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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schienenfahrzeugtechnik und insbesondere das Einrichten von Schienenverkehrstrecken, auf denen Schienenfahrzeuge verkehren können. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen einer Nachladeinfrastruktur für wenigstens ein Schienenfahrzeug entlang einer Schienenverkehrstrecke und eine Schienenverkehrstrecke mit einer Nachladeinfrastruktur.
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Schienenfahrzeuge können zum Zurücklegen von Fahrstrecken auf verschiedene Weise angetrieben werden. Es ist bekannt, sogenannte elektrifizierte Schienenverkehrsstrecken mit einer Infrastruktur für eine elektrische Energieübertragung an ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, zum Beispiel mittels sich über mehrere Kilometer erstreckende Oberleitungen. Die übertragene elektrische Energie wird überwiegend als Traktionsenergie für das Schienenfahrzeug verwendet. Insbesondere kann das Schienenfahrzeug im Wesentlichen keine andere Energie zum Erzeugen der Traktionsenergie erhalten oder erzeugen. Ebenso ist es bekannt, Schienenfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren auszustatten. In diesem Fall können die Schienenfahrzeuge auch auf nicht-elektrifizierten Fahrstrecken verkehren und z.B. per Dieselmotor angetrieben werden.
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Ein Nachteil von elektrifizierten Schienenverkehrsstrecken sind die damit einhergehenden Kosten für die Planung, Errichtung und den Unterhalt der elektrischen Infrastruktur. Die Zeitdauer, bis eine Schienenverkehrsstrecke elektrifiziert ist, kann zudem mehrere Jahre betragen.
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Ein Nachteil von nicht-elektrifizierten Schienenverkehrsstrecken sind die vor Ort entstehenden Schadstoffemissionen der per Verbrennungsmotor angetriebenen Schienenfahrzeuge. Aufgrund des zuletzt genannten Nachteils existieren Bestrebungen, Schienenverkehrsstrecken so weit wie möglich zu elektrifizieren.
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Bis dieser Zustand erreicht ist, ist als Brückentechnologie vorgeschlagen worden, sogenannte Batterie-Schienenfahrzeuge oder auch Diesel-Hybrid-Schienenfahrzeuge einzusetzen. Diese verfügen über einen elektrisch ladbaren Energiespeicher (Batterie), der elektrische Energie speichern und bei Bedarf für das Erzeugen von Traktionsenergie bereitstellen kann. Das Schienenfahrzeug ist somit nicht darauf angewiesen, unmittelbar in der Umgebung bzw. während der Fahrt permanent auf eine elektrische Infrastruktur zurückzugreifen, um Traktionsenergie zu erzeugen. Stattdessen kann diese Energie dem Energiespeicher entnommen werden. Um den Energiespeicher aufladen zu können, ist entlang der Schienenverkehrsstrecke abschnittsweise eine Nachladeinfrastruktur vorgesehen (z.B. an Haltestellen). Die Nachladeinfrastruktur kann einen Oberleitungsabschnitt umfassen, von dem das Schienenfahrzeug statisch (im Stand) oder dynamisch (fahrend) elektrische Energie erhält. Ebenso kann ein Stromschienenabschnitt bereitgestellt werden. Sowohl der Oberleitungsabschnitt als auch die Stromschiene können über nachfolgend erläuterte Ladestationen bzw. deren Spannungswandler aus einem Versorgungsstromnetz mit Strom versorgt werden.
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Ein Beispiel für ein Batterie-Schienenfahrzeug ist der ECO-Train der DB RegioNetz, der als sogenannte Erzgebirgsbahn in Deutschland verkehrt und dabei Fahrstrecken emissionsfrei auf Basis von seinem Energiespeicher entnommener Traktionsenergie zurücklegt.
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Das wirtschaftliche Einrichten und Betreiben von Schienenverkehrsstrecken für Batterie-Schienenfahrzeuge hat sich bisher als nicht ausreichend zufriedenstellend erwiesen. Insbesondere wird bisher favorisiert, eine Nachladeinfrastruktur für Schienenfahrzeuge in Bahnhöfen vorzusehen und insbesondere an Endhaltestellen, sodass die Schienenfahrzeuge dort ihren Energiespeicher wieder aufladen können. Dies führt jedoch nicht immer zu einem ausreichend wirtschaftlichen Betrieb.
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Beispielsweise kann es dann erforderlich sein, die Nachladeinfrastruktur leistungsstark auszulegen, um ein schnelles Laden an Haltestellen zu ermöglichen und die Standzeiten des Schienenfahrzeugs gering zu halten. Dies erhöht entsprechend die Kosten. Ebenso können hieraus kostenintensive Anforderungen an den Energiespeicher des Schienenfahrzeugs resultieren, beispielsweise da dieser ebenfalls für ein schnelles und damit leistungsstarkes Laden eingerichtet werden muss. Weiter kann ein selektives Laden nur an Bahnhöfen und/oder Endhaltestellen den Betrieb (zum Beispiel den Fahrplan) unerwünscht einschränken und die Realisierbarkeit solcher Lösungen beeinträchtigen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, Schienenverkehrsstrecken für Batterie-Schienenfahrzeuge zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der beigefügten unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es versteht sich, dass sämtliche einleitend diskutierten Merkmale und deren Erläuterungen auch bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein bzw. auf diese zutreffen können, sofern nicht anders angegeben oder ersichtlich.
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Allgemein sieht die Erfindung vor, statt lediglich selektiver Nachlademöglichkeiten an Endhaltestellen vorzugsweise mehrere Abschnitte einer Schienenverkehrsstrecke mit einer Nachladeinfrastruktur zu versehen. Diese Streckenabschnitte können in Bahnhöfen positioniert sein aber auch auf freier Strecke. Die Nachladeinfrastruktur kann je Streckenabschnitt wenigstens eine ortsfeste Ladestation umfassen bzw. kann hierdurch gebildet werden. Zwischen den Streckenabschnitten, die allgemein mehrere Kilometer und zum Beispiel wenigstens 5 km oder wenigstens 10 km auseinanderliegen können, kann hingegen keine elektrische Energieversorgung vorgesehen sein. Dort kann demnach ein nicht-elektrifizierter Streckenabschnitt vorliegen und das Fahrzeug kann Traktionsenergie aus dem elektrischen Energiespeicher beziehen.
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Zur Auswahl oder, anders ausgedrückt, Festlegung der Positionen der Streckenabschnitte, in/an denen die Nachladeinfrastruktur vorgesehen ist, sieht die Erfindung das Berücksichtigen einer oder mehrerer vorbestimmter Eigenschaften vor, die nachstehend erläutert werden. Dabei sind die Eigenschaften derart gewählt, dass eine möglichst wirtschaftliche Bereitstellung der Nachladeinfrastruktur entlang der Schienenverkehrsstrecke erfolgt und/oder ein möglichst wirtschaftlicher Betrieb von Schienenfahrzeugen auf der Schienenverkehrsstrecke ermöglicht wird, ohne aber den Betrieb und insbesondere das Leistungsvermögen der Schienenfahrzeuge signifikant einzuschränken. Durch Berücksichtigung dieser Eigenschaften wird also ein Optimum, zumindest aber ein Kompromiss, aus Kosten sowie einem ausreichend zuverlässigen und/oder flexiblen Betrieb entlang der Schienenverkehrsstrecke erreicht.
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Ausführungsformen sehen zudem vor, nicht nur die Nachladeinfrastruktur, sondern zusätzlich oder alternativ auch das Schienenfahrzeug und insbesondere dessen Energiespeicher zum Verbessern der Wirtschaftlichkeit zu optimieren. Insbesondere ermöglicht dies das Berücksichtigen des Wechselspiels aus Kapazität des Energiespeichers sowie erforderlicher Nachladeinfrastruktur, um den Energiespeicher rechtzeitig wieder aufzuladen.
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Im Detail schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen einer Nachladeinfrastruktur für ein Schienenfahrzeug vor, das wenigstens einen elektrischen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Traktionsenergie umfasst, der von der Nachladeinfrastruktur mit elektrischer Energie versorgt werden soll bzw. versorgbar ist, wobei die Nachladeinfrastruktur abschnittsweise entlang einer Schienenverkehrsstrecke bereitgestellt wird und die Positionierung der Abschnitte für die Nachladeinfrastruktur anhand von wenigstens einem der folgenden Kriterien erfolgt:
- - wenigstens einer Schienenfahrzeugeigenschaft, die sich zum Beispiel auf den Bedarf an nachzuladender Energie auswirkt;
- - wenigstens eine Streckeneigenschaft der Schienenverkehrsstrecke;
- - wenigstens eine Eigenschaft eines Versorgungsstromnetzes, das für eine Versorgung der Nachladeinfrastruktur mit elektrischer Energie verwendbar ist;
- - wenigstens einen Verkehrsparameter, gemäß dem die Schienenverkehrsstrecke befahren werden soll.
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Die Nachladeinfrastruktur kann allgemein eine Infrastruktur bereitstellen, aus der elektrische Energie durch das Schienenfahrzeug erhalten werden kann oder, mit anderen Worten, abgreifbar ist. Hierfür kann die Nachladeinfrastruktur mehrere Ladestationen umfassen, die sich jeweils entlang einzelner Abschnitte der Schienenverkehrsstrecke erstrecken.
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Die Ladestationen können allgemein dazu eingerichtet sein, die über ein Versorgungsstromnetz bereitgestellte Energie zu wandeln (d.h. die Spannung und/oder den Strom des Versorgungsstromnetzes zu wandeln), sodass dieser an die Schienenfahrzeuge übertragen werden kann, vorzugsweise ohne weitere signifikante elektrische Energieumwandlungen. Hierfür kann die Ladestation geeignete Komponenten wie z.B. wenigstens einen Wechselrichter und/oder wenigstens einen Gleichrichter umfassen und/oder allgemein Strom- und/oder Spannungswandler.
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Die Leistung einer Ladestation kann wenigstens 1 MW und vorzugsweise wenigstens 2 MW, wenigstens 2,5 MW oder auch wenigstens 5 MW betragen.
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Die Schienenverkehrsstrecke kann Bestandteil eines Schienennetzwerks sein oder ein solches Schienennetzwerk zumindest anteilig bilden. Es kann sich demnach um eine abzweigungsfreie aber auch um eine Abzweigungen aufweisende Schienenverkehrsstrecke handeln, wobei die einzelnen Stränge bzw. Zweige jeweils Bestandteil der Schienenverkehrsstrecke sein können.
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Unter einem Schienennetzwerk kann eine durch das Verlegen von Schienen definierte Fahrstrecke für Schienenfahrzeuge (Schienenverkehrsstrecke) verstanden werden. Wie erwähnt, kann diese verzweigungsfrei verlaufen (d.h. einzelne Städte oder Haltestellen entlang einer verzweigungsfreien Fahrstrecke verbinden). Bevorzugt umfasst das Schienennetzwerk jedoch mehrere Streckenabschnitte, die an Verzweigungsstellen ineinander übergehen bzw. miteinander verbunden sind, sodass das Schienennetzwerk allgemein als verzweigt bezeichnet werden kann. Ferner kann es sich bei dem Schienennetzwerk um einen definierten Ausschnitt aus einem größeren zusammenhängenden Schienennetzwerk und beispielsweise um einen Teil eines landesgebundenen oder eines Landesgrenzen übergreifenden Schienennetzwerks handeln.
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Insbesondere richtet sich die Erfindung auf den Schienennahverkehr bzw. Schienenregionalverkehr, bei dem Fahrstrecken von mehreren 10 km und vorzugsweise wenigstens 100 km zurückgelegt werden (z.B. zum Zurücklegen von Überlandfahrten). Ebenso richtet sich die Erfindung aber auch auf den Personennahverkehr, der z.B. innerhalb oder nahe von Stadtgebieten stattfindet. In einer Variante umfasst das Schienennetzwerk und/oder die Schienenverkehrsstrecke Fahrstrecken oder Fahrstreckenabschnitte mit einer kumulierten Länge von wenigstens 50 km, wenigstens 100 km oder wenigstens 200 km.
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Unter dem Bereitstellen einer Nachladeinfrastruktur entlang von Abschnitten des Schienennetzwerks kann das Bereitstellen einer Nachladeinfrastruktur in unmittelbarer Nähe zu den Schienen bzw. Gleisen des Schienennetzwerks verstanden werden, insbesondere in der Weise, dass die vorstehend angegebene Energieübertragung an Schienenfahrzeuge, die in dem Schienennetzwerk verkehren, ermöglicht wird. Insbesondere kann eine Nachladeinfrastruktur z.B. an Haltestellen für die Schienenfahrzeuge angeordnet sein bzw. an oder in Bahnhöfen.
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Die Nachladeinfrastruktur kann Energieübertragungseinrichtungen wie zum Beispiel Oberleitungsabschnitte oder Stromschienenabschnitte umfassen. Wenn hierin von einer Länge einer Ladestation oder Nachladeinfrastruktur gesprochen wird, kann dies auf eine Länge dieser Abschnitte abstellen. Die Dimensionierung der Länge kann für das statische bzw. stehende Laden von Schienenfahrzeugen relevant sein, damit sämtliche Stromabnehmer des Fahrzeugs mit Strom versorgbar sind. Die Dimensionierung der Länge ist aber auch für das dynamische bzw. fahrende Laden von Schienenfahrzeugen relevant, da darüber (insbesondere unter Berücksichtigung einer Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs) eine übertragbare Energiemenge zumindest mittelbar bestimmt wird.
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Neben einer Wahl der Position der Nachladeinfrastruktur kann erfindungsgemäß ebenso vorgesehen sein, eine Länge von Ladestationen (insbesondere für das dynamische Laden und/oder auf freier Strecke zwischen Haltestellen) gemäß jeglicher hierin geschilderter Eigenschaft festzulegen.
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Die Energieübertragung durch die Nachladeinfrastruktur kann zum Beispiel rein elektrisch über elektrische Leitungen zu den Fahrzeugen stattfinden. Es ist jedoch auch möglich, dass elektrische Energie in magnetische oder elektromagnetische Energie umgewandelt wird und drahtlos zu dem Fahrzeug übertragen wird. Dort kann durch magnetische Induktion wieder elektrische Energie erzeugt werden.
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Allgemein kann die Nachladeinfrastruktur und können insbesondere einzelne Ladestationen hiervon eine Anordnung von elektrischen Komponenten zum Ermöglichen der Energieübertragung aus dem Versorgungsstromnetz umfassen. Ferner kann die Nachladeinfrastruktur und können insbesondere einzelne Ladestationen hiervon, wie nachstehend noch näher erläutert, mit einer Energieübertragungseinrichtung oder, mit anderen Worten, einem Kopplungssystem verbunden sein, das mit dem Schienenfahrzeug in der Weise selektiv verbindbar ist, dass die geschilderte elektrische Energieübertragung erfolgen kann.
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Hierbei kann es sich z.B. um einen Oberleitungsabschnitt oder eine Stromschiene handeln, die für ein statisches Laden vorzugsweise nicht mehr als die anderthalbfache, die doppelte oder die dreifache Länge von in dem Schienennetzwerk verkehrenden Schienenfahrzeugen aufweisen (zum Beispiel nicht mehr als 200 m).
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Im Fall einer induktiven Energieübertragung kann die Ladestation zumindest eine Spule oder Windung einer elektrischen Leitung aufweisen, die das (elektro-) magnetische Feld erzeugt.
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Unter einem Schienenfahrzeug kann allgemein ein selbständig angetriebenes und in dem Schienennetzwerk verkehrendes Fahrzeug verstanden werden, das auch aus mehreren Einzelfahrzeugen zusammengesetzt sein kann (also einen Zug bzw. einen Verbund bildet). Das Schienenfahrzeug kann wenigstens einen Triebwagen zum Erzeugen von Traktionsenergie umfassen oder aber wenigstens eine Lokomotive. Zusätzlich können nicht-angetriebene Wagons umfasst sein.
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Bei dem elektrischen Energiespeicher kann es sich um eine Batterie und insbesondere um eine Traktionsbatterie handeln. Der Energiespeicher kann dazu eingerichtet sein, Energie in dem Umfang zu speichern und bereitzustellen, dass hiermit das Schienenfahrzeug bewegt werden kann und insbesondere mit einer Geschwindigkeit von mehr als 10 km/h, mehr als 50 km/h oder mehr als 100 km/h und/oder über eine Strecke von wenigstens 10 km, wenigstens 50 km oder wenigstens 100 km bewegt werden kann.
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Abschnitte der Schienenverkehrsstrecke mit Nachladeinfrastruktur können innerhalb des Schienennetzwerks um mehrere Kilometer voneinander beabstandet sein (z.B. wenigstens 10 km, wenigstens 50 km oder wenigstens 100 km). Gemäß einer Variante ist vorgesehen, dass innerhalb des Schienennetzwerks wenigstens zwei der Abschnitte um eine Strecke von wenigstens 30 km und vorzugsweise wenigstens 60 km voneinander beabstandet sind. In dieser Offenbarung enthaltene Streckenangaben können sich auf von den Schienen bzw. Gleisen des Schienennetzwerks definierte Längen einer Fahrstrecke innerhalb des Schienennetzwerks beziehen (d. h. können keine Angabe im Sinne einer Luftlinienverbindung sein).
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Bei dem elektrischen Versorgungsstromnetz kann es sich um ein öffentliches Stromnetz und/oder ein Hochspannungs-Bahnstromnetz handeln. Gemäß einer Variante wird in dem Versorgungsstromnetz dreiphasiger Wechselstrom mit einer Frequenz von z.B. 50 Hz geführt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Nachladeinfrastruktur und sind insbesondere deren etwaige Ladestationen allgemein dazu eingerichtet, die über das Versorgungsstromnetz bereitgestellte Energie zu wandeln (d.h. die Spannung und/oder den Strom des Versorgungsstromnetzes zu wandeln), sodass dieser an das Schienenfahrzeug zum Laden des elektrischen Energiespeichers übertragen werden kann. Hierfür kann die Nachladeinfrastruktur bzw. können die Ladestationen geeignete Komponenten wie z.B. wenigstens einen Wechselrichter und wenigstens einen Gleichrichter und/oder allgemein wenigstens einen Strom- und/oder Spannungswandler umfassen.
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Zusammengefasst kann die Nachladeinfrastruktur je Abschnitt (der Schienenverkehrsstrecke, in der diese Nachladeinfrastruktur bereitgestellt ist), wenigstens eine Ladestation umfassen, mit der elektrische Energie aus einem Versorgungstromnetz in elektrische Energie für das Laden des elektrischen Energiespeichers umwandelbar ist.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass sich zwischen den Abschnitten der Schienenverkehrsstrecke mit Nachladeinfrastruktur Abschnitte ohne eine elektrische Energieversorgung für das Schienenfahrzeug und insbesondere ohne Nachladeinfrastruktur befinden. In diesen Abschnitten kann das Schienenfahrzeug dann mit Energie aus dem Energiespeicher fahren oder von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Positionierung der Abschnitte anhand von a) erfolgt (Schienenfahrzeugeigenschaft) und die Schienenfahrzeugeigenschaft eine der folgenden ist:
- - Eine Fahrzeugmasse (zum Beispiel eine Leermasse oder eine Masse unter Berücksichtigung einer erwarteten (zum Beispiel mittleren oder maximalen) Fahrzeugbesetzung mit Passagieren). Je höher die Fahrzeugmasse, desto näher können die Abschnitte mit Nachladeinfrastruktur aneinander positioniert werden, da der Energiebedarf zum Zurücklegen gleicher Fahrstrecken mit steigender Fahrzeugmasse steigt.
- - Eine erforderliche Beschleunigung und/oder erforderliche Motorleistung des Schienenfahrzeugs, wobei sich das Erfordernis aus gewünschten Mindestfahreigenschaften ergeben kann, zum Beispiel um eine gewünschte Mindestbeschleunigung und/oder eine gewünschte Mindestgeschwindigkeit zu erreichen. Je höher die erforderliche Beschleunigung und/oder erforderliche Motorleistung, desto näher können die Abschnitte mit Nachladeinfrastruktur aneinander positioniert werden, da dann der Energiebedarf zum Zurücklegen einer Fahrstrecke entsprechend steigt.
- - Eine (Speicher-) Kapazität des elektrischen Energiespeichers, was insbesondere die Menge an speicherbarer elektrischer Energie betreffen kann. Je höher die Kapazität, desto weiter voneinander entfernt können die Abschnitte mit Nachladeinfrastruktur positioniert werden.
- - Eine erforderliche Zugkraft des Schienenfahrzeugs, zum Beispiel um eine erwartete Anhängelast gemäß einem gewünschten Fahrprofil oder mit gewünschten Fahrparametern (zum Beispiel einer gewünschten Mindestgeschwindigkeit) zu bewegen. Je höher die erforderliche Zugkraft, desto näher können die Abschnitte mit Nachladeinfrastruktur aneinander positioniert werden, da der Energiebedarf zum Zurücklegen einer Fahrstrecke mit steigender Zugkraft steigt.
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Vorteile dieser Lösung sind darin zu sehen, dass bevorzugt mehrere Abschnitte mit Nachladeinfrastruktur bereitgestellt sind und bevorzugt nicht nur lediglich an den Endhaltestellen Nachlademöglichkeiten geschaffen werden (sondern zum Beispiel auch auf freier Strecke bzw. zwischen einzelnen Haltestellen). Insbesondere werden aber die vorstehenden Eigenschaften berücksichtigt, sodass die Nachladeinfrastruktur besonders bedarfsgerecht ausgebildet und somit die Wirtschaftlichkeit erhöht werden kann, beispielsweise da Überkapazitäten der Nachladeinfrastruktur vermieden werden. Weiter wird durch Berücksichtigung dieser Eigenschaften ermöglicht, dass ein zuverlässiger aber auch wirtschaftlicher Betrieb und insbesondere eine zuverlässige Deckung des Energiebedarfs und/oder das Vermeiden langer Standzeiten an Endhaltestellen gewährleistet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die berücksichtigte Schienenfahrzeugeigenschaft eine (zum Beispiel installierte, d.h. gesamte, und/oder nutzbare) Kapazität des elektrischen Energiespeichers, wobei diese Kapazität in eine für einen Normalbetrieb (z.B. im störungsfreien und/oder fahrplanmäßigen Betrieb) vorgesehene Kapazität und in eine für einen Notfallbetrieb (zum Beispiel bei Auftreten von Störungen oder Fahrplanabweichungen und/oder bei erschöpfter Normalbetriebs-Kapazität) vorgesehene Reservekapazität unterteilt ist und wobei eine Positionierung der Nachladeinfrastruktur derart erfolgt, dass der Energiebedarf für das Zurücklegen einer Strecke zwischen wenigstens zwei Abschnitten mit Nachladeinfrastruktur die nutzbare Kapazität nicht überschritten und/oder erreicht wird. Dies kann insbesondere mit Bezug auf sämtliche Strecken zwischen sämtlichen Abschnitten mit Nachladeinfrastrukturen gelten, die das Schienenfahrzeug abfahren soll. Es kann also vorgesehen sein, dass in nicht-planmäßigen (Störungs-) Fällen die nutzbare Kapazität durch Nutzen der Reservekapazität ergänzt wird. Zumindest der Durchschnitt der Entladetiefen soll aber bevorzugt der nutzbaren Kapazität entsprechen. Anders ausgedrückt soll zumindest im Mittel der Energiebedarf der nutzbaren Kapazität entsprechen. Ein Einhalten dieser Bedingung ist für das Erreichen der angestrebten Batterielebensdauer vorteilhaft.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Wahl der Abschnitte anhand von b) (Streckeneigenschaft) erfolgt und die Streckeneigenschaft, die prinzipiell abschnittsweise bzw. für einzelne Abschnitte der Schienenverkehrsstrecke betrachtet werden kann, eine der folgenden ist:
- - Eine Funktion und/oder eine erwartete Frequentierung von zumindest Abschnitten der Schienenverkehrsstrecke. Beispielsweise kann unterschieden werden, ob es sich um einen Rangierabschnitt und/oder Nebenabschnitt der Schienenverkehrsstrecke handelt. Sind dort lange Standzeiten und/oder regelmäßige Aufenthalte von Schienenfahrzeugen zu erwarten, kann das Vorsehen einer Nachladeinfrastruktur dort vorteilhaft sein. Zusätzlich oder alternativ können häufig befahrene und somit häufig frequentierte Streckenabschnitte für das Vorsehen einer Nachladeinfrastruktur ausgewählt werden.
- - Ein Höhenniveau von und/oder Höhendifferenzen entlang Abschnitten der Schienenverkehrsstrecke. Je größer zurückzulegende Höhendifferenzen sind, desto höher kann der Energiebedarf sein. Entsprechend kann eine Nachladeinfrastruktur zu Beginn und/oder am Ende eines Streckenabschnitts positioniert sein, der eine zulässige Höhendifferenz überschreitet. Auch eine Positionierung innerhalb des Streckenabschnitts ist möglich.
- - Eine Lage von Haltestellen entlang der Schienenverkehrsstrecke und insbesondere ein Abstand zwischen Haltestellen. Überschreitet dieser einen zulässigen Wert, kann an einer Position zwischen den Haltestellen eine Nachladeinfrastruktur vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Nachladeinfrastruktur innerhalb der Haltestellen leistungsstärker und insbesondere für einen größeren Energietransfer zum Beispiel in einer kürzeren Zeit auszulegen;
- - Ein Kurvenprofil der Schienenverkehrsstrecke. Das Kurvenprofil kann zum Beispiel entlang der Fahrstrecke betrachtet das Vorkommen, das Ausmaß und insbesondere die Häufigkeit von Kurven (zum Beispiel mit einem Krümmungsradius oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts) angeben. Insbesondere kann das Kurvenprofil das Auftreten von Kurven angeben oder kann aus diesem abgeleitet werden, ob Kurven mit einem Krümmungsradius oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts vorliegen. Ist dies der Fall (oder allgemein beim Ermitteln anderweitiger kritischer Zustände anhand des Kurvenprofils), kann ermittelt werden, dass eine Fahrgeschwindigkeit in dem entsprechenden Abschnitt gering ist und/oder kann dann in einem betroffenen Streckenabschnitt die Nachladeinfrastruktur vorgesehen werden. Allgemein ermöglicht eine geringere Fahrgeschwindigkeit, dass ein längerer Kontakt mit der Nachladeinfrastruktur zur Energieübertragung entlang einer vorgegebenen Strecke herstellbar ist. Die Nachladeinfrastruktur kann dann entsprechend kürzer und somit günstiger ausfallen;
- - Eine zulässige Fahrgeschwindigkeit. Hierbei kann es sich um eine vorgeschriebene Fahrgeschwindigkeit handeln, die zum Beispiel aufgrund des obigen Kurvenprofils oder nachstehenden Bahnübergängen und/oder aufgrund anderweitiger baulicher Beschränkungen sowie aus Lärmschutzgründen beschränkt sein kann. Liegt die zulässige Fahrgeschwindigkeit unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes, kann insbesondere in einem betroffenen Streckenabschnitt eine Nachladeinfrastruktur vorgesehen werden;
- - Eine Lage von Bahnübergängen. Auch in diesem Fall gilt der Zusammenhang, wonach eine an Bahnübergängen üblicherweise geringere Geschwindigkeit die erforderliche Länge bzw. Kosten einer Nachladeinfrastruktur verringern kann;
- - Lokale (insbesondere nationale) Energiekosten, z.B. je Energieeinheit und/oder wenn grenzüberschreitenden Strecken betrachtetet werden und die Möglichkeit besteht, in dem Land mit geringeren Energiekosten Abschnitte mit einer Nachladeinfrastruktur vorzusehen.
- - Eine Lage von Tunnelstrecken. Auch dort können geringere Fahrgeschwindigkeiten möglich und können daher Nachladeinfrastruktur(en) bevorzugt positioniert werden;
- - Streckenbedingte Anforderungen an eine Schienenfahrzeugklimatisierung, z.B. wenn eine hohe Sonneneinstrahlung zu erwarten ist (z.B. Fahrt auf freier Strecke ohne Baumbestand) oder keine hohe Sonneneinstrahlung (längere Tunnelfahrten, Fahrten in Tälern). Sind geringe zu kompensierende Temperaturunterscheide und/oder geringe Sonneneinstrahlungen zu erwarten, ist der Energiebedarf des Schienenfahrzeugs geringer und können die Abschnitte mit Nachladeinfrastruktur in größeren Abständen voneinander positioniert werden;
- - Eine (streckenbedingt) erforderliche Rückspeisemöglichkeit in das Versorgungsstromnetz, z.B. aufgrund einer Gefällestrecke. Diese Rückspeisemöglichkeit kann über einen Abschnitt mit Nachladeinfrastruktur und/oder eine Ladestation bereitgestellt werden, die eingerichtet sind, rückgespeiste Energie z.B. per Frequenzumwandlung an die Erfordernisse des Versorgungsstromnetzes anzupassen. Unter einer Rückspeisemöglichkeit kann die Möglichkeit verstanden werden, Energie in ein übergeordnetes bzw. im Regelfall versorgendes Versorgungsstromnetz zurückzuspeisen. Eine solche Möglichkeit ist z.B. auf langen Gefällestrecken sinnvoll, insbesondere falls dort die Batterien bereits geladen wurden und weitere Bremsenergie anfällt, welche dann ins Versorgungsstromnetz zurückgespeist werden soll. Eine Distanz zwischen den Abschnitten mit Nachladeinfrastruktur kann deshalb vergleichsweise kurz ausfallen, wenn davon auszugehen ist, dass häufige Rückspeisungen erforderlich werden können. Anders ausgedrückt können dort Abschnitte bzw. Ladestationen positioniert werden, wo davon ausgegangen wird, dass Rückspeisungen erforderlich sein können. Die elektrifizierten Abschnitte können also dazu vorgesehen sein, statt einem Nachladen bedarfsweise auch ein Rückspeisen zu ermöglichen.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Wahl der Abschnitte anhand von c) (Eigenschaft eines Versorgungsstromnetzes) erfolgt und die Eigenschaft des Versorgungsstromnetzes eine der folgenden ist:
- - Eine Versorgungskapazität des Versorgungsstromnetzes, bspw. in Form einer Belastbarkeit (d.h. einer zulässigen verfügbaren Netzlast) des Versorgungsstromnetzes, welche die von der Nachladeinfrastruktur entnehmbare Energie beschränken kann. Beispielsweise können bei geringerer Belastbarkeit weniger leistungsstarke Nachladeinfrastrukturen, dafür aber gegebenenfalls in einem geringen Abstand zueinander, vorgesehen sein;
- - Das Vorhandensein von baulichen Zugangsbeschränkungen des Versorgungsstromnetzes (entlang der Schienenverkehrsstrecke), die z.B. einen Anschluss der Nachladeinfrastruktur an das Versorgungsstromnetz zumindest abschnittsweise erschweren. Dort wo Zugangsbeschränkungen vorhanden sind, z.B. in Form von überdachten oder überbrückten Schienenverkehrsstreckenabschnitten oder in Tunneln (zumindest in solchen, deren Querschnitt für eine Elektrifizierung verändert werden müsste), kann auf eine Nachladeinfrastruktur zumindest mit Oberleitungsabschnitten verzichtet werden;
- - Das Vorhandensein von geografischen Umgebungsfaktoren der Schienenverkehrsstrecke, die z.B. aufgrund gesetzlicher Vorschriften einen Anschluss der Nachladeinfrastruktur an das Versorgungsstromnetz erschweren oder verhindern. Dies kann z.B. eine Nähe zu Umweltschutzgebieten sein. Hier kann der Einsatz von Ladestationen, wenn überhaupt, nur mit einem hohen wirtschaftlichen Aufwand möglich sein, um gesetzliche Auflagen zu erfüllen, und daher erfindungsgemäß dort nicht vorgesehen werden.
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Gemäß einer Weiterbildung erfolgt die Wahl der Abschnitte anhand von d) (Verkehrsparameter) und der Verkehrsparameter ist einer der Folgenden:
- - Eine (erwartete oder planmäßige) Fahrzeit zwischen wenigstens zwei Haltestellen entlang der Schienenverkehrsstrecke. Überschreitet diese einen vorbestimmten Schwellenwert, kann dies auf einen erhöhten Energiebedarf hindeuten. Insbesondere kann dann das Positionieren einer Nachladeinfrastruktur zwischen den Haltestellen erforderlich sein und erfindungsgemäß erfolgen;
- - Eine Wendezeit und/oder eine Zeit nach Erreichen einer Endhaltstelle bis zu einem erneuten Verlassen hiervon. Allgemein kann die Wendezeit eine Zeitdauer bis zu einer Fahrtrichtungsumkehr zum Beispiel nach Erreichen der Endhaltestelle oder eines Kopfbahnhofes bezeichnen. Es kann sich also um eine Stillstandszeit des Schienenfahrzeugs handeln. Überschreitet diese einen vorbestimmten Schwellenwert, kann erfindungsgemäß an dem Ort der Fahrtrichtungsumkehr und insbesondere an einer etwaigen damit zusammenhängenden Haltestelle eine Nachladeinfrastruktur positioniert werden. Alternativ kann eine Stromversorgungseinrichtung zum Versorgen des Schienenfahrzeugs vorgesehen werden, die bestimmte Fahrzeugfunktionen während des Stehens versorgen kann (z.B. sog. Hilfsbetriebe), die jedoch nicht die Traktionsbatterie auflädt. Eine so dimensionierte Versorgung ist deutlich kostengünstiger in der Errichtung und im Betrieb als eine leistungsstärkere Nachladeinfrastruktur und verhindert ein Entladen einer Traktionsbatterie, z.B. während der Standzeit, einer Wende oder der Abstellung des Schienenfahrzeugs. Die Erfindung betriff allgemein auch das Bereitstellen derartiger Stromversorgungseinrichtungen ohne Traktionsbatterie-Nachladefunktion, insbesondere an Haltestellen und/oder insbesondere alternativ zu einer Nachladeinfrastruktur. Demnach kann eine solche Stromversorgungseinrichtung dort positioniert werden, wo ein ausreichender Ladestand einer Traktionsbatterie für eine Weiterfahrt über eine gewünschte Distanz wahrscheinlich ist und z.B. lediglich ein Entleeren der Traktionsbatterie vermieden werden soll. Eine Nachladeinfrastruktur kann dort positioniert werden, wo der Ladestand für eine Weiterfahrt über eine gewünschte Distanz erwartungsgemäß nicht ausreichen wird und/oder die Traktionsbatterie wieder aufgeladen werden soll.
- - Die Anzahl und Verteilung mehrerer Schienenfahrzeuge innerhalb der Schienenverkehrsstrecke, insbesondere gemäß wenigstens einem Umlauf(fahr)plan. Insbesondere können mehrere Schienenfahrzeuge eingesetzt werden und kann für jedes dieser Schienenfahrzeuge ein Umlaufplan vorgesehen sein. Der Umlaufplan kann sämtliche von einem Schienenfahrzeug durchzuführende Fahrten definieren, um einen fahrplanmäßigen Betrieb zum Beispiel innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne (bspw. innerhalb von einem Tag, einer Woche oder einem Monat) zu ermöglichen. Der Umlaufplan bzw. die Umlaufpläne kann/können entsprechend eine zeitpunktsabhängige Verteilung der Schienenfahrzeuge innerhalb der Schienenverkehrsstrecke definieren. Hieraus können Schwerpunkte in Form von Orten ermittelt werden, an denen sich die Schienenfahrzeuge überdurchschnittlich oft und/oder überdurchschnittlich lange aufhalten und an diesen Schwerpunkten kann die Nachladeinfrastruktur vorgesehen werden.
Zusätzlich oder alternativ können hieraus Kreuzungspunkt von Bewegungspfaden der Schienenfahrzeuge entlang der Schienenverkehrsstrecke ermittelt werden und/oder andere Orte, an denen Schienenfahrzeuge ihre Fahrt fahrplanmäßig unterbrechen (insbesondere außerhalb von Haltestellen) und zum Beispiel auf einen Gegenzug warten. Auch dort kann dann die Nachladeinfrastruktur vorgesehen werden.
Schließlich kann aus dem Umlaufplan zumindest mittelbar auch eine erforderliche Leistung und insbesondere Zugkraft der Schienenfahrzeuge ermittelt werden, beispielsweise wenn daraus hervorgeht, dass ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem anderen gekoppelt werden soll und dann zum Beispiel für den gekoppelten Verbund zumindest einen Anteil (beispielsweise bei einer Mehrfachtraktion) oder aber die vollständige Antriebskraft aufbringen soll. Hierdurch kann entsprechend der Energiebedarf erhöht oder, falls es sich um ein überwiegend gezogenes Schienenfahrzeug des Verbundes handelt, verringert werden. Die Nachladeinfrastruktur kann dann zur Deckung dieses Energiebedarfs entsprechend positioniert werden (zum Beispiel durch lokales Erhöhen der Anzahl von Ladestationen verdichtet und/oder durch lokales Verringern der Anzahl von Ladestationen ausgedünnt werden).
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Allgemein kann ein Verkehrsparameter auch als ein Fahrplanparameter bezeichnet werden oder sich aus einem Fahrplan ableiten. Er kann also einen auf der Schienenverkehrsstrecke fahrplanmäßigen und/oder geplanten Verkehr beschreiben bzw. definieren.
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Ein weiteres Kriterium für die Wahl von Abschnitten mit Nachladeinfrastruktur kann eine gewünschte Versorgungssicherheit und/oder das Schaffen einer ausreichenden Redundanz der Energieversorgung sein. Beispielsweise können Abstände zwischen einzelnen Abschnitten mit Nachladeinfrastruktur derart gewählt sein, dass auch bei Ausfall wenigstens eines dazwischenliegenden Nachladeinfrastruktur-Abschnitts ein ausreichendes Aufladen möglich ist und insbesondere Tiefenentladungen eines Energiespeichers auch bei einem solchen Ausfall vermieden werden. Stattdessen können die Abstände derart gewählt sein, dass bei Erreichen einer Nachladeinfrastruktur noch eine ausreichende Reservekapazität im Energiespeicher verfügbar ist, damit dass Schienenfahrzeug im Störfall ohne Aufladung (aber bevorzugt auch ohne Tiefenentladung) noch zu dem darauffolgenden Abschnitt mit Nachladeinfrastruktur gelangt. Eine Redundanz kann also insoweit vorliegen, als dass aufgrund der Abstandswahl redundante Auflademöglichkeiten zum Vermeiden von Tiefenentladungen vorliegen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Nachladeinfrastruktur einen Oberleitungsabschnitt und/oder einen Stromschienenabschnitt, der sich jeweils entlang der Schienenverkehrsstrecke erstreckt, und eine Länge des Oberleitungsabschnitts und/oder Stromschienenabschnitts wird ebenfalls unter Berücksichtigung von wenigstens einer der Eigenschaften bzw. Parameter a) bis d) und genauer gesagt gemäß jeglicher der hierin geschilderten Aspekte festgelegt.
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Die Erfindung betrifft auch eine Schienenverkehrsstrecke, wobei die Schienenverkehrsstrecke im Wesentlichen gerade Streckenabschnitte und kurvenförmige Streckenabschnitte aufweist, wobei die kurvenförmigen Streckenabschnitte ein größeres Verhältnis elektrifizierter Strecke zu nicht elektrifizierter Strecke als die im Wesentlichen geraden Streckenabschnitte aufweisen.
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Anders ausgedrückt liegt bei den kurvenförmigen Streckenabschnitten ein höherer Anteil elektrifizierter Strecke als bei den geraden Streckenabschnitten vor. Ein Verhältnis elektrifizierter Strecke zu nicht elektrifizierter Strecke ist also bezogen auf die kurvenförmigen Streckenabschnitte größer als bezogen auf die geraden Streckenabschnitte. In einer Formel ausgedrückt bedeutet dies: Strecke (kurvenförmiger Streckenabschnitt, elektrifiziert) / Strecke (kurvenförmiger Streckenabschnitt, nicht elektrifiziert) > Strecke (gerader Streckenabschnitt, elektrifiziert) / Strecke (gerader Streckenabschnitt, nicht elektrifiziert).
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Allgemein können in diesem Zusammenhang nur Streckenabschnitte mit einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit von mehr als 0 km/h betrachtet werden, z.B. Streckenabschnitte außerhalb von Haltestellen.
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Unter einem kurvenförmigen Streckenabschnitt kann ein nicht-gerader Streckenabschnitt mit einem Krümmungsradius verstanden werden, der in Abhängigkeit einer durchschnittlichen oder maximalen Fahrgeschwindigkeit eine Geschwindigkeitsreduzierung erfordert. Insbesondere kann unter einem kurvenförmigen Streckenabschnitt ein Streckenabschnitt mit einem Krümmungsradius verstanden werden, der weniger als 5000 Meter und insbesondere weniger als 2000 Meter beträgt. Streckenabschnitte, die größere Krümmungsradien aufweisen oder keine Geschwindigkeitsreduzierung erfordern, können als im Wesentlichen gerade Streckenabschnitte bezeichnet werden.
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Die Grenze von 5000 Metern ist insbesondere für Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuge mit zum Beispiel einer Geschwindigkeit von mehr als 300 km/h und insbesondere im Bereich von 350 km/h relevant. Bei derartigen Geschwindigkeiten kann eine Geschwindigkeitsreduzierung bereits bei entsprechend großen Krümmungsradien erforderlich sein. Die Grenze von 2000 Metern ist insbesondere für Schienenfahrzeuge mit einer Maximalgeschwindigkeit von weniger als 200 km/h und insbesondere in einem Bereich von 160 km/h relevant.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Anteil elektrifizierter Strecke bei kurvenförmigen Streckenabschnitten mit einem Kurvenradius von weniger als 500 m gegenüber anderen kurvenförmigen oder geraden Abschnitten vergrößert. Dieser Kurvenradius ist insbesondere bei der Verwendung von Batterie-Schienenfahrzeugen für den Regionalverkehr mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von etwa 80 km/h relevant.
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Allgemein hat sich gezeigt, dass je kleiner ein Kurvenradius (und damit je geringer die mögliche Fahrgeschwindigkeit), desto eher kann eine Elektrifizierung lohnen. Zwar sind dort dann unter Umständen mehr Oberleitungsmasten oder Stromschienenhalterungen entlang der engen Kurve erforderlich (zum Beispiel durch Verringern der Abstände zwischen den Masten oder Halterungen), was die Kosten erhöht. Durch die Geschwindigkeitsreduzierung kann der Abschnitt aber im Vergleich zu graden Abschnitten auf einer eher kurzen Strecke eine hohe Energiemenge übertragen. Die Kürze der zu elektrifizierenden Strecke wirkt wiederum kostensenkend.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Übersicht einer Schienenverkehrsstrecke, bei der eine Nachladeinfrastruktur gemäß der hierin geschilderten erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten vorgesehen wird;
- 2 zeigt eine weitere Übersicht einer Schienenverkehrsstrecke, bei der eine Nachladeinfrastruktur gemäß der hierin geschilderten erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten vorgesehen wird.
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In 1 ist in einer stark vereinfachten Seitenansicht einer Schienenverkehrsstrecke 10 mit wenigstens einem Gleispaar gezeigt. Auf dieser verkehrt ein Schienenfahrzeug 12, das einen elektrischen Energiespeicher (Batterie) 14 umfasst. Die Batterie 14 ist eine Traktionsbatterie, der elektrische Energie zum Erzeugen einer Traktionskraft für das Fortbewegen des Schienenfahrzeugs 12 entlang der Schienenverkehrsstrecke 10 entnehmbar ist.
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Entlang der Schienenverkehrsstrecke 10 ist ein nicht elektrifizierter Streckenabschnitt 16 vorgesehen. Diese erstreckt sich zwischen zwei Streckenabschnitten 18 der Schienenverkehrsstrecke 10 mit einer Nachladeinfrastruktur 20. Damit ist die Strecke entlang der Streckenabschnitte 18 elektrifiziert. Die Längen der Streckenabschnitte 16, 18 sind in 1 lediglich beispielhaft gewählt. Bevorzugt weist der nicht elektrifizierte Streckenabschnitt 16 eine vielfach größere Länge als die Streckenabschnitte 18 mit einer Nachladeinfrastruktur 20 auf, zum Beispiel eine um einen Faktor von wenigstens 10, wenigstens 50 oder wenigstens 100 größere Länge. Weiter können entlang der Schienenverkehrsstrecke 10 eine Vielzahl von entsprechend Streckenabschnitten 16, 18 vorgesehen sein, wie dies auch aus der weiteren 2 noch deutlich wird.
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Die Nachladeinfrastruktur 20 ist jeweils als eine Ladestation 22 ausgebildet, die einen Spannungswandler 24 umfasst. Die Ladestationen 22 entnehmen jeweils einem (zum Beispiel öffentlichen) Versorgungstromnetz 26, dass zum Beispiel eine Hochspannung oder eine Mittelspannung führt, elektrische Energie. Dabei wird die Spannung vom Spannungswandler 24 auf ein geeignetes Niveau zum Laden der Batterie 14 reduziert.
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Weiter umfassen die Ladestationen 22 jeweils einen Oberleitungsabschnitt 28, können zusätzlich oder alternativ aber auch einen Stromschienenabschnitt nahe der Gleise der Schienenverkehrsstrecke 10 umfassen. Die Länge dieses Oberleitungsabschnitts (oder aber der optionalen Stromschiene) definiert die Länge des Streckenabschnitts 18 mit Nachladeinfrastruktur 20. Allgemein können im Rahmen dieser Offenbarung und insbesondere im Rahmen der Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich zu Oberleitungsabschnitten Stromschienen vorgesehen sein und Erläuterungen zu Oberleitungsabschnitten entsprechend für die alternativen oder zusätzlichen Stromschienen gelten.
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Über einen Stromabnehmer 13 kann das Schienenfahrzeug 12 in elektrisch leitenden Kontakt mit den Oberleitungsabschnitten 28 treten, um elektrische Energie zum Laden der Batterie 14 zu erhalten. Dies kann, wie vorstehend erläutert, im Stand erfolgen (beispielsweise wenn die Ladestation 22 im Bereich einer Haltestelle positioniert ist) oder aber beim Fahren (zum Beispiel beim Positionieren der Ladestation 22 auf freier Strecke).
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Soll ein Schienenfahrzeug 12 entlang der Schienenverkehrsstrecke 10 eine Fahrt vornehmen und insbesondere wenn eine Mehrzahl von Schienenfahrzeugen 12 zum Beispiel gemäß eines vorgegebenen Fahrplans und/oder eines Umlaufplans auf der Schienenverkehrsstrecke 10 verkehren soll, wurde eine Nachladeinfrastruktur 20 bisher primär an Haltestellen vorgesehen, um dort die Standzeiten des Fahrzeugs für ein Nachladen mit elektrischer Energie zu nutzen. Wie geschildert, führt dies jedoch nicht immer zu einer gewünschten Wirtschaftlichkeit. Stattdessen schlägt das erfindungsgemäße Verfahren vor, zur Positionierung der Nachladestationen 20 (optional aber auch Längenbestimmung der Streckenabschnitte 18) verschiedene hierin geschilderter Eigenschaften zu berücksichtigen.
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In 2 werden einige berücksichtigte Eigenschaft beispielhaft erläutert. 2 zeigt eine verzweigte Schienenverkehrsstrecke 10, die auch als ein Schienenverkehrsnetz bezeichnet werden kann. Dieses verläuft durch mehrere per strichliertem Kreis angedeutete Ortschaften 30, und durchquert dabei mehrere punktförmig dargestellte Haltestellen 32, die teils auch au ßerorts liegen. Gezeigt ist ein Hauptstrang der Schienenverkehrsstrecke 11, von dem zwei Abzweigungen 15 abzweigen. Der Hauptstrang 10 erstreckt sich im Wesentlichen geradlinig, weist jedoch einen ausgeprägten kurvenförmigen Bereich 36 in dem in 2 linken Teil auf.
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Weiter sind unter Verwendung der Bezugszeichen 16, 18 aus 1 Abschnitte mit und ohne Nachladeinfrastruktur 20 in 2 gezeigt (Streckenabschnitte 16 ohne Nachladeinfrastruktur 20 und Streckenabschnitte 18 mit Nachladeinfrastruktur 20).
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Die Positionierung der Streckenabschnitte 18 mit Nachladeinfrastruktur 20 ist dabei Resultat des erfindungsgemäßen Verfahrens. Genauer gesagt werden als ein Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens Informationen zu den hierin geschilderten Eigenschaften erhalten und dann werden als ein weiterer Verfahrensschritt die Positionen (bevorzugt auch Längen) der Streckenabschnitte 18 entsprechend gewählt. Schließlich wird in einem weiteren Verfahrensschritt die Nachladeinfrastruktur 20 gemäß diesen Positionen abschnittsweise entlang der Schienenverkehrsstrecke 10 errichtet.
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Als eine der Eigenschaften wird dabei verfahrensgemäß eine Streckeneigenschaft betrachtet und genauer gesagt das Vorhandensein des kurvenförmigen Bereichs 36. Es wird überprüft, ob dort ein vorbestimmter Krümmungsradius überschritten ist, und wenn dies (wie vorliegend) der Fall ist, wird dort ein Streckenabschnitt 18 mit Nachladeinfrastruktur 20 errichtet.
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Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass die Schienenfahrzeuge 12 in diesem Bereich mit einer reduzierten Geschwindigkeit fahren und daher vergleichsweise lange mit der Nachladeinfrastruktur 20 während eines dynamischen Fahrens in Kontakt bleiben können. Die insgesamt erforderliche Länge der Nachladeinfrastruktur 20 zum Übertragen einer vorbestimmten Energiemenge während eines solchen dynamischen Ladens kann deshalb geringer als bei geradlinigen Strecken ausfallen.
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Somit ist als ein allgemeiner Aspekt des Verfahrens, der nicht auf weitere Details der Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vorgesehen, insbesondere entlang außerorts liegenden bzw. freien Streckenabschnitten, die einen vorbestimmten Krümmungsradius überschreiten, elektrifizierte Streckenabschnitte 18 mit einer Nachladeinfrastruktur vorzusehen.
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Als eine weitere Eigenschaft werden Verkehrsparameter betrachtet. Insbesondere wird eine Frequentierung einzelner Streckenabschnitte entlang der Schienenverkehrsstrecke 10 betrachtet und wenn diese einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird dort eine Nachladeinfrastruktur 20 errichtet. Dies kann an dortigen Haltestellen 32 erfolgen und/oder entlang freier Streckenabschnitte für ein dynamisches Laden. In dem gezeigten Beispiel wurde ermittelt, dass im Bereich der Ortschaften 30 jeweils entsprechend hohe Frequentierungen vorliegen, da dort ein erhöhter Durchgangsverkehr vorliegt. Dort wurden entsprechende Streckenabschnitte 18 mit Nachladeinfrastruktur 20 errichtet.
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Man erkennt allerdings auch, dass bei zumindest einer der Abzweigungen 15 ein Nachlade-Streckenabschnitt 18 außerhalb einer Ortschaft 30 sowie entlang eines geradlinigen Streckenteils vorgesehen ist. Dort wurde erkannt, dass zum Beispiel nach Verlassen der Ortschaft 30, in die diese Abzweigung 15 mündet, an der Position des Streckenabschnitts 18 eine für den Normalbetrieb vorgesehene Kapazität der Batterie 14 des Schienenfahrzeugs 12 erschöpft ist. Insofern ist dort ein vorzugsweise für ein dynamisches Laden vorgesehener Nachlade-Streckenabschnitt 18 vorgesehen.
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Weitere Eigenschaften und Überlegungen, anhand derer eine Positionierung von Streckenabschnitten 18 mit einer Nachladeinfrastruktur 20 erfolgen kann, wurden vorstehend genannt und können auf die gezeigten Ausführungsbeispiele ebenso angewandt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015215178 A1 [0007]
- WO 2015/110669 A2 [0007]
