DD236705A1

DD236705A1 - METHOD FOR THE ENERGY SAVING CONTROL OF TRANSMISSION VEHICLES

Info

Publication number: DD236705A1
Application number: DD85275801A
Authority: DD
Inventors: Frank Koenig; Andreas Schwarzig; Michael Stawitzki
Original assignee: Verkehrswesen Forsch Inst
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1986-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Realisierung einer energiesparenden Zugsteuerung im Stadt-, Vorort- und Personenzugverkehr. Die Grundsaetze des Verfahrens erstrecken sich in ihrer Gueltigkeit sowohl auf die Diesel- als auch auf die E-Traktion. Ziel des Verfahrens ist dabei eine Herabsetzung des Verbrauches an Traktionsenergie. Diese Zielstellung wird geloest, indem die fuer ein energiesparendes Fahrregime mit den Bewegungsphasen Anfahrt, gegebenenfalls Beharrungsfahrt entlang der zulaessigen Hoechstgeschwindigkeit, Auslauf und Bremsen notwendigen Abschalthandlungen geschwindigkeitsabhaengig (Vab) oder wegabhaengig (Sab) unter Beruecksichtigung der zulaessigen Hoechstgeschwindigkeit und der durch den Fahrplan festgelegten Fahrzeit vorgegeben werden. Dabei erfolgt eine Gliederung der Zugfahrt zwischen zwei Halten in Teilabschnitte, die jeweils mit einer Fahrzeit, abhaengig von der Dauer und Gestaltung der Antriebsphase zu durchfahren sind, die einen minimalen Energieverbrauch gewaehrleistet. An den Grenzpunkten zwischen zwei Teilabschnitten wird mit Hilfe eines Mikrorechners ein Vergleich zwischen Ist- und verfahrensmaessig vorgegebenen Sollzustand durchgefuehrt, was eine Korrektur des vorgesehenen Fahrregimes ermoeglicht.The invention relates to a method for implementing an energy-saving train control in urban, suburban and passenger train traffic. The principles of the procedure extend in their validity to both diesel and electric traction. The aim of the process is to reduce the consumption of traction energy. This objective is achieved by setting the speed-dependent (Vab) or down-the-road (Sab) shut-down actions required for an energy-efficient driving regime with the movement phases of approach, steady-state as required along the maximum speed, coasting and braking, taking into account the maximum allowed speed and the travel time established by the timetable become. In this case, a breakdown of the train journey between two stops in sections, which are to be traversed each with a travel time, depending on the duration and design of the drive phase, which ensures a minimum energy consumption. At the boundary points between two subsections, a comparison between the actual state and the procedurally predetermined desired state is carried out with the aid of a microcomputer, which allows a correction of the intended driving regime.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Das Verfahren zur energiesparenden Steuerung von Triebfahrzeugen wird im Stadt-, Vorort- und Personenzugdienst angewandt. Die Verfahrensgrundsätze sind dabei sowohl für Diesel- als auch für Ε-Traktion gültig.The method of energy-efficient control of locomotives is used in urban, suburban and passenger train service. The procedural principles are valid for both diesel and Ε traction.

Characteristic of the known technical solutions

Bekanntlich (DD B 60 L15/20, WP-Nr. 129761) wurden die beim Nahverkehr für eine energiesparende Fahrweise erforderlichen Umschaltungen bei großen Fahrzeitreserven von Beschleunigen in Auslauf geschwindigkeitsabhängig, bei kleinen Fahrzeitreserven von Beharrungsfahrt in Auslauf wegabhängig sowie der jeweils zugehörige Bremseinsatzpunkt unter der Voraussetzung der Fahrplaneinhaltung wegabhängig vorausberechnet und vorprogrammiert, so daß bei Einhaltung der Schaltvorschrift nicht vermeid bare, jedoch hinreichend kleine Abweichungen des Fahrverlaufes ausgeglichen werden. Diese Umschaltungen sind vor bzw. zum Zeitpunkt des Fahrbeginns von der Steuereinrichtung bereitzustellen, wobei bei vorgegebenen konstanten Aufenthaltszeiten je Bahnhof eine ortsabhängige (zeitfeste Programmauswahl) und bei variablen Aufenthaltszeiten eine Zeit- und ortsabhärigige Programmauswahl (zeitvariable Programmauswahl) zu realisieren ist. Die Reihenfolge der Schalthandlungen ist von den im Nahverkehr bekannten energiesparenden Fahrweisen abhängig, so daß die vier SteuerregimeAs is known (DD B 60 L15 / 20, WP No. 129761) required for local transport for energy-saving driving shifts at high travel time reserves of acceleration in spout speed-dependent, with small travel time reserves of persistence in the exit path-dependent and the respective associated braking point under the condition the timetable compliance wegaberechnet and preprogrammed so that when compliance with the switching regulation is not avoidable bare, but sufficiently small deviations of the course of travel are compensated. These switches are to be provided by the control device before or at the time of the start of the journey, a location-dependent (time-stable program selection) and variable time periods being a time-dependent and spatially dependent program selection (time-variable program selection) to be implemented at given constant residence times per station. The sequence of switching operations depends on the well-known in local energy-saving driving styles, so that the four control regimes

— Anfahrt- Directions

— gegebenenfalls Beharrungsfahrt entlang der Höchstgeschwindigkeit- If necessary, steady drive along the maximum speed

— Auslauf- spout

— Bremsen- Brakes

notwendigerweise nacheinander abzuarbeiten sind.necessarily be processed sequentially.

Während im Falle einer zeitfesten Fahrprogrammauswahl die Nummer bzw. Adresse einer Strecke (Fahrabschnitt zwischen zwei Bahnhöfen) der Adresse eines Speicherplatzes mit vorgegebener Bitzahl entspricht, besteht bei einer zeitabhängigen Fahrprogrammauswahl ein direkter Zusammenhang zwischen der aktuellen diskreten Prozeßdauer und einer Speicherplatzadresse, auf der sich das aktuelle Fahrregime abgespeichert befindet.While in the case of a time-stable driving program selection, the number or address of a route (driving section between two stations) corresponds to the address of a memory location with a given number of bits, with a time-dependent driving program selection, there is a direct relationship between the current discrete process duration and a memory location address on which the current Driving regime is stored.

Die jeweilige Speicherplatzadresse für das aktuelle Fahrregime wird durch Aufsummieren der zurückgelegten Streckenabschnitte bzw. von diskreten, die Prozeßdauer charakterisierenden Zeitintervallen ermittelt. Die Speicheranordnung stellt dabei eine Kombination mehrerer Speicherschaltkreise dar, die adresseitig parallel geschaltet werden. Damit wird es möglich, bei relativ geringem Steuer- bzw. Logikaufwand die für die digitale Darstellung der Abschaltgeschwindigkeit V_ab, des Abschaltweges S_ab und des Bremseinsatzpunktes S_br benötigte Informationslänge zu erreichen. Durch diefortlaufende Prozeßdauer wird bei einer zeitabhängigen Fahrprogrammauswahl jedem Zeitintervall über einen Adresszähler und der Speicheranordnung ein Fahrregime bereitgestellt, wobei einmal pro Streckenabschnitt bei Überschreiten einer maximalen Startzeit bzw. einer maximalen Anzahl von Zeitintervallen ein Informationsbit durch die Speicheranordnung ausgegeben wird, so daß durch Äufsummieren dieser ausgegebenen Zeitinformationen gleichzeitig eine eindeutige Zuordnung zwischen der fortlaufenden Prozeßzeit und dem nur für einen Fahrabschnitt gültigen Fahrregime erfolgt.The respective memory location address for the current driving regime is determined by adding up the traveled sections or discrete, the process duration characterizing time intervals. In this case, the memory arrangement represents a combination of a plurality of memory circuits which are connected in parallel at the address. This makes it possible to achieve the information length required for the digital representation of the turn-off speed V _ab , the turn-off distance S _ab and the brake application point S _br with relatively little control or logic effort. In the case of a time-dependent driving program selection, a travel regime is provided by the continuous process duration for each time interval via an address counter and the memory arrangement, whereby an information bit is output by the memory arrangement once per route section when a maximum start time or a maximum number of time intervals is exceeded, so that these are output by summing them up Time information at the same time a clear assignment between the continuous process time and the only valid for a driving section driving regime takes place.

Das jeweils aktuelle Fahrregime wird mit Hilfe einer Starttaste in einen Zwischenspeicher übernommen und für die weitere Verarbeitung bereitgestellt.The current driving regime is taken over by means of a start button in a cache and provided for further processing.

Nicht benötigte Fahrregime werden somit ausgeblendet.Unnecessary driving regimes are thus hidden.

Über eine Logikschaltung erfolgt die Unterscheidung zwischen geschwindigkeits- oder wegabhängiger Umschaltung in das Fahrregime Auslauf. Die entweder über den Zwischenspeicher oder direkt durch die Speicheranordnung bereitgestellte Information über das aktuell zu realisierende Fahrregime kann sowohl über eine digitale Anzeigevorrichtung an den Triebfahrzeugführer ausgegeben und dieser realisiert die eigentliche Zugfahrt als auch unmittelbar an eine selbsttätige Steuereinrichtung übergeben, so daß der Triebfahrzeugführer mit Hilfe der Anzeige im wesentlichen nur eine Kontrollfunktion ausübt. Die einzelnen Umschaltpunkte der Fahrregime für die verschiedenen Strecken-und Fahrzeitdiskretisieru ng en werden durch Simulation auf einer EDVA vorherbestimmt und in die Speicheranordnung übertragen.About a logic circuit, the distinction between speed or path-dependent switching takes place in the driving regime spout. The information about the currently to be realized driving regime provided either via the buffer memory or directly through the memory arrangement can both via a digital display device to the driver issued and this realized the actual train ride as well as passed directly to an automatic control device, so that the driver with the aid of Display essentially only exercises a controlling function. The individual switching points of the driving modes for the different route and driving time discretizations are predefined by simulation on an EDVA and transmitted to the memory device.

Das beschriebene Verfahren hat den Nachteil, bei Vorhandensein von Langsamfahrstellen (d. h. unterschiedliche zulässige Höchstgeschwindigkeiten auf einem Streckenabschnitt zwischen zwei Bahnhöfen) unter Berücksichtigung der genannten Verfahrensschritte keine Einsparung an Traktionsenergie gegenüber der konventionellen Fahrweise zu ermöglichen. Damit würde im genannten Fall das dargestellte Verfahren in Frage gestellt sein.The described method has the disadvantage that, in the presence of slow driving points (i.e., different permissible maximum speeds on a section of track between two stations), taking into account the aforementioned method steps, it is not possible to save traction energy compared with the conventional driving method. Thus, in the case mentioned, the illustrated method would be called into question.

-2- 758-2- 758

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist eine weitere Herabsetzung des Verbrauches an Traktionsenergie.The aim of the invention is a further reduction of the consumption of traction energy.

Explanation of the essence of the invention

Als Ursache des oben angeführten Nachteils wird angesehen, daß bei vorhandenen Langsamfahrstellen die Zugfahrt zwischen zwei Halten nicht in Teilabschnitte gegliedert ist.The cause of the above-mentioned disadvantage is considered that in existing slow driving the train journey between two stops is not divided into sections.

Die technische Aufgabe besteht darin, die Parameter des Bewegungsablaufes und der physikalischen Zustandsgrößen der Teilabschnitte innerhalb eines Verfahrens zum Zwecke eines geringen Energieverbrauches in Beziehung zueinander zu setzen.The technical task is to correlate the parameters of the movement sequence and the physical state variables of the sections within a method for the purpose of low energy consumption.

Erfindungsgemäß werden bei einem Fahrregime, bestehend aus den Bewegungsphasen Anfahrt, gegebenenfalls Beharrungfahrt, Auslauf und Bremsen, dessen Prozeßverlauf durch die physikalischen Zustandsgrößen Weg, Geschwindigkeit und Zeit charakterisiert wird, die Abschalthandlungen für die Abschaltgeschwindigkeit (V_ab) bzw. den Abschaltweg (S_ab) sowie den Bremseinschaltpunkt (S_br) in dem befahrenen Teilabschnitt jeweils in Abhängigkeit von der zulässigen Höchstgeschwindigkeit in demselben und in Abhängigkeit von den zulässigen Höchstgeschwindigkeiten in dem nachfolgenden Teilabschnitt oder in den nachfolgenden Teilabschnitten und in Abhängigkeit vom Fahrplan vorgenommen. Es erfolgt in bekannter Weise mittels Mikrorechner ein Vergleich zwischen Soll- und Istzustand und eine Nutzung der sich ergebenden Impulse zur Steuerung der Zug bewegung. Ein Teilabschnitt ist definiert als ein Abschnitt innerhalb einer Zugfahrt zwischen zwei Halten, der mit einer Anfahrt oder mit einer Beharrungsfahrt bedingt durch das Vorhandensein einer Geschwindigkeitsbeschränkung beginnt und mit einer Bremsung bis auf eine Geschwindigkeit entsprechend der vorliegenden Beschränkung oder bis zum Stillstand endet.According to the invention in a driving regime, consisting of the movement phases approach, possibly steady ride, coast and braking, whose process is characterized by the physical state variables way, speed and time, the shutdown actions for the shutdown (V _ab ) and the Abschaltweg (S _ab ) and the Bremseinschaltpunkt (S _br ) in the traveled section in each case depending on the maximum permissible speed in the same and in function of the maximum speeds in the subsequent subsection or in the subsequent sections and made in accordance with the timetable. It is done in a known manner by microcomputer, a comparison between the target and actual state and use of the resulting pulses to control the train movement. A sub-section is defined as a section within a train ride between two stops that begins with an approach or a steady drive due to the presence of a speed limit and ends with a brake to a speed corresponding to the present restriction or to a stop.

embodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Figur 1 zeigt den Ablauf einer Zugfahrt mit den Teilabschnitten 1 und 2 von Bahnhof A nach Bahnhof B, wobei die Geschwindigkeit V als Funktion der zurückgelegten Wegstrecke S dargestellt wird. V_max stellt die zulässige Streckenhöchstgeschwindigkeit dar, die für den ersten Teilabschnitt gilt, wogegen für den Teilabschnitt 2 eine Geschwindigkeitsbeschränkung mit V V_ma>< für das dargestellte Beispiel willkürlich angenommen wurde. Entsprechend der vorliegenden Geschwindigkeitsbeschränkung und der durch den Fahrplan vorgegebenen Fahrzeit ergibt sich ein bestimmter Ablauf der Bewegungsphasen Anfahrt, gegebenenfalls Beharrungsfahrt entlang der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, Auslaufund Bremsen.The invention will be explained using an exemplary embodiment. FIG. 1 shows the course of a train journey with the sections 1 and 2 from station A to station B, wherein the speed V is represented as a function of the distance traveled S. V _max represents the permissible maximum line speed which applies to the first subsection, whereas for subsection 2 a speed limit of VV _ma><was arbitrarily assumed for the illustrated example. According to the present speed limit and the travel time given by the timetable results in a certain sequence of movement phases approach, possibly steady drive along the maximum speed, coasting and braking.

Die zwei dargestellten Fahrregime a und b sind gekennzeichnet durch unterschiedliche Fahrzeiten für die einzelnen Teilabschnitte, ermöglichen jedoch die Realisierung der Zugfahrt von Bahnhof A nach Bahnhofe mit der gleichen Gesamtfahrzeit. Das der Erfindung zu Grunde liegende Verfahren gestattet den Ablauf der Zugfahrt in der Weise zu gestalten, daß die Teilabschnitte 1 und 2 in Teilfahrzeiten, die sich in funktioneller Abhängigkeit von der Dauer und der Gestaltung der Antriebsphase befinden unter Berücksichtigung eines minimalen Verbrauches an Traktionsenergie bezogen auf die Strecke von A nach B durchfahren werden. Am Grenzpunkt zwischen Teilabschnitt 1 und Teilabschnitt 2, bezeichnet als Si,₂, erfolgt ein Vergleich zwischen Istzeit und verfahrensmäßig vorgegebener Sollfahrzeit. Dies ermöglicht gegebenenfalls eine Korrektur des vorgesehenen im dargestellten Beispiel wegabhängigen Abschaltpunktes für den Teilabschnitt 2, um die für die Zugfahrt von Bahnhof A nach Bahnhof B festgelegte Sollfahrzeit einzuhalten.The two driving modes a and b shown are characterized by different travel times for the individual sections, but allow the realization of the train journey from station A to station with the same total travel time. The underlying method of the invention allows the train to run in such a way that the subsections 1 and 2 in partial travel, which are functionally dependent on the duration and the design of the drive phase, taking into account a minimum consumption of traction energy based on the route from A to B will be passed. At the boundary point between subsection 1 and subsection 2, denoted Si, ₂ , a comparison is made between actual time and procedurally predetermined desired travel time. This makes it possible, if necessary, to correct the planned path-dependent switch-off point for the subsection 2 in the example shown, in order to adhere to the set travel time specified for the train journey from station A to station B.

Claims

-1- 758

Invention claim:

1. A method for energy-efficient control of traction vehicles with a driving regime consisting of the movement phases approach, possibly steady ride, coast and braking, the process is characterized by the physical state variables way, speed and time, characterized in that the shutdown operations for the shutdown (V _from ), the Abschaltweg (S _from ) and the brake application point (S _br ) in the traveled section each depending on the maximum speed in the same and depending on the maximum speeds in the subsequent subsection or subsections and depending on the timetable and in a known manner by microcomputer, a comparison between the target and actual state is made and the resulting pulses are used for control.