Einrichtung zum Senken des Energieverbrauchs bei Nahverkehrsbahnen in Verbindung mit einem Zugbeeinflussungssystem Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Senken des Energieverbrauchs bei Nahverkehrsbahnen in Ver bindung mit einem Zugbeeinflussungssystem, bei dem die Züge unter Einhaltung des Fahrplanes jede folgende Haltestelle möglichst pünktlich erreichen sollen und diese zu unterschiedlichen Zeitpunkten wieder verlassen.
Beim allgemeinen Eisenbahnbetrieb liegt es im Er messen des Lokomotivführers, wie er nach dem ihm bekannten Fahrplan den Zug hinsichtlich der Geschwin digkeit steuert. Hierbei sind die Lokomotivführer weitge hend auf ihre Erfahrung angewiesen, nach der sie wissen, wie sie ihre Fahrweise einrichten müssen, um pünktlich das nächste Ziel zu erreichen. Nur in besonderen Fällen wird dem Lokomotivführer bei Fernbahnen durch ein Fahrtregelungssignal angezeigt, dass er mit höherer Ge schwindigkeit fahren muss oder nicht.
Bei Nahverkehrsbahnen, also z.B. Stadtschnellbah nen, ist die Haltezeit in den Stationen im Gegensatz zu den Fernbahnen im Verhältnis zur Fahrzeit sehr gross. Die Haltezeit wird ausserdem noch grösser, wenn die Züge nur wenige Sekunden später an den Haltestellen ankommen als es der Fahrplan vorschreibt, da sich die Zahl der wartenden Fahrgäste, die diesen Zug benutzen wollen, weiter vergrössert hat. Hinzu kommt noch, dass das Einsteigen in einen stärker besetzten Zug auch mehr Zeit in Anspruch nimmt. Aus diesen Tatsachen ist zu erkennen, dass es von grosser Wichtigkeit ist, dass die Züge mit sehr grosser Genauigkeit den vorgeschriebenen Fahrplan einhalten, damit der Verkehr flüssig bleibt und die zur Verfügung stehenden Züge wirtschaftlich fahren können.
Dann ist auch die Gewähr gegeben, dass bei einer Streckenvereinigung die sich mischenden Verkehrs ströme fahrplangemäss ineinanderfliessen, ohne dass zu sätzliche koordinierende Massnahmen erforderlich wer den.
Andererseits soll bei diesen Nahverkehrsbahnen mit elektrischer Zugförderung die Fahrweise der Züge so sein, dass diese mit möglichst geringem Energieverbrauch auskommen. Der grösste Teil der von den Zügen aufge nommenen elektrischen Energie wird bei der Beschleuni gung in kinetische Energie umgesetzt, die vor den Haltestellen wieder durch Bremsen vernichtet wird. Da der Energieverbrauch annähernd mit dem Quadrat der Spitzengeschwindigkeit zunimmt, kann verhältnismässig viel Energie gespart werden, wenn für die Züge keine hohe Spitzengeschwindigkeit vorgeschrieben wird.
Dies ist ohnehin nicht zweckmässig, weil bei derartigen Stadt schnellbahnen der Abstand zwischen je zwei aufeinander folgenden Haltestellen nicht gross ist. Trotzdem muss die Geschwindigkeit so gewählt bzw. vorgeschrieben werden, dass der bestehende Fahrplan eingehalten wird, auch wenn die Züge nicht wie vorgeschrieben an den Haltestel len fahrplanmässig ankommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu erstellen, die es erlaubt, die Züge von Nahverkehrsbahnen fahrplanmässig mit möglichst wenig Energieverbrauch fahren zu lassen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass für jede Haltestelle ein Rechner vorgesehen ist, der in Abhängigkeit vom Zeitraum zwischen dem fahrplan- mässigen Ankunftzeitpunkt eines Zuges an der betreffen den Haltestelle und dem Abfahrzeitpunkt über das Zugbeeinflussungssystem auf den Zug einen Wert der bei der Fahrt bis zur folgenden Haltestelle nicht zu über schreitenden Spitzengeschwindigkeit überträgt. Es ist gleichgültig, ob die Übertragung der Werte der Spitzenge schwindigkeit durch ein punkt- oder linienförmiges Zug beeinflussungssystem erfolgt.
Der durch den Rechner bestimmte Wert kann streckenseitig oder auf dem Zuge gespeichert werden, damit der Wert während der Fahrt bis zur nächsten Haltestelle ständig zur Verfügung steht. Für Strecken, bei denen zwischen zwei Haltestellen mehr als ein Zug fahren sollte, kann der jedem Zug zugeordne te Wert der Spitzengeschwindigkeit zugselektiv übermit telt werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung und vorteilhafte Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeich nung näher erläutert.
Die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 1 ein Diagramm, in dem die Spitzengeschwindig keit in Abhängigkeit von der Wartezeit eines Zuges in einer Haltestelle dargestellt ist, Fig. 2 das Blockschaltbild eines Rechners für die Ermittlung der erforderlichen Spitzengeschwindigkeiten in Abhängigkeit von dem durch den fahrplanmässigen Ankunftzeitpunkt und Abfahrzeitpunkt gegebenen Zeit raum, Fig. 3 das Blockschaltbild eines vereinfachten Rech ners, Fig. 4 das Blockschaltbild der Rechner für mehrere aufeinanderfolgende Haltestellen.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm, bei dem die Spitzenge schwindigkeit Vsp in Abhängigkeit von der Haltezeit t, in der auch Verspätungszeiten eines Zuges in einer Halte stelle mit enthalten sind, aufgetragen ist. Für dieses Diagramm ist angenommen, dass die grösste Spitzenge schwindigkeit der Züge etwa bei 70 km/h liegt. Weiter hin ist angenommen, dass praktisch bei Durchfahrt eines Zuges die folgende Haltestelle dann fahrplanmässig er reicht wird, wenn der Zug auf eine Spitzengeschwindig keit von 30 km/h beschleunigt wird. Fährt der Lokomo tivführer mit höherer Geschwindigkeit, so würde das einen unnötig hohen Energieverbrauch bedeuten. Aus dem dargestellten Diagramm ist ausserdem zu ersehen, dass bei Haltezeiten um 10 Sekunden nur ein geringer Kurvenanstieg vorliegt; dies ändert sich bei grösseren Werten der Haltezeit t.
Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen wird in vorteilhafter Weise ein Rechner vorgesehen, dessen Blockschaltbild Fig. 2 zeigt. Ein wesentlicher Bestandteil dieses Rechners ist ein mehrstufiger abfragbarer Speicher 1 nach Art eines Schieberegisters. Ausserdem ist ein Taktgeber 2 vorgesehen, der in vorgegebenen Zeitabstän den je einen Weiterschaltimpuls an den Speicher 1 ab gibt. Dieser enthält in jeder seiner Stufen 10, 20, 30 usf. einen Wert der Spitzengeschwindigkeit, z.B. entsprechend der Kurve nach Fig. 1.
Die Stufe 10 des Speichers gibt also demnach einen Anfangswert der Spitzengeschwin digkeit von 30 km/h aus, die Stufe 20 nach einem Zeitraum von 10 Sekunden, gerechnet vom fahrplanmäs- sigen Ankunftzeitpunkt und dem Abfahrzeitpunkt, einen Wert von zirka 33 km/h. Jede folgende Stufe enthält also einen Wert der Spitzengeschwindigkeit, der höher ist als der Anfangswert. Die Abstufung der einzelnen Werte braucht nicht linear mit dem Wert des Zeitraumes anzusteigen, sondern es ist hinsichtlich einer Verringe rung der Stufenzahl sogar günstig, die Werte progressiv zunehmen zu lassen.
Ferner ist es zu diesem Zweck günstig, als Taktgeber einen Zähler 21 zu verwenden, der durch einen Taktgene rator 22 aus einstellbaren Anfangsstellungen fortschalt bar ist. Jeweils beim Erreichen seiner Zählerendstellung gibt der Zähler 21 über die Leitung L1 den Weiterschalt impuls an den Speicher 1. Dieser ist so aufgebaut, dass beim Abfragen jeder Stufe 10, 20 bzw. 30 an den Zähler 21 ein Einstellimpuls gegeben wird, der dieselbe bzw. eine andere Anfangsstellung bestimmt. Durch eine geeig nete Programmierung wird erreicht, dass der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden, von dem Zähler 21 aus gegebenen Weiterschaltimpulsen sich verkürzt.
Das be deutet, dass nach längeren Haltezeiten und/oder Verspä- tungen an einer Haltestelle häufiger ein Wert für die zulässige bzw. erforderliche Spitzengeschwindigkeit aus gegeben wird. Dies entspricht den Erfordernissen der progressiv ansteigenden Kurve nach Fig. 1. Wie feinstufig die Werte vorgegeben werden, ist bekanntlich eine Frage des Aufwandes.
Die von dem Speicher 1 ausgegebenen Werte der Spitzengeschwindigkeit werden einem Zwischenspeicher 3 zugeführt, der in Abhängigkeit vom Belegtzustand der Strecke zwischen der betreffenden und der folgenden Haltestelle steuerbar ist. Solange der Zug noch in der Haltestelle wartet, wird der im Zwischenspeicher 3 enthaltene Wert der Spitzengeschwindigkeit laufend durch neue Werte korrigiert. Bei Abfahrt des Zuges wird durch ein Signal vom Zugbeeinflussungssystem bzw. von einem gesonderten Schienenkontakt oder dgl. der zuletzt in den Zwischenspeicher 3 eingegebene Wert beibehalten und über das vorhandene Zugbeeinflussungssystem auf den Zug übertragen. Eine Löschung des gespeicherten Wertes der Spitzengeschwindigkeit kann nach dem Frei fahren der Strecke zwischen der betreffenden und der folgenden Haltestelle erfolgen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist als Taktge ber lediglich der Taktgenerator 22 vorgesehen, der nach dem Anschalten in vorgegebenen Zeitabständen über die Leitung L1 einen Weiterschaltimpuls für den fortschalt baren Speicher 1 ausgibt. Diese vereinfachte Einrichtung ist besonders zweckmässig für Strecken mit grösseren Haltestellenabständen, weil sich hierfür bei längeren Wartezeiten und/oder Verspätungen nicht so grosse Änderungen der Spitzengeschwindigkeitswerte ergeben. Die Kurve im Diagramm von Fig. 1 verläuft also in dem Fall im Bereich um t = 35 s nicht so steil. Also brauchen auch bei fortgeschrittener Haltezeit nicht häufiger neue Werte der Spitzengeschwindigkeit -ausgegeben zu werden.
Zum Festlegen eines Startzeitpunktes für den Rech ner kann ein Fahrplanspeicher in Verbindung mit einer Zeituhr (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Diese Einrichtung gibt zum vorgeschriebenen fahrplanmässigen Zeitpunkt der Zugankunft an der betreffenden Haltestel le einen Startimpuls über die Leitung L2 an den Speicher 1 ab. Hierdurch wird die erste Stufe 10 des Speichers 1 abgefragt, so dass in den noch freien Zwischenspeicher 3 der erste Wert der Spitzengeschwindiglceit eingegeben wird. Gleichzeitig wird die erste Anfangsstellung des Zählers 21 festgelegt (Fig. 2) bzw. der Taktgenerator 22, (Fig. 3) angeschaltet.
Grundsätzlich kann für den Rechner 1/2 jeder Halte stelle der Startimpuls gesondert mit Hilfe eines Fahrplan speichers und einer Zeituhr ausgelöst werden. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Rechner 120, 130 usw. der Haltestellen so auszubilden und über ein Streckenkabel in Reihe zu schalten (Fig. 4), dass jeder Rechner nach der Zeitspanne, die laut Fahrplan zum Durchfahren der Strecke bis zur folgenden Haltestelle vorgeschrieben ist, gerechnet vom Startimpuls des betreffenden Rechners, den Startimpuls für den Rechner der folgenden Haltestel le ausgibt.
In diesem Fall ist nur eine Einrichtung erforderlich, die zu einem gegebenen Zeitpunkt für den Rechner 120 einer ersten Haltestelle den Startimpuls auslöst. In diesem Zusammenhang besteht auch die Möglichkeit einer gemeinsamen Versorgung mit Taktim pulsen durch einen einzigen Taktgenerator 220.
Mit allen diesen Einrichtungen ist es in vorteilhafter Weise möglich, in Abhängigkeit von nicht verstrichener Haltezeit an den Haltestellen Energie zu sparen.