DE10159957A1

DE10159957A1 - Onboard-Bestimmung fahrdynamischer Daten

Info

Publication number: DE10159957A1
Application number: DE10159957A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Jaensch; Hartmuth Sonntag; Simon Kapitzke
Original assignee: DB Reise and Touristik AG
Current assignee: DB Fernverkehr AG
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: DE10159957B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung spezifischer, physikalischer Parameter eines Zugverbandes als aktuelle Zustandsgrößen während einer laufenden Zugfahrt. Dies erfolgt unter Verzicht auf einen fahrzeug- oder streckeinseitigen Einbau zusätzlicher Bauteile oder Komponenten. DOLLAR A Ein aktueller Fahrzustand des Zugverbandes wird durch Erfassen einer oder mehrerer der physikalischen Zustandsgrößen des Zugverbandes - am Radumfang übertragene Zugkraft, zurückgelegter Weg, Geschwindigkeit und/oder Zeit - bestimmt und einer der Bewegungsphasen Beschleunigung, Beharrungsfahrt, Auslauf oder Bremsung zugordnet. Abschließend werden die spezifischen, physikalischen Parameter des Zugverbandes mittels fahrdynamischer Formeln in Abhängigkeit von der so ermittelten aktuellen Bewegungsphase des Zugverbandes als aktuelle Zustandsgröße errechnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung spezifischer, physikalischer Parameter eines Zugverbandes als aktuelle Zustandsgrössen während einer laufenden Zugfahrt.
Viele Vorgänge und Anwendungen in der täglichen Praxis des Eisenbahnbetriebes erfordern eine möglichst genaue Kenntnis zugspezifischer Zustandsgrössen. Insbesondere Masse und Luftwiderstandsbeiwert des Zugverbandes spielen dabei oftmals eine tragende Rolle.
So ist beispielsweise in der Anwendung gleisbogenabhängiger Wagenkastensteuerungen, die bei Schienenfahrzeugen des Personenverkehrs in vermehrtem Umfang zur Steigerung der Fahrgeschwindigkeit oder aus Komfortgründen eingesetzt wird, für die Ansteuerung der Neigevorrichtungen eine genaue Kenntnis der aktuellen Masse des Wagenkastens inklusive seiner Zuladung notwendig, damit ein geregelter Ausgleich der beim Durchfahren von Kurvenüberhöhungen auftretenden Fliehkräfte erfolgen kann. Beim Überschreiten kritischer Masse-Werte muss die Neigetechnik aus Sicherheitsgründen deaktiviert werden. Es ist deshalb üblich, die Masse bzw. das Gewicht des Wagenkastens über die Einfederung der Sekundärfederung zwischen Wagenkasten und Drehgestell messtechnisch zu erfassen. Dies erfordert jedoch einen hohen fahrzeugtechnischen Aufwand, da jedes Drehgestell der im Zug- bzw. Triebwagenverband eingestellten Fahrzeuge mit entsprechenden Messwertaufnehmern ausgestattet sein muss. Dies trägt nicht unerheblich zur Verteuerung von Neigetechnik-Fahrzeugen gegenüber konventionellen Schienenfahrzeugen bei.
In ähnlicher Weise ist eine möglichst genaue Kenntnis über die Masse des Zugverbandes einschliesslich seiner Zuladung zur Bestimmung der wirksamen Bremshundertstel eines Zuges notwendig. Das so ermittelte Bremsvermögen eines Zuges hat direkten Einfluss auf die Fahrweise des Triebfahrzeugführers und damit auf die benötigten Fahrzeiten des Zugverbandes.
Speziell im Güterverkehr ist die Masse des Zugverbandes jedoch starken tagesaktuellen Schwankungen unterworfen, da nicht nur die Zuladung variiert, sondern auch Anzahl und Typ der mitgeführten Güterwagen in den meisten Fällen nicht vorhersehbaren Variationen unterliegen. Dies macht es erforderlich vor Beginn jeder Zugfahrt, nachdem Beladung und Wagenzusammenstellung des Zugverbandes feststehen, in einem separaten Arbeitsschritt die Einzelmassen manuell oder DV-unterstützt zu erheben und die daraus ermittelte Gesamtgrösse für den Triebfahrzeugführer zu dokumentieren.
Neben den aus Personal- und Zeitaufwand resultierenden wirtschaftlichen Nachteilen birgt dieses Verfahren die Gefahr von Erfassungs- bzw. Übertragungsfehlern in sich. Zudem ist dieses Verfahren betrieblich sehr schwerfällig handzuhaben, wenn es im Verlauf einer Zugfahrt beispielsweise durch Abkoppeln von Waggons oder Entladen von Gütern zu Veränderungen der Masse kommt.
Der Einfachheit halber beschränkt man sich deshalb in der Praxis oftmals auf vorgegebene feste Maximalgrössen für die Zugmasse. Dabei muss man jedoch in Kauf nehmen, mit teilweise zu grossen Vorgabewerten zu arbeiten. In Anwendungen, bei denen es um das gezielte Ausnutzen vorhandener Reserven geht, ist dieser Lösungsansatz jedoch nicht zielführend.
Besonders negativ wirkt sich dieser Umstand immer dann aus, wenn zur energieoptimalen Steuerung von Schienenfahrzeugen - wie sie beispielsweise in DD 208 324 oder weiterentwickelt in Voß/Reck "Prasistest der Energiesparenden Fahrweise des ICE- Triebzuges" (elektrische bahnen 95 (1997), Heft 12, S. 327ff) bzw. Voß/Sanftleben "Rechnergestützte Energiesparende Fahrweise im Regelbetrieb" (ETR 47 (1998), Heft 1, S. 25ff) beschrieben ist - eine Versorgung des hierfür auf dem Triebfahrzeug installierten Steuergerätes mit fahrdynamischen Daten zu Rollbeiwert, Dämpfungswert, Luftdichte, rotatorischem Massenzuschlag, Masse und Luftwiderstandsbeiwert des Zugverbandes notwendig ist. Bei diesem Verfahren wird dem Triebfahrzeugführer unter Berücksichtigung von Soll-Fahrplan, Ist-Fahrplanlage, Höhenprofil der zu befahrenen Strecke und den physikalischen Parametern des Zuges ein Zeitpunkt signalisiert, ab dem die Leistung des Triebfahrzeuges zugunsten eines Ausrollens abgeschaltet werden kann. Bislang konnte ein derartiges System zur energiesparenden Fahrweise jedoch nur auf Triebzügen zum Einsatz kommen, bei denen Bauart und Anzahl der eingekuppelten Fahrzeuge während des betrieblichen Einsatzes nicht verändert oder allenfalls im Rahmen vorab definierbarer Regeln variiert werden (z. B. Flügeln oder Vereinigen zweier bauartgleicher Triebzüge). Nur in solchen Fällen ist es mit vertretbarem Aufwand möglich, die besonders wichtigen Angaben zu Masse und Luftwiderstandsbeiwert des Zugverbandes als Festwerte, die z. B. aus Tabellen oder Datenbanken ausgelesen werden können, abzuspeichern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, spezifische physikalische Parameter eines Zugverbandes als aktuelle Zustandsgrössen während einer laufenden Zugfahrt zu ermitteln. Dabei soll auf einen fahrzeug- oder streckenseitigen Einbau zusätzlicher Bauteile oder Komponenten verzichtet werden.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein aktueller Fahrzustand des Zugverbandes durch Erfassen einer oder mehrerer der physikalischen Zustandsgrössen des Zugverbandes - Zugkraft zurückgelegter Weg, Geschwindigkeit und/oder Zeit - bestimmt wird, einer der Bewegungsphasen Beschleunigung, Beharrungsfahrt, Auslauf oder Bremsung zugeordnet wird, und anschliessend die spezifischen, physikalischen Parameter des Zugverbandes mittels fahrdynamischer Formeln in Abhängigkeit von der so ermittelten aktuellen Bewegungsphase des Zugverbandes als aktuelle Zustandsgrösse errechnet werden.
Dieses Vorgehen ermöglicht es, die auf dem Triebfahrzeug ohnehin bereits für andere Zwecke bereitgestellten Informationen über Ort, Zeit, Geschwindigkeit sowie am Radumfang wirksamer Zugkraft zur Bestimmung bislang nur grob bzw. nicht ermittelbarer Zugparameter heranzuziehen.
Erfindungsgemäss wird weiter vorgeschlagen, in Beschleunigungsphasen eine Massenbestimmung des Zugverbandes vorzunehmen Da hier die Zugkraft und damit auch der Fahrwiderstand besonders Hoch ist und somit der störende Einfluß des Luftwiderstands gering ist
Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgedankens sieht vor, in Auslaufphasen den Luftwiderstandsbeiwert des Zugverbandes zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass die Zug- bzw. Bremskraft in dieser Bewegungsphase gleich null ist und eine Vereinfachung in den fahrdynamischen Algorithmen eintritt. Die Anteile der Fahrwiderstandskomponenten heben sich in der Summe auf. Wird der Steigungswiderstand herausgerechnet, so stellt sich ein Gleichgewicht zwischen dem Beschleunigungswiderstand und dem Laufwiderstand ein. Somit lässt sich der Laufwiderstand für die jeweilige Ausrollgeschwindigkeit ermitteln. Da die Masse des Zugverbandes proportional in den Beschleunigungswiderstand eingeht, stellt sie den entscheidenden Faktor für die Qualität der Bestimmung des Luftwiderstandbeiwertes dar. Es ist deshalb von Vorteil, dass gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren im Verlauf einer Zugfahrt die Beschleunigungsphasen prinzipiell vor den Auslaufphasen durchlaufen werden. Durch die Iteration zwischen den Phasen Beschleunigung, Beharrung und Ausrollen wird die Bestimmungsqualität kontinuierlich besser.
Eine Modifikation des Erfindungsgedankens sieht vor, in Beharrungsphasen eine Massenbestimmung des Zugverbandes vorzunehmen. Die Beharrungsphase wird durch Fahrt entlang einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit charakterisiert. Dabei treten durch die Geschwindigkeitsregelung geringfügige Geschwindigkeitsänderungen auf. Unter "gleichbleibend" wird in diesem Fall das geringfügige, vom Triebfahrzeugführer subjektiv nicht vermeidbare Schwanken innerhalb eines Toleranzbereiches um eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit verstanden. Da die Geschwindigkeitsänderungen geringfügig sind, kann der geschwindigkeitsabhängige Laufwiderstand als konstant angesetzt werden. Es ergibt sich eine vorteilhafte Proportionalität zwischen Zugkraftänderung und Änderung des Steigungswiderstandes, der sich aus Strecken- und Beschleunigungswiderstand zusammensetzt. Somit lässt sich aufgrund der Steigungsänderung und der Zugkraftänderung die Zugmasse unter Verwendung der Gleichung [1] bestimmen.
Mit den weiteren Merkmalen gemäss der Ansprüche 5 bis 7 ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, die Parameterermittlung in regelmässiger Weise während einer Zugfahrt durchzuführen und die gewonnenen Daten zeitnah an die nachgelagerten Anwendungssysteme (z. B. Steuerung Neigetechnik, Steuerung Energiesparende Fahrweise) zu übergeben, wobei eine fortlaufende Anpassung der ermittelten Parameter an veränderte Umgebungsbedingungen ermöglicht wird und bezüglich des nachgelagerten Systems der Fehlereinfluss vereinzelter Messungenauigkeiten geglättet werden kann. Somit kann beispielsweise der Einfluss starker Fahrgastwechsel oder klimatischer Schwankungen (z. B. Luftdruck, Gegenwind) im Verlauf einer Zugfahrt zuverlässig berücksichtigt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung beschreibt das Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei zeigen:
Fig. 1 Darstellung der Bewegungsphasen in einem Beispiel-Fahrtverlauf
Fig. 2 Verfahrensstruktur bei zyklischer Parameter-Ermittlung
Fig. 3 Geschwindigkeits-Zugkraft-Diagramm und Kräfteverhältnis-Diagramm in der Beschleunigungsphase
Fig. 4 Geschwindigkeits-Zugkraft-Diagramm mit Bereich für die Beschleunigungsauswertung
Fig. 5 Kraft-Steigungsänderung-Diagramm und Widerstandverhältnis-Diagramm in der Beharrungsphase
Fig. 6 Kraft-Geschwindigkeits-Diagramm in der Auslaufphase.
Im Bestreben zur Reduzierung des Energieverbrauches ihrer Triebfahrzeuge entwickelt die Deutsche Bahn AG seit einigen Jahren ein umfassendes System zur energiesparenden Fahrweise. Bild 1 zeigt anhand einer beispielhaften Fahrt zwischen zwei Zughalten den typischen Verlauf der aufgebrachten Zug- bzw. Bremskraft sowie die sich daraus ableitbaren vier Bewegungsphasen: Beschleunigung, Beharrung, Auslauf, Bremsung.
In Abhängigkeit von der realen Fahrzeitreserve des Zuges werden bei diesem System zunächst die Längen möglicher Auslaufabschnitte ermittelt. In einem zweiten Schritt werden für die möglichen Ausläufe die jeweils entsprechende Fahrzeitverlängerung sowie der Energie-Einsparungseffekt gegenüber einer straffen Fahrweise bestimmt. Die einsparungsoptimale Variante wird ausgewählt. Sobald das Triebfahrzeug den Beginn des auf diese Weise ermittelten Auslaufabschnittes erreicht, wird dem Triebfahrzeugführer die Möglichkeit zur Abschaltung der Zugkräfte signalisiert.
Neben der Ist-Abweichung von der Fahrplan-Sollwerten sind für ein solches System weitere Eingangsgrössen von ausschlaggebender Bedeutung. Es wurden deshalb verschiedene Fahrzeugparameter hinsichtlich ihrer Einflussintensität, Schwankungsbreite und Zugänglichkeit mittels fahrzeuginterner bzw. fahrzeugexterner Datenquellen untersucht. Für die im Hochgeschwindigkeitsverkehr eingesetzten ICE-Triebzüge ist die diesbezügliche Datengewinnung problemlos, da die Zusammensetzung der Triebzüge in der betrieblichen Praxis keinen oder allenfalls geringfügigen, gut dokumentierten Abweichungen bzw. Veränderungen unterliegt und diese Datenquellen in umfangreichen Versuchsprogrammen ermittelt wurden. Bei anderen Zuggattungen bzw. Fahrzeugen ist die Datenlage zur Beschreibung der Fahrzeugeigenschaften inhomogen, sodass mittels des erfindungsgemässen Verfahrens ungenaue oder fehlende Daten korrigiert bzw. generiert werden müssen. Dies betrifft insbesondere lokbespannte Züge des Güter- oder Personennahverkehrs mit häufig wechselnden Ladegut- bzw. Wagenzusammenstellungen.
Die zugrundeliegenden fahrdynamischen Überlegungen basieren auf einer Kräftebilanzierung in Fahrtrichtung, wobei die Summe aus Lauf-, Strecken- und Beschleunigungswiderstand der Traktionskraft der Fahrzeugantriebe entspricht.
Der Fahrwiderstand setzt sich also aus den Bestandteilen zusammen:
W_Fahr = Z = W_Lauf + W_Strecke + W_Beschl,
wobei der Laufwiderstand des Zuges von fahrzeugspezifischen Kenngrössen abhängig ist und sich aus Rollwiderstand, Dämpfungswiderstand und Luftwiderstand zusammensetzt:
W_Lauf = W_R + W_V + W_L
wobei:
Der geschwindigkeitsabhängige Dämpfungswiderstand W_ν ist in der Regel vernachlässigbar klein.
Der Streckenwiderstand ist abhängig von Neigungsverhältnissen, Krümmung sowie Lage, Länge und Form eventueller streckenseitiger Tunnel:
Während der Beschleunigungs- und Bremsphase müssen auch die rotierenden Massen beschleunigt bzw. abgebremst werden. Die Berücksichtigung der dazu notwendigen Kräfte erfolgt über den Massefaktor, der aus dem Verhältnis zwischen der Gesamtmasse und der Einsatzmasse der rotierenden Teile bestimmt werden kann.
In der Fahrplankonstruktion gilt es nun die Fahrzeit wiederkehrender Zugfahrten für einen Fahrplanzeitraum so festzulegen, dass ein möglichst guter Kompromiss zwischen Zuverlässigkeit der Zugfahrten, die sich in der Pünktlichkeit widerspiegelt, und der Leistungsfähigkeit, die sich in der Planreisezeit niederschlägt, gefunden wird. Es ist also notwendig, für planmässig gleiche Zugfahrten die sich ändernden Randbedingung durch Pauschalwerte so zu formulieren, dass ein Optimum hinsichtlich der Ziele der Fahrplankonstruktion erreicht wird. So wird beispielsweise beim Luftwiderstand von einem konstanten Gegenwind mit v_Luft = 15 km/h ausgegangen. Zusätzlich wird die so ermittelte Fahrzeit um einen pauschalen Zuschlag von 3-6% erhöht, der abhängig von Bespannung, Anhängelast, Höchstgeschwindigkeit und Zuggattung ist. Diese pauschale Reserve kann - sofern sie nicht durch andere unvorhergesehene Störfaktoren während der Zugfahrt verbraucht ist - im Sinne der energieoptimierten Fahrweise eingesetzt werden.
Bild 2 verdeutlicht die Ablaufstruktur des erfindungsgemässen Verfahrens in Zusammenhang mit dem System zur energiesparenden Fahrweise. Zu Beginn der Zugfahrt werden die benötigten Daten hinsichtlich der zu befahrenden Strecke (hierbei insbesondere das Höhenprofil der Strecke mit den Steigungsverhältnissen), die bekannten und konstanten Fahrzeugdaten Zugkraftkennlinie, Wirkungsgradkennfeld und die pauschalen fahrdynamischen Daten sowie die Planzug-Informationen (im wesentlichen die Fahrplan-Soll-Angaben). Für die mit dem erfindungsgemässen Verfahren zu ermittelnden Angaben zu Masse und Luftwiderstandsbeiwert können für den Programmstart zunächst Startwerte verwendet werden, die tatsächlich zu erwartenden Werte zur sicheren Seite hin gewählt werden sollten. Nach der üblichen messtechnischen Aufbereitung der am Fahrzeug erfassten Eingangssignale kann der aktuelle Fahrzustand des Fahrzeuges bestimmt und einer der Bewegungsphasen Beschleunigung, Beharrung, Auslauf bzw. Bremsung zugeordnet werden. Die Ermittlung des aktuellen Fahrzustandes kann z. B. sekündlich erfolgen. Es ist jedoch erst dann sinnvoll, eine der vier Bewegungsphasen als "gültig" zuzuordnen, wenn dieser Fahrzustand für mindestens 6 Sekunden (Beispielhafter Wert) unverändert Bestand hat. Auf diese Weise wird der störende Einfluss geringfügiger Schwankungen im Bereich der erfassten physikalischen Eingangsgrössen reduziert. Werden keine Bewegungsphasen als "gültig" erkannt bzw. bei undefinierten Fahrzuständen erfolgt keine Auswertung der Messungen. Die Auswertungsergebnisse der einzelnen Messpunkte werden nach der Methode der gleitenden Mittelwertbildung aufsummiert. Dies dient einer zusätzlichen Glättung von Extremwerten und einer Gewichtung nach "Alter" des Auswertungsergebnisses.
Eine Beschleunigungsphase wird durch Fahren mit maximaler Leistung bzw. maximaler übertragbarer Zugkraft charakterisiert. Hierzu wird der bekannte Zugkraft- Geschwindigkeits-Verlauf des Triebfahrzeuges mit der gemessenen Zugkraft am Radumfang in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit ermittelt. Bild 3 veranschaulicht die fahrdynamischen Zusammenhänge in der Beschleunigungsphase. Zunächst wird die Situation ohne die Einflüsse aus dem Streckenwiderstand betrachtet. Die um den Laufwiderstand reduzierte Zugkraft bildet den Zugkraftüberschuss, der in der Beschleunigungsphase zur Überwindung des Beschleunigungswiderstandes zur Verfügung steht.
Das Verhältnis zwischen Zugkraft und Zugkraftüberschuss (in den unteren Geschwindigkeitsbereichen nahe 1, mit zunehmender Geschwindigkeit abfallend) zeigt, dass in der Beschleunigungsphase in den unteren Geschwindigkeitsbereichen der Beschleunigungswiderstand deutlich vorherrscht. Somit bildet der Beschleunigungswiderstand auch den Ansatz für die Bestimmung der Masse des Zugverbandes. Durch Erfassen der am Radumfang des Triebfahrzeuges wirksamen Zugkraft und der Beschleunigung sowie der Berücksichtigung des Massefaktors und des geringen Einflusses des Laufwiderstands lässt sich die Zugmasse bestimmen. Natürlich muss zusätzlich ein eventuell vorhandener Steigungseinfluss berücksichtigt werden. Umfangreiche Versuchsreihen haben ergeben, dass als zusätzliches Kriterium für die Anwendbarkeit der Beschleunigungsphase zur Massenermittlung eine untere Geschwindigkeitsgrenze zur Eliminierung des störenden Einfluss längsdynamischer Kräfte während des Anfahrvorganges (ca. 20-30 km/h) sowie eine obere Geschwindigkeitsgrenze zur Vermeidung des mit zunehmender Geschwindigkeit steigenden Störeinflusses durch den aerodynamischen Luftwiderstand (ca. 80-90 km/h) eingeführt werden. Ebenso haben die Versuche ergeben, dass die Zugkraft geringfügig - darunter ist ein Wert von bis zu 10% zu verstehen - unter der maximalen Zugkraft liegen darf, ohne dass es zu signifikanten Fehlereinflüssen kommt.
Die Beharrungsphase wird durch Fahrt mit gleichbleibender Geschwindigkeit charakterisiert. In Bild 5 ist zunächst zu erkennen, dass eine Abhängigkeit des Verfahrens von der Steigungsänderung besteht sowie der Laufwiderstand bei hohen Geschwindigkeiten eine dominante Rolle einnimmt, so dass auch eine Geschwindigkeitsabhängigkeit besteht. Im unteren Widerstandsverhältnis-Diagramm lässt sich der Anteil der Steigungswiderstandsänderung zum Fahrwiderstand ablesen. Je höher der Anteil, desto genauer lässt sich die Zugmasse bestimmen, da sich die Ungenauigkeiten bei der Bestimmung des aktuellen Laufwiderstandes nicht so stark auswirken.
Wurde eine Auslaufphase als "gültige" Bewegungsphase erkannt, so kann eine Bestimmung des Luftwiderstandsbeiwertes durchgeführt werden. Vorteilhafterweise vereinfachen sich in dieser Phase die Bestimmungsalgorithmen durch Wegfall der Zug- und Bremskräfte. Erfindungsgemäss wird für jede Ausrollgeschwindigkeit ein zugehöriger Laufwiderstandswert ermittelt. Durch das kontinuierliche Abnehmen der Geschwindigkeit während des Ausrollvorganges wird die in Bild 6 dargestellte Laufwiderstands- Parabel kontinuierlich startend bei der Geschwindigkeit zu Beginn des Ausroll- Vorganges gebildet. Im Gegensatz zu Versuchsfahrten erfolgt jedoch im Fahrplan- Betrieb oftmals kein Ausrollen bis zum Stillstand, sodass sich mit dieser Vorgehensweise nur der obere Teil des Laufwiderstandsverlaufes ermitteln lässt. Für den unteren Bereich muss der Verlauf extrapoliert werden. Die dadurch hervorgerufene schwächere Qualität des extrapolierten Bereiches ist jedoch für eine Anwendung im Zusammenhang mit der energiesparenden Fahrweise unbedenklich, da Daten aus diesem Bereich für diese Anwendung nicht genutzt werden.
In der Bremsphase können keine Fahrzeugparameter in sinnvoller Weise ermittelt werden, da die Erfassung der mechanischen Bremskraft zu ungenau ist. Bezugszeichenliste

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung spezifischer, physikalischer Parameter eines Zugverbandes als aktuelle Zustandsgrössen während einer laufenden Zugfahrt, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Fahrzustand des Zugverbandes durch Erfassen einer oder mehrerer der physikalischen Zustandsgrössen des Zugverbandes - am Radumfang übertragene Zugkraft, zurückgelegter Weg, Geschwindigkeit und/oder Zeit - bestimmt wird, einer der Bewegungsphasen Beschleunigung, Beharrungsfahrt, Auslauf oder Bremsung zugeordnet wird, und anschliessend die spezifischen, physikalischen Parameter des Zugverbandes mittels fahrdynamischer Formeln in Abhängigkeit von der so ermittelten aktuellen Bewegungsphase des Zugverbandes als aktuelle Zustandsgrösse errechnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Fahrzustandes, bei dem die Geschwindigkeit des Zugverbandes in einem Bereich liegt, der nach unten durch den störenden Einfluss längsdynamischer Kräfte während des Anfahrvorganges und nach oben hin durch den zunehmenden Störeinfluss des aerodynamischen Luftwiderstandes des Zugverbandes begrenzt wird, und bei dem zugleich der Zugverband mit einer Zugkraft angetrieben wird, die nahezu der maximal übertragbaren Zugkraft entspricht, eine Massenbestimmung des Zugverbandes nach der fahrdynamischen Formel

vorgenommen wird,
wobei Z die Zugkraft, W_L den Luftwiderstand, ρ_rot einen dimensionslosen Masszuschlagsfaktor für die rotierenden Massen, a_trans die translatorische Beschleunigung, c_r den Rollwiderstandsbeiwert, c_s die Neigung, g den Erdbeschleunigungskoeffizient und m die Masse darstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Fahrzustandes ohne auf den Zugverband einwirkende Antriebs- oder Bremskräfte eine Bestimmung des Luftwiderstands des Zugverbandes nach der fahrdynamischen Formel W_L(ν) = W_Beschl + W_Strecke - W_Roll vorgenommen wird, wobei W_L(ν) den Luftwiderstand, W_Beschl den Beschleunigungswiderstand, W_Strecke den Streckenwiderstand und W_Roll den Rollwiderstand darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Fahrzustandes mit gleichbleibender Geschwindigkeit des Zugverbandes eine Massenbestimmung des Zugverbandes nach der fahrdynamischen Formel Z(s) = W_laufv + m.s.g vorgenommen wird, wobei Z(s) die Zugkraft, W_lauf _ν den Laufwiderstand, m die Masse und s die Steigung (Zusammenfassung der Neigung und Beschleunigung) darstellt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Fahrt eines Zugverbandes der Fahrzustand des Zugverbandes in regelmässiger Weise ermittelt wird und die hieraus gewonnenen physikalischen Parameter des Zugverbandes zur Auswertung an nachgelagerte technische Systeme des Fahrzeuges übermittelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Masse des Zugverbandes sowie der für den Zugverband ermittelte Luftwiderstandsbeiwert an ein System zur Unterstützung der energieoptimierten Fahrweise übermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Masse des Zugverbandes an ein System zur gleisbogenabhängigen Neigung von Wagenkästen übermittelt wird.