konfliktsdetekteringsläge där ev förekommande konflikter detekteras och markeras i gränssnittet på lämpligt sätt (ev. med blinkande röda ringar). sig på station synas och uppträda skalenligt (Under diskussion.) Nej Meddelande kommer idag bara vid passage av stationsmitt. Sammanfaller med vad SIMSON erhåller och borde anses vara ok i dagsläget Skall kunna detektera möteskonflikter och upphinnandekonflikter Ja Höja och sänka hastighet hos specifika tåg på specifika sträckor. (Samma som i krav 5c.) (Önskvärt vore även att kunna manipulera vissa sträckor så att alla tåg som körs där påverkas) Nej Nej Ja Meddelanden från TTS bör även omfatta övriga aktiviteter. (Tåg Ankommer/lämnar station). Nej Nej C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 11

14 1 Styrning i tidsgraf steg 2 Förändringsläge där man dynamiskt kan ändra en arbetskopia av tidtabellen och testa olika alternativa lösningar och slutligen även ha möjlighet att skriva över den gällande tidtabellen 15 2 Printerfunktion för att skriva ut tidtabeller 16 3 Enkel prognossimulering med SIMON/TTS modul som utför prognoserna 17 3 Info skall erhållas kontinuerligt information om tågpositioner och hastighet Kräver införandet av dynamiskt föränderlig tidtabell (se krav 3). Förändringar skall kunna göras antigen genom att dra i tidtabellslinjerna direkt i grafen eller genom att manipulera en textbaserad tabell som poppar upp då man klickar på ett tåg Nej Skriv ut grafiska tidtabeller. Nej Utföra simulering inom pågående simulation för att utvärdera alternativa trafikstyrningsmöjligheter. (Detta krav blir troligtvis ointressant om simulerade gångtider kan användas direkt i tidsgrafen) SIMSON bör ha ett likvärdigt krav på detta Nej, inte denna omgång. Ja. Ges idag genom en rapportering om hastighetsderivata förändras. Bör ifrågasättas om varför inte skicka psn med jämna tidsintervall istället. Aktuell hastighet skall rapporteras vid samma tidpunkt. Vidare diskussion rekommenderas, innan åtgärd vidtages.. Vidare bör dokumentation sammanställas över hur test/experiment ska genomföras, vad som ska undersökas, vilka som ska delta i testerna osv. (Se: Z1; Experimentplan, Simulerad tågtrafikstyrning) Krav 5 17 kan i skrivandets stund inte refereras till försök/försöksserier då arbetet med utformandet av experimentplan inte sträcker sig så långt ännu. C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 12

C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 13

Rapportförteckning - översikt CATD C1. Kravspecifikation CATD, steg 1 C2. Kravspecifikation CATD, steg 2 C3. Kravspecifikation TOPSim, steg 1 C4. Systemdokumentation för beslutsstöd, DSS C5. Utvärdering av DSS-moduler C6. Systemdokumentation av gränssnittsmoduler C7. Utvärdering av gränssnittsmoduler C8. Kravspecifikation TOPSim, steg 2 C9. Kravbeskrivning för utbildnings- och träningssimulator C10. Seminariedokumentation C11. Sammanfattande slutrapport från CATD-projektet TOPSim T1. Testdokumentation av simulatorprototyp, steg 0 T2. Utvecklingsspecifikation av simulatorprototyp, steg 1 T3. Systemspecifikation av simulatorprototyp, steg 1 T4. Testdokumentation av simulatorprototyp, steg 1 T5. Utvecklingsspecifikation av simulatorprototyp, steg 2 T6. Systemspecifikation av simulatorprototyp, steg 2 T7. Testdokumentation av simulatorprototyp, steg 2 T8. Seminariedokumentation (Se CATD rapport C10) T9. Simulatorsystem inom tågtrafikstyrning, en kunskapsdokumentation T10. Sammanfattande slutrapport från TOPSim-projektet C2. Kravspecifikation CATD steg 2, rev1.doc 0