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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines spurgebundenen Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrdatenermittlungseinheit zum Ermitteln von Fahrkurvendaten für eine zu befahrende Strecke eines spurgebundenen Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein spurgebundenes Fahrzeug. Bei dem Verfahren wird eine elektrische Antriebseinheit mit Energie von einer externen Energieversorgung oder von einem Energiespeicher, welcher an Bord des spurgebundenen Fahrzeugs angeordnet ist, versorgt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Ermitteln von Fahrkurvendaten, welche eine Fahrkurve des spurgebundenen Fahrzeugs bei einer Fahrt auf einer zu befahrenden Strecke repräsentieren, mittels einer Fahrdatenermittlungseinheit und Steuern der Antriebseinheit auf Grundlage der Fahrkurvendaten.
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Grundsätzlich sind spurgebundene Fahrzeuge bekannt, die einen Energiespeicher an Bord aufweisen. Ein Antrieb des spurgebundenen Fahrzeugs kann während des Betriebs mit Energie aus dem Energiespeicher versorgt werden. Es ist zudem bekannt, dass ein Streckenabschnitt der zu befahrenden Strecke, welcher keine Energieversorgung aufweist, von dem spurgebundenen Fahrzeug durchfahren wird, während die Antriebseinheit mit Energie aus dem Energiespeicher vorsorgt wird.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches den Betrieb eines spurgebundenen Fahrzeugs verbessert. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben des spurgebundenen Fahrzeugs anzugeben, welches die Zuverlässigkeit des Betriebs erhöht und gleichzeitig die Versorgung der Antriebseinheit optimiert.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem beim Ermitteln der Fahrkurvendaten Streckendaten, welche Streckeneigenschaften der zu befahrenden Strecke repräsentieren, berücksichtigt werden. Die Streckendaten umfassen Informationen, die angeben, ob in einem Streckenabschnitt die externe Energieversorgung vorhanden ist oder nicht.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass spurgebundene Fahrzeuge auf Streckenabschnitten ohne externe Energieversorgung zwar eingesetzt werden, diese Streckenabschnitte jedoch vergleichsweise kurz sind, da ein zuverlässiger Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs bei vergleichsweise langen Streckenabschnitten nicht gewährleistet werden kann. Zudem wurde mit der Erfindung erkannt, dass es in der Verantwortung des Fahrzeugführers liegt, beispielsweise anhand einer Füllstandsanzeige, zu entscheiden, ob eine in dem Energiespeicher vorhandene Energie für eine Fahrt durch den Streckenabschnitt ohne externe Energieversorgung ausreichend ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung behebt diese Probleme, indem mittels einer Fahrdatenermittlungseinheit Fahrkurvendaten für die zu befahrende Strecke ermittelt werden und die Antriebseinheit auf Grundlage der Fahrkurvendaten gesteuert wird. Bei der Ermittlung werden Streckendaten berücksichtigt. Die Fahrdatenermittlungseinheit kann den Streckendaten entnehmen, ob die externe Energieversorgung in einem Streckenabschnitt der Strecke vorhanden ist oder nicht.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die Zuverlässigkeit beim Betrieb eines spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere auf einem Streckenabschnitt, auf dem keine externe Energieversorgung vorhanden ist, erhöht wird. Durch die automatisierte Ermittlung der Fahrkurvendaten ist es für den Fahrzeugführer nicht mehr erforderlich, die Fahrkurve beim Befahren der Strecke selbst zu bestimmen (durch Betätigen von Steuerhebeln). Somit wird der Fahrzeugführer beim Führen des spurgebundenen Fahrzeugs hinsichtlich des Umfangs an zu verarbeitenden Informationen entlastet. Dies vereinfacht zum einen das Führen des spurgebundenen Fahrzeugs. Zudem wird die Sicherheit beim Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs erhöht. Denn der Fahrzeugführer kann das gewonnene Maß an Aufmerksamkeit für den sicheren Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs nutzen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft für den Betrieb von spurgebundenen Fahrzeugen, da ein zuverlässiger Betrieb von Fahrzeugen dieser Art auf Streckenabschnitten ohne externe Energieversorgung besonders wünschenswert ist.
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Das spurgebundene Fahrzeug ist vorzugsweise ein Schienenfahrzeug, welches weiter vorzugsweise als Triebzug ausgebildet ist. Weiter vorzugsweise dient das spurgebundene Fahrzeug zur Personenbeförderung im öffentlichen Nah- und/oder Fernverkehr oder für den Gütertransport.
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Die externe Energieversorgung erfolgt vorzugsweise über eine Oberleitung.
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Die elektrische Antriebseinheit umfasst vorzugsweise zumindest einen elektrischen Motor.
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Der Energiespeicher ist vorzugsweise ein elektrischer Energiespeicher.
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Die Formulierung, wonach die „Antriebseinheit mit Energie von einer externen Energieversorgung oder von einem Energiespeicher versorgt wird“, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung dahingehend zu verstehen, dass die Antriebseinheit im Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs von der externen Energieversorgung oder alternativ von dem Energiespeicher versorgt wird (beispielsweise wenn keine externe Energieversorgung vorhanden ist). Zudem fällt unter das fachmännische Verständnis dieser Formulierung auch eine zumindest zeitweise gleichzeitige Versorgung von der externen Energieversorgung und von dem Energiespeicher.
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Die Fahrdatenermittlungseinheit umfasst vorzugsweise eine Recheneinheit, welche ausgebildet ist, einen Programmcode eines Computerprogramms zur Ermittlung der Fahrkurvendaten auszuführen.
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Unter einer „Fahrkurve“ soll insbesondere der Verlauf einer dynamischen Kenngröße des Fahrzeugs gegen eine Positionskenngröße verstanden werden. Diese Positionskenngröße dient dazu, die Position des Fahrzeugs entlang einer im Voraus bekannten und zu befahrenden Strecke zu bestimmen. Sie kann als Ortskenngröße - z.B. ein Abstand zu einem Streckenanfang bzw. einem Streckenende oder ein Streckenkilometer bzw. Streckenhektometer - oder als eine Zeit ausgebildet sein. Die dynamische Kenngröße, welche gegen die Positionskenngröße aufgetragen ist, kann die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Zug- bzw. Bremskraft oder eine Traktions- bzw. Bremsleistung sein. Eine Fahrkurve wird vorzugsweise durch die Angabe einer Folge von Betriebsphasen bestimmt. Mögliche Betriebsarten für eine Betriebsphase sind insbesondere eine Beschleunigung, ein Beharren, ein Ausrollen, eine Bremsung und ein Stillstand. Eine Ausrollphase und eine Bremsphase können dabei unter dem Oberbegriff „Verlangsamungsphase“ zusammengefasst werden, bei welcher die Geschwindigkeit des Fahrzeugs abnimmt. Eine Betriebsphase wird zumindest durch die Angabe einer Betriebsart und zumindest eines Werts der Positionskenngröße definiert, welcher insbesondere zumindest den Anfang der Betriebsphase bestimmt. Vorteilhaft kann ein Intervall der Positionskenngröße, insbesondere eine Zeitdauer, für die Betriebsphase angegeben werden. Eine Beschleunigungsphase und eine Bremsphase können außerdem durch einen Beschleunigungswert bzw. eine Bremswirkung - z.B. in der Form einer Bremsleistung oder einer Bremskraft - weiter charakterisiert werden.
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Der Fachmann versteht die Formulierung Steuern der Betriebseinheit „auf Grundlage der Fahrkurvendaten“ vorzugsweise dahingehend, dass die Antriebseinheit mittels Steuerbefehlen gesteuert wird, die unmittelbar oder mittelbar auf den Fahrkurvendaten beruhen.
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Die Streckeneigenschaften der zu befahrenden Strecke umfassen vorzugsweise die Streckentopologie (beispielsweise Steigungen, Gefälle, Kurven, etc.), die Streckenlänge, die Streckenqualität, etc.
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Der Fachmann versteht die Formulierung, dass beim Ermitteln der Fahrkurvendaten Streckendaten „berücksichtigt“ werden dahingehend, dass die Streckendaten als Randbedingung in die Ermittlung der Fahrkurvendaten eingehen. Die Ermittlung der Fahrkurvendaten liegt zweckmäßigerweise ein Optimierungsverfahren zugrunde, wobei die Streckendaten eine Randbedingung des Optimierungsverfahrens bilden. Die Streckendaten sind daher vorteilhafterweise als Eingangsdaten für das Optimierungsverfahren ausgebildet. Fahrkurvendaten, die von der Fahrdatenermittlungseinheit ermittelt werden, sind vorzugsweise das Ergebnis einer Optimierung zumindest des Energieverbrauchs der Antriebseinheit.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ermitteln der Fahrkurvendaten unter Berücksichtigung von Energiezustandsdaten, die den Energiezustand des Energiespeichers repräsentieren.
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Der Fachmann versteht die Formulierung Ermitteln der Fahrkurvendaten „unter Berücksichtigung“ von Energiezustandsdaten dahingehend, dass die Energiezustandsdaten als Randbedingung beim Ermitteln der Fahrkurvendaten eingehen. Die Energiezustandsdaten repräsentieren vorzugsweise einen Ladezustand des Energiespeichers, aus dem hervorgeht, wie viel Energie zu einem aktuellen Zeitpunkt im Energiespeicher zur Versorgung der Antriebseinheit vorhanden ist.
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Die Berücksichtigung der Energiezustandsdaten zusätzlich zur Berücksichtigung der Streckendaten hat den wesentlichen Vorteil, dass Fahrkurvendaten ermittelt werden können, welche die Energieversorgung aus dem Energiespeicher beim Befahren des Streckenabschnitts oder die Energieversorgung der Antriebseinheit über die gesamte Strecke optimieren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die zu befahrende Strecke einen ersten Streckenabschnitt, welcher keine externe Energieversorgung aufweist. Die Fahrkurvendaten für den ersten Streckenabschnitt werden unter Berücksichtigung der Energiezustandsdaten ermittelt.
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Dies hat den Vorteil, dass vor dem Befahren eines Streckenabschnitts, auf dem keine externe Energieversorgung vorhanden ist, ermittelt werden kann, ob die im Energiespeicher vorhandene Energie zum Überbrücken des Streckenabschnitts ausreicht.
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Nach einer weitergehenden Weiterbildung repräsentieren die Fahrkurvendaten ein energieverbrauchsoptimiertes Geschwindigkeitsprofil, welches die Versorgung mit Energie aus dem Energiespeicher beim Befahren des ersten Streckenabschnitts optimiert.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ermitteln der Fahrkurvendaten unter Berücksichtigung von Fahrplandaten, die einen Fahrplan für das spurgebundene Fahrzeug repräsentieren. Der Fachmann versteht die Formulierung Ermitteln der Fahrkurvendaten „unter Berücksichtigung“ der Fahrplandaten vorzugsweise dahingehend, dass die Fahrplandaten als Randbedingung in die Ermittlung der Fahrkurvendaten eingehen. Weiter vorzugsweise ist die Randbedingung dahingehend zu verstehen, dass Fahrkurvendaten ermittelt werden, die ein Einhalten des Fahrplans für das spurgebundene Fahrzeug ermöglichen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die zu befahrende Strecke einen zweiten Streckenabschnitt, welcher eine externe Energieversorgung aufweist. Die Fahrkurvendaten für den zweiten Streckenabschnitt werden unter Berücksichtigung der Fahrplandaten ermittelt. Auf diese Weise kann eine im ersten Streckenabschnitt durch den energieverbrauchsoptimierten Betrieb entstehende Verspätung bei der Fahrt im zweiten Streckenabschnitt gutgemacht werden. Dadurch wird ein Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs erzielt, welcher sowohl Energieversorgungsaspekte, wie Streckenabschnitte ohne externe Energieversorgung, berücksichtigt als auch einen zuverlässigen und pünktlichen Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs erzielt.
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Der zweite Streckenabschnitt ist vorzugsweise ein sich im Fahrtverlauf an den ersten Streckenabschnitt anschließender Streckenabschnitt. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Streckenabschnitt vorzugsweise ein Streckenabschnitt, welcher im Fahrverlauf vor dem ersten Streckenabschnitt zu befahren ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die zu befahrende Strecke einen weiteren Streckenabschnitt, welcher eine externe Energieversorgung aufweist und im Fahrtverlauf vor dem ersten Streckenabschnitt zu befahren ist. Die Fahrkurvendaten für den weiteren Streckenabschnitt werden unter Berücksichtigung der Energiezustandsdaten und von Streckendaten, welche Streckeneigenschaften des ersten Streckenabschnitts repräsentieren, ermittelt. Auf diese Weise kann der Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs bereits in einem Streckenabschnitt optimiert werden, welcher im Fahrtverlauf vor dem ersten Streckenabschnitt zu befahren ist. Dabei werden sowohl die Streckeneigenschaften des ersten Streckenabschnitts als auch Energiezustandsdaten, welche den Energiezustand des Energiespeichers repräsentieren, berücksichtigt.
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Es ist beispielsweise denkbar, dass der Ladezustand des Energiespeichers - bei üblichem Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs auf dem weiteren Streckenabschnitt (beispielsweise mit einer üblichen konstanten Geschwindigkeit) - für das Überbrücken des ersten Streckenabschnitts nicht ausreicht. In diesem Fall werden Fahrkurvendaten ermittelt, die einen Betrieb auf dem weiteren Streckenabschnitt bewirken, bei dem der Energiespeicher bis zum Erreichen des ersten Streckenabschnitts ausreichend geladen wird.
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Der weitere Streckenabschnitt kann sich teilweise oder vollständig mit dem zweiten Streckenabschnitt decken.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Steuern auf Grundlage der Fahrkurvendaten in einem ersten Steuermodus
- - Erzeugen einer Fahrempfehlung anhand der Fahrkurvendaten,
- - Ausgeben der Fahrempfehlung mittels einer Fahrerassistenzeinrichtung an einen Fahrzeugführer,
- - Eingeben wenigstens eines Befehls unter Verwendung eines Bedienelements durch den Fahrzeugführer und
- - Umsetzen des eingegebenen Befehls von einer Antriebssteuereinheit.
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Der Fahrzeugführer wird dadurch in die Lage versetzt, die Antriebseinheit auf Basis der Fahrempfehlungen, die anhand der Fahrkurvendaten erzeugt werden, manuell zu steuern. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine Art der mittelbaren Umsetzung der Fahrkurvendaten.
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Das Ausgeben der Fahrempfehlung erfolgt vorzugsweise mittels einer Ausgabeeinheit der Fahrerassistenzeinrichtung, die eine Anzeigeeinheit umfasst.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Fahrdatenermittlungseinheit mit einer Antriebssteuereinheit datentechnisch verbunden. Das Steuern auf Grundlage der Fahrkurvendaten umfasst in einem zweiten Steuermodus ein Erzeugen von Steuerbefehlen, welche mittels der Antriebseinheit umgesetzt werden. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine unmittelbare Umsetzung der Fahrkurvendaten. Die Steuerung der Antriebseinheit erfolgt automatisiert. Eine Steuerung der Antriebseinheit durch den Fahrzeugführer ist nicht mehr erforderlich.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Energiespeicher eine Batterie. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei einer Ausführung des Energiespeichers als Batterie besonders vorteilhaft, da die Kapazität von heutigen Batterien vergleichsweise klein ist und folglich ein energieverbrauchsoptimierter Betrieb anhand von ermittelten Fahrkurvendaten unter Berücksichtigung der Streckendaten besonders wünschenswert ist.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrdatenermittlungseinheit zum Ermitteln von Fahrkurvendaten für eine zu befahrende Strecke eines spurgebundenen Fahrzeugs, welches eine Antriebseinheit aufweist, welche mit elektrischer Energie von einer externen Energieversorgung und von einem Energiespeicher, welcher an Bord des spurgebundenen Fahrzeugs angeordnet ist, versorgt werden kann. Die Fahrdatenermittlungseinheit ist ausgebildet, beim Ermitteln der Fahrkurvendaten Streckendaten, welche Streckeneigenschaften einer zu befahrenden Strecke repräsentieren, zu berücksichtigen. Die Streckendaten umfassen Informationen, welche angeben, ob die externe Energieversorgung in einem Streckenabschnitt vorhanden ist oder nicht.
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Die Erfindung betrifft ferner ein spurgebundenes Fahrzeug, umfassend:
- Eine Fahrdatenermittlungseinheit zum Ermitteln von Fahrkurvendaten, welche eine Fahrkurve eines spurgebundenen Fahrzeugs bei einer Fahrt auf einer zu befahrenden Strecke repräsentieren,
- eine Antriebseinheit, die auf Grundlage der Fahrkurvendaten steuerbar ist und mit elektrischer Energie von einer externen Energieversorgung oder von einem Energiespeicher, welcher an Bord des spurgebundenen Fahrzeugs angeordnet ist, versorgbar ist. Die Fahrdatenermittlungseinheit ist ausgebildet, beim Ermitteln der Fahrkurvendaten Streckendaten, welche Streckeneigenschaften der zu befahrenden Strecke repräsentieren, zu berücksichtigen. Die Streckendaten umfassen Informationen, welche angeben, ob die externe Energieversorgung in einem Streckenabschnitt vorhanden ist oder nicht.
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Zu Vorteilen, Ausführungsformen und Ausgestaltungsdetails der erfindungsgemäßen Fahrdatenermittlungseinheit und des spurgebundenen Fahrzeugs kann auf die vorstehende Beschreibung zu den entsprechenden Verfahrensmerkmalen verwiesen werden.
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Es werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Schienenfahrzeugs in einer schematischen Seitenansicht,
- 2 das in 1 gezeigte Schienenfahrzeug auf einer Strecke,
- 3: ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 4: ein Ausführungsbeispiel einer Fahrkurve.
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1 zeigt ein spurgebundenes Fahrzeug 1, welches als Schienenfahrzeug 10 ausgebildet ist, in einer schematischen Seitenansicht. Das Schienenfahrzeug 10 ist als ein Verband von Wagen 12, insbesondere als Triebzug ausgebildet. Der Verband ist mit einer Antriebseinheit 14 ausgestattet, welche nicht näher dargestellte elektrische Fahrmotoren umfasst, die jeweils zum Antreiben zumindest einer Triebachse 16 dienen. Das Schienenfahrzeug 10 bildet in der betrachteten Ausführung eine betrieblich untrennbare Zugeinheit, die mit zumindest einem gattungsgemäßen Schienenfahrzeug im gekoppelten Betrieb betrieben werden kann, wobei die Komponenten der Antriebseinheit 14 über den Verband verteilt sind. Es ist auch denkbar, dass die Komposition voneinander trennbare Traktionswagen, in welchen jeweils eine autarke Antriebseinheit 14 angeordnet ist, und antriebslose Wagen aufweist und nach Bedarf zusammengestellt werden kann. Weiterhin ist denkbar, dass das Schienenfahrzeug 10 als Lokomotive ausgebildet ist.
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Die Antriebseinheit 14 kann in einem Traktionsmodus und einem elektrischen Bremsmodus betrieben werden. Hierzu ist eine Steuereinrichtung 18 vorgesehen, die eine Antriebssteuereinheit 20 und ein Bremssteuereinheit 22 aufweist. Die Steuereinrichtung 18 weist eine Schnittstelle 24 zu einer in einem Führerraum 26 angeordneten Eingabeeinrichtung 28 auf. Die Eingabeeinrichtung 28 ist Teil einer Fahrerassistenzeinrichtung 29 und weist Bedienelemente 50 auf, die an ein sogenanntes Bedienpult 32 angebracht sind. Über diese Bedienelemente 50 können Befehle für die Antriebseinheit 14 durch einen Fahrzeugführer 27 eingegeben werden, wie eine gewünschte Traktionsstufe oder eine gewünschte Bremswirkungsstufe, die von den entsprechenden Steuergeräten 20, 22 der Steuereinrichtung 18 umgesetzt werden.
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Die Antriebseinheit 14 kann während der Fahrt mit elektrischer Energie von einer externen Energieversorgung 31 versorgt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebseinheit 14 während der Fahrt elektrische Energie von einem Energiespeicher 45, welcher an Bord des Schienenfahrzeugs 10 angeordnet ist, beziehen. Die Antriebseinheit 14 und der Energiespeicher 45 sind über einen Zwischenkreis 21 mit der externen Energieversorgung 31 verbunden.
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Das Schienenfahrzeug 10 weist außerdem eine Fahrdatenermittlungseinheit 30 auf, welche dazu vorgesehen ist, Fahrkurvendaten FK zu ermitteln. Der Funktion der Fahrdatenermittlungseinheit 30 liegt zumindest ein Optimierungsverfahren zugrunde, welches dazu dient, die während einer Fahrt von der externen Energieversorgung 31 (z.B. über eine Oberleitung) und von einem Energiespeicher 45 bezogene elektrische Energie zu optimieren. Der Energiespeicher 45 weist eine Batterie auf. Diese Optimierung erfolgt unter vorgegebenen Randbedingungen, die zumindest auf eine im Voraus bekannte Streckentopologie und einen Fahrplan bezogen sind. Entsprechende Streckendaten SD und Fahrplandaten FD, die von der Fahrdatenermittlungseinheit 30 zur Ausführung des Optimierungsverfahrens herangezogen werden, sind in einer Datenbank 33 gespeichert. In der betrachteten Ausführung ist die Datenbank 33 an Bord des Schienenfahrzeugs 10 angeordnet, wobei eine Anordnung von zumindest einem Teil der Datenbank auf der Landseite ebenfalls denkbar ist.
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Es werden von der Fahrdatenermittlungseinheit 30 zumindest auf der Grundlage dieser Daten Fahrkurvendaten FK ermittelt. Diese Fahrkurvendaten FK repräsentieren ein Profil der gegen den Ort X bzw. die Fahrzeugposition aufgetragenen Fahrzeuggeschwindigkeit V. Alternativ oder zusätzlich kann auf der Grundlage der Fahrkurvendaten FK ein Profil der Fahrzeuggeschwindigkeit V gegen die Zeit T gebildet werden.
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Ein Beispiel für eine Strecke, die von dem spurgebundenen Fahrzeug 1 befahren wird, ist in 2 gezeigt. Ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des spurgebundenen Fahrzeugs 1 ist in 3 gezeigt. Ein Ausführungsbeispiel einer Fahrkurve als gegen den Ort X aufgetragene Geschwindigkeit V ist in 4 gezeigt.
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In einem Verfahrensschritt A bewegt sich das spurgebundenen Fahrzeug 1 während einer Fahrt in Fahrtrichtung 7 entlang einer Strecke 8. Die Fahrdatenermittlungseinheit 30 empfängt in einem Verfahrensschritt B Streckendaten SD und Fahrplandaten FD von der Datenbank 33. Die Streckendaten SD repräsentieren Streckeneigenschaften der Strecke 8, wie beispielsweise die Streckenlänge, Streckentopologie, Streckenqualität, etc. Insbesondere umfassen die Streckendaten eine Information, die angibt, ob in einem jeweiligen Streckenabschnitt die externe Energieversorgung vorhanden ist oder nicht. Die Fahrplandaten FD repräsentieren den Fahrplan des spurgebundenen Fahrzeugs 1 entlang der Strecke 8. Zudem empfängt die Fahrdatenermittlungseinheit 30 in einem Verfahrensschritt C Energiezustandsdaten ED des Energiespeichers 45. Die Energiezustandsdaten ED repräsentieren insbesondere einen Ladezustand des Energiespeichers 45, aus dem hervorgeht, wie viel Energie zu einem aktuellen Zeitpunkt im Energiespeicher 45 zur Versorgung der Antriebseinheit 14 vorhanden ist.
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Das in 2 gezeigte spurgebundene Fahrzeug 1 bewegt sich in Fahrrichtung 7 zunächst auf einem Streckenabschnitt 81, auf dem die externe Energieversorgung 31 vorhanden ist. Im Fahrtverlauf des spurgebundenen Fahrzeugs 1 schließt sich an den Streckenabschnitt 81 ein Streckenabschnitt 82 an, auf dem keine externe Energieversorgung 31 vorhanden ist. Im weiteren Fahrtverlauf des spurgebundenen Fahrzeugs 1 schließt sich an den Streckenabschnitt 82 ein Streckenabschnitt 83 an, auf dem die externe Energieversorgung 31 vorhanden ist. Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zum einen, dass das spurgebundene Fahrzeug 1, den Streckenabschnitt 82 zurücklegt, wobei die Energieversorgung auf diesem Streckenabschnitt 82 ausschließlich aus dem Energiespeicher 45 erfolgt. Zum anderen ist es Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens, den Fahrplan des spurgebundenen Fahrzeugs 1 einzuhalten.
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Anhand der Streckendaten SD und der Energiezustandsdaten ED wird die Fahrdatenermittlungseinheit 30 in die Lage versetzt, in einem Verfahrensschritt D Fahrkurvendaten FK für die zu befahrende Strecke 8 zu ermitteln.
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Ergibt sich beispielsweise anhand der Streckendaten SD in Bezug auf den Streckenabschnitt 82, dass die im Energiespeicher 45 geladene Energie zum aktuellen Zeitpunkt nicht ausreicht, um den Streckenabschnitt 82 mit einer üblichen Geschwindigkeit VD zu überwinden, werden Fahrkurvendaten FK für den Streckenabschnitt 81 in einem Verfahrensschritt D1 ermittelt, die ein Laden des Energiespeichers 45 während der Fahrt durch den Streckenabschnitt 81 ermöglichen. Beispielsweise wird die Geschwindigkeit V des spurgebundenen Fahrzeugs 1 dazu in dem Streckenabschnitt 81, wie in 4 gezeigt, derart verringert, dass während der Fahrt durch den Streckenabschnitt 81 ausreichend Energie von der externen Energieversorgung 31 zum Laden des Energiespeichers 45 bezogen werden kann.
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Für die Fahrt auf dem Streckenabschnitt 82 werden in einem Verfahrensschritt D2 Fahrkurvendaten FK ermittelt, die ein energieverbrauchsoptimiertes Geschwindigkeitsprofil repräsentieren, um den Verbrauch der im Energiespeicher vorhandenen Energie möglichst gering zu halten und gleichzeitig die Strecke in einer angemessenen Zeit zurückzulegen.
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Für die Fahrt auf dem Streckenabschnitt 83 werden Fahrkurvendaten FK in einem Verfahrensschritt D3 ermittelt, die eine in den Streckenabschnitten 81 und 82 entstandene Verspätung wieder aufholen. Beispielsweise wird das spurgebundenen Fahrzeug 1 in dem Streckenabschnitt 83 mit einer erhöhten Geschwindigkeit V (d.h. höher als VD) betrieben.
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Die für die Streckenabschnitte 81-83 ermittelten jeweiligen Fahrkurvendaten FK werden in Abhängigkeit voneinander in einem Optimierungsverfahren der Fahrkurvendaten FK für die gesamte Strecke berechnet. Mit anderen Worten: Die Fahrkurve im Streckenabschnitt 82 hängt von der Fahrkurve im Streckenabschnitt 81 ab und umgekehrt. Die Fahrkurve im Streckenabschnitt 83 hängt von den Fahrkurven in den Streckenabschnitten 81 und 82 ab und umgekehrt.
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Alternativ zu dem in Bezug auf die Fahrkurve gemäß 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann sich ein weiteres Ausführungsbeispiel dadurch auszeichnen, dass ein erwartetes Einfahren einer Verspätung bei der Fahrt im Streckabschnitt 82 bereits vorausschauend bei der Fahrt im Streckenabschnitt 81 (beispielsweise durch eine erhöhte Geschwindigkeit) gutgemacht wird. Dies ist dann möglich, wenn die im Energiespeicher 45 geladene Energie für die Fahrt durch den Streckenabschnitt 82 ausreicht, so dass ein Laden während der Fahrt durch den Streckenabschnitt 81 nicht erforderlich ist.
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Fahrkurvendaten FK, die von der Fahrdatenermittlungseinheit 30 im Verfahrensschritt D ermittelt werden, dienen in einem Verfahrensschritt E zur Steuerung der Antriebseinheit 14.
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In einem ersten Steuermodus EA werden anhand der Fahrkurvendaten FK mittels einer Recheneinheit 25 der Fahrgastinformationseinrichtung 29 in einem Verfahrensschritt E1A Fahrempfehlungen FE erzeugt, die in einem Verfahrensschritt E2A mittels einer Ausgabeeinheit 34 dem Fahrzeugführer 27 ausgegeben werden. Die Ausgabeeinheit 34 ist als Anzeigeeinheit ausgebildet, wobei eine alternative oder zusätzliche akustische Ausgabe denkbar ist. Der Fahrzeugführer 27 kann über die Bedienelemente 50 anhand der Fahrempfehlungen FE in einem Verfahrensschritt E3A Befehle manuell eingeben, die von der Steuereinrichtung 18 in einem Verfahrensschritt E4A umgesetzt werden.
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In einem zweiten Steuermodus EB werden auf der Grundlage der Fahrkurvendaten FK Befehle für die Antriebseinheit 14 in einem Verfahrensschritt E1B erzeugt, welche durch die Steuereinrichtung 18 in einem Verfahrensschritt E2B automatisch umgesetzt werden. Hierzu sind die Fahrdatenermittlungseinheit 30 und die Steuereinrichtung 18 datentechnisch miteinander verbunden.
