DE10311983A1 - Specifying speed for railway vehicle involves computing speed to be defined from bend applicable to current location and current lateness taking into account travel time reserve - Google Patents

Specifying speed for railway vehicle involves computing speed to be defined from bend applicable to current location and current lateness taking into account travel time reserve Download PDF

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Abstract

The method involves specifying a speed depending on a bend and possibly lateness relative to a travel plan. Travel time reserves are defined for route sections in relation to a maximum permissible section speed. The train location according to the travel plane is determined using the plan and current time. The speed to be defined is computed from the bend applicable to this location and the current lateness taking into account the travel time reserve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorgabe einer Geschwindigkeit für ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Geschwindigkeitsvorgaben zielen darauf ab, eine möglichst energieoptimale Fahrweise zu erreichen. Dazu wird eine Fahrkurve, d. h. eine ortsabhängige Geschwindigkeitsvorgabe, derart berechnet, dass möglichst wenig Energie benötigt wird und trotzdem keine Verspätungen auftreten, wie beispielsweise in "Milroy, IP, Minimum-Energy Control of Rail Vehicles, Proceedings of the Railway Engineering Conference, Sydney, Institution of Engineers Australia, 1981, pp 103-104". Eine eingeplante Fahrzeitreserve wird bei dieser Berechnung berücksichtigt, wobei eine reduzierte Maximalgeschwindigkeit, die unterhalb der maximal zulässigen Abschnittsgeschwindigkeit liegt, zum Zwecke der Energieeinsparung angestrebt wird. Diese berechnete Maximalgeschwindigkeit wird auf einem Display für den folgenden Streckenabschnitt angezeigt. Die auf diese Weise optimierten Fahrkurven sind ortsabhängig, da sie u. a. eine Funktion der Längen, Neigungen und maximal zulässigen Abschnittsgeschwindigkeit darstellen. Folglich ist eine Ortung der Fahrzeuge erforderlich, um die Fahrempfehlung der jeweils am aktuellen Ort geltenden Fahrkurve anzuzeigen. Neben dem Ort hängt eine Fahrempfehlung, d. h. eine vorgegebene Geschwindigkeit, auf die das Fahrzeug maximal beschleunigt werden soll, von der aktuellen Verspätung der Fahrzeuge ab. Je größer die Verspätung ist, desto größer muss auch die empfohlene Geschwindigkeit sein.The invention relates to a method for specifying a speed for a rail vehicle according to the preamble of claim 1. Speed targets aim to preferably to achieve energy-efficient driving. To do this, a driving curve, d. H. a location dependent Speed specification, calculated in such a way that if possible requires little energy will and still no delays occur, such as in "Milroy, IP, Minimum-Energy Control of Rail Vehicles, Proceedings of the Railway Engineering Conference, Sydney, Institution of Engineers Australia, 1981, pp 103-104 ". A planned travel time reserve is taken into account in this calculation, being a reduced maximum speed that is below the maximum allowable Section speed is for energy saving purposes is sought. This calculated maximum speed is on a Display for the following section of the route is displayed. The optimized in this way Driving curves are location-dependent, since u. a. a function of lengths, Inclinations and maximum allowable Show section speed. Consequently, a location is the Vehicles required to follow the driving recommendations of the most current Display the applicable driving curve. One hangs next to the place Driving recommendation, d. H. a given speed at which the vehicle is to be accelerated to the maximum from the current one delay of the vehicles. The bigger the delay is, the bigger must also the recommended speed.

Eine Alternative zur Berechnung optimierter Fahrkurven stellt die empirische Ermittlung dar. Dabei werden für unterschiedliche, auf den einzelnen Streckenabschnitten zulässige Höchstgeschwindigkeiten die zugehörigen Fahrzeiten gemessen und gespeichert. Aus dieser Tabelle kann dann in Abhängigkeit vom aktuellen Ort und der aktuellen Verspätung eine entsprechende Fahrempfehlung bestimmt werden.An alternative to calculating optimized driving curves represents the empirical determination. permissible maximum speeds on the individual sections of the route and the associated travel times measured and saved. From this table you can then add a corresponding driving recommendation from the current location and the current delay be determined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, das eine energieoptimierte Fahrweise unter Verzicht auf Hardwarekomponenten für die Ortung ermöglicht.The invention is based on the object generic method To indicate that an energy-optimized driving style without hardware components for the Location enabled.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Auf diese Weise wird eine ortungsfreie Minimierung des Antriebsenergiebedarfs von Schienenfahrzeugen erreicht. Aus der aktuellen Zeit und dem Sollfahrplan wird zunächst der nominale Ort, d. h. der Ort, an dem sich der Zug zur aktuellen Zeit laut Fahrplan befinden müsste, bestimmt. Danach wird aus der an diesem Ort geltenden Fahrkurve und der aktuellen Zugverspätung eine Geschwindigkeitsempfehlung abgeleitet. Dazu wird dem Fahrer die empfohlene Geschwindigkeit für den nächstfolgenden Streckenabschnitt bei Fahrplankonformität, d. h. verspätungsfreier Fahrweise angezeigt, sowie auch der Ort, für den diese Fahrkurve gilt. Der Fahrer berücksichtigt diese Geschwindigkeitsempfehlung nur dann, wenn sein aktueller Ort mit dem angezeigten Ort übereinstimmt. Bei einer Ortsabweichung liegt eine Verspätung vor, d. h., das Fahrzeug muss mit entsprechend höherer Geschwindigkeit fahren, um die Verspätung wieder aufzuholen. Diese höhere Geschwindigkeit liegt zwischen der fahrplankonformen Geschwindigkeit und der maximal zulässigen Streckenabschnittsgeschwindigkeit, solange die Fahrzeitreser ve noch nicht ausgeschöpft ist. Andernfalls entspricht die vorzugebende Geschwindigkeit der maximal zulässigen Streckenabschnittsgeschwindigkeit für den Streckenabschnitt, auf dem sich das Schienenfahrzeug gerade befindet. Diese maximal zulässige Streckenabschnittsgeschwindigkeit ist dem Fahrer üblicherweise bekannt, beispielsweise durch eine Liste oder durch Streckensignale. Eine Verfrühung kann prinzipiell nicht vorliegen, da der Fahrer nicht vor Erreichen der Sollabfahrzeit losfahren darf.According to the invention the task with the characteristic Features of claim 1 solved. In this way, a location-free minimization of the drive energy requirement reached by rail vehicles. From the current time and that Debit schedule is first the nominal location, d. H. the place where the train goes to the current one Time should be according to the schedule, certainly. Then the driving curve applicable at this location becomes and the current train delay derived a speed recommendation. This will be the driver the recommended speed for the next one Route section with schedule conformity, d. H. verspätung free Driving style displayed, as well as the location to which this driving curve applies. The driver takes into account this speed recommendation only if its current location matches the location shown. In the event of a location deviation, there is a delay, i. that is, the vehicle must be correspondingly higher Drive at speed to make up for the delay. This higher Speed is between the schedule-compliant speed and the maximum allowable Section speed as long as the travel time reserve is still not exhausted is. Otherwise the specified speed corresponds to the maximum permissible Section speed for the section, on the rail vehicle is currently on. This maximum allowable section speed is usually the driver known, for example by a list or by route signals. An early can not exist in principle since the driver does not reach before the target departure time may start.

Gemäß Anspruch 2 wird die vorzugebende Geschwindigkeit bei Verspätung schrittweise, beispielsweise in 10km/h-Schritten erhöht, wobei die Fahrzeitreserve derart berücksichtigt wird, dass zunehmende Verspätung, d. h. abnehmende Fahrzeitreserve zur Erhöhung der vorgegebenen Geschwindigkeit führt.According to claim 2, the speed to be specified in case of delay increased gradually, for example in 10km / h steps, whereby the travel time reserve is taken into account in this way will that increasing delay, d. H. decreasing travel time reserve to increase the specified speed leads.

Diese Geschwindigkeitserhöhung erfolgt gemäß Anspruch 3 bis zum Erreichen der für den vorausliegenden Streckenabschnitt maximal zulässigen Abschnittsgeschwindigkeit. In diesem Fall besteht keine Fahrzeitreserve mehr.This increase in speed takes place according to claim 3 until reaching the for the section ahead of the maximum permissible section speed. In this case there is no longer a travel time reserve.

Auch zur Messung der Verspätung wird gemäß Anspruch 4 keine Ortung benötigt. Es ist lediglich erforderlich, festzustellen, ob der Bahnhof, in dem sich das Schienenfahrzeug gerade befindet, mit dem Bahnhof, für den fahrzeitreservespezifische Geschwindigkeiten angezeigt werden, übereinstimmt. Das kann beispielsweise durch eine Zählung der bereits angefahrenen Bahnhöfe anhand der Türöffnungsvorgänge oder anderer Parameter erfolgen. Denkbar ist aber auch, dass der Fahrer durch Inaugenscheinnahme feststellt, ob der Bahnhof, in dem er sich gerade befindet, mit dem angezeigten Bahnhof, für den die ebenfalls angezeigten Geschwindigkeitsvorgaben für verschiedene Verspätungen gelten, übereinstimmt. Falls eine Überein stimmung besteht, aber die Fahrzeitreserve bereits teilweise aufgebraucht ist, kann er die empfohlene Geschwindigkeit für den nächsten Streckenabschnitt anhand einer Verspätungstabelle, aus der die reale Abfahrtszeit und die zugeordnete Vorgabegeschwindigkeit hervorgeht, sofort ersehen. Bei Nichtübereinstimmung ist die maximale Streckenabschnittsgeschwindigkeit für den tatsächlich vorausliegenden Streckenabschnitt die maßgebliche Geschwindigkeitsvorgabe.According to claim 4, no location is also required to measure the delay. It is only necessary to determine whether the station in which the rail vehicle is currently located coincides with the station for which travel time-specific speeds are displayed. This can be done, for example, by counting the stations that have already been reached based on the door opening processes or other parameters. It is also conceivable, however, that the driver ascertains by eye whether the station in which he is currently located matches the station displayed, for which the speed specifications also shown apply to different delays. If there is a match, but the travel time reserve has already been partially used up, he can immediately see the recommended speed for the next section of the route using a delay table that shows the real departure time and the assigned default speed. If there is a mismatch, the maximum section speed for the route actually ahead is off cut the relevant speed specification.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines figürlich dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below one figurative illustrated embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 eine Geschwindigkeitstabelle für zwei Streckenabschnitte bei verschiedenen Fahrzeitreserven und 1 a speed table for two sections with different travel time reserves and

2 eine Geschwindigkeitstabelle für verschiedene Verspätungen. 2 a speed table for different delays.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Fahrstrecke mit relativ dicht aufeinanderfolgenden Bahnhöfen, insbesondere für U-Bahn oder S-Bahn-Betrieb. Betrachtet werden drei aufeinanderfolgende Bahnhöfe A, B und C mit zwei Streckenabschnitten A-B und B-C. Die maximal zulässige Streckengeschwindigkeit beträgt 80km/h, welche in 10km/h-Schritten von 80km/h bis 50km/h zur Energieeinsparung reduziert werden kann. Die Fahrzeit auf den beiden Abschnitten verlängert sich gegenüber der maximal zulässigen Streckengeschwindigkeit von 80km/h demzufolge in Richtung auf niedrigere Geschwindigkeiten wie in 1 angegeben. Es ist ersichtlich, dass beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 50km/h für den Streckenabschnitt A-B eine um 10s längere Fahrzeit benötigt wird als bei der maximal zulässigen Geschwindigkeit von 80km/h, während die Fahrzeitverlängerung für den Streckenabschnitt B-C 11s beträgt. Unterschiedliche Fahrzeitverlängerungen für verschiedene Streckenabschnitte bei gleicher Ge schwindigkeit ergeben sich insbesondere bei unterschiedlich langen Streckenabschnitten sowie bei unterschiedlich hohen maximal zulässigen Geschwindigkeiten. Die Fahrzeitverlängerungen können empirisch ermittelt werden, indem jeder Streckenabschnitt bei verschiedenen Geschwindigkeiten befahren wird und die Fahrzeit gemessen wird. Die Differenz aus dieser geschwindigkeitsabhängigen Fahrzeit und der kürzesten Fahrzeit, nämlich der Fahrzeit bei der maximal zulässigen Streckengeschwindigkeit, ist die in 1 angegebene Fahrzeitverlängerung.The exemplary embodiment relates to a route with relatively closely consecutive stations, in particular for underground or S-Bahn operations. Three consecutive stations A, B and C with two sections AB and BC are considered. The maximum permissible line speed is 80 km / h, which can be reduced in steps of 10 km / h from 80 km / h to 50 km / h to save energy. The travel time on the two sections is therefore longer than the maximum permitted line speed of 80 km / h in the direction of lower speeds as in 1 specified. It can be seen that, for example, a travel time of 10 km longer is required for the route section AB at a speed of 50 km / h than for the maximum permissible speed of 80 km / h, while the travel time extension for the route section BC is 11 seconds. Different travel time extensions for different sections of the route at the same speed result in particular for sections of different length and at different maximum permissible speeds. The travel time extensions can be determined empirically by driving each section of the route at different speeds and measuring the travel time. The difference between this speed-dependent travel time and the shortest travel time, namely the travel time at the maximum permissible line speed, is the in 1 specified travel time extension.

Daraus leitet sich die Tabelle gemäß 2 für Geschwindigkeitsvorgaben ab. Eine Zugfahrt soll laut Sollfahrplan um 8:00:00 Uhr in A beginnen. Die Abfahrt in den Bahnhöfen B bzw. C soll bei fahrplankonformer Fahrweise um 8:02:00 bzw. 8:04:00 erfolgen. Die Fahrzeitreserve soll für die Strecke A-B 10s und für B-C 13s betragen. Dabei wird zunächst zur Sollabfahrzeit im Bahnhof A die Fahrzeitreserve für den nächstfolgenden Streckenabschnitt addiert. Dann werden von diesem Zeitpunkt die jeweiligen Fahrzeitverlängerungen gemäß 1 subtrahiert. Ziel ist, die Fahrzeitreserve vollständig auszuschöpfen, um zwecks Energieeinsparung möglichst langsam fahren zu können. Beträgt die Verspätung beispielsweise 7s, d. h. erfolgt die reale Abfahrt vom Bahnhof A um 8:00:07, so verbleiben von den 10s Fahrzeitreserve noch 3s. Diese 3s Fahrzeitverlängerung, erfordern, um den Bahnhof B trotz 7s Verspätung am Bahnhof A dennoch pünktlich zu erreichen, gemäß 1 eine Geschwindigkeit von 70km/h. In 2 ist folglich der realen Abfahrtszeit 8:00:07 vom Bahnhof A diese Geschwindigkeit von 70km/h zugeordnet.The table is derived from this 2 for speed specifications. According to the scheduled timetable, a train journey should start at 8:00 a.m. Departures at stations B and C should take place at 8:02:00 and 8:04:00, respectively, in accordance with the timetable. The travel time reserve should be 10s for the AB route and 13s for the BC route. First, the travel time reserve for the next route section is added to the target departure time in station A. Then, from this point in time, the respective travel time extensions will be applied 1 subtracted. The aim is to fully utilize the travel time reserve in order to be able to drive as slowly as possible to save energy. For example, if the delay is 7s, ie if the real departure from station A is at 8:00:07, 3s of the 10s travel time reserve remain. This 3s travel time extension, in order to reach the station B despite the 7s delay at the station A, according to 1 a speed of 70km / h. In 2 the real departure time 8:00:07 from station A is assigned this speed of 70km / h.

Zur Verdeutlichung des Verfahrens werden nachfolgend einige Fälle anhand der 2 näher betrachtet.

  • – Angenommen der Zug fährt pünktlich um 8:00:00 im Bahnhof A los. Dann erhält der Fahrer gemäß Tabelle die Fahrempfehlung für Bahnhof A, nämlich 50km/h. Da der aktuelle Bahnhof mit der Empfehlung übereinstimmt, ist die Empfehlung gültig. Infolge dessen beschleunigt der Fahrer das Schienenfahrzeug auf der Strecke A-B nur bis 50km/h und kommt trotz der um 10s verlängerten Fahrzeit pünktlich im Bahnhof B an, da die Fahrzeitreserve ebenfalls 10s beträgt.
  • – Bei Abfahrt um 8:00:03, d. h. bei 3s Verspätung, muss der Fahrer auf 60km/h hoch beschleunigen, um in Bahnhof B verspätungsfrei anzukommen.
  • – Nun wird angenommen, dass der Zug mit 2 Minuten Verspätung, also um 8:02:00, in Bahnhof A losfährt. Gemäß Tabelle erhält der Fahrer die fahrplankonforme Fahrempfehlung für Bahnhof B, nämlich eine Geschwindigkeitsvorgabe von 50km/h. Diese Fahrempfehlung gilt für den Bahnhof, der zu der aktuellen Zeit erreicht sein müsste. Da der aktuelle Bahnhof A mit der Fahrempfehlung, nämlich für Bahnhof B, nicht übereinstimmt, ist die Empfehlung zu ignorieren. Der Fahrer fährt dann mit der maximal zulässigen Streckengeschwindigkeit von 80km/h auf dem Abschnitt A-B.
To clarify the procedure, some cases are described below using the 2 considered in more detail.
  • - Assuming the train leaves punctually at 8:00 a.m. at station A. Then the driver receives the driving recommendation for station A according to the table, namely 50 km / h. Since the current station matches the recommendation, the recommendation is valid. As a result, the driver accelerates the rail vehicle on route AB only up to 50 km / h and arrives punctually at station B despite the travel time being extended by 10s, since the travel time reserve is also 10s.
  • - If you leave at 8:00:03, ie if you are 3s late, the driver has to accelerate to 60 km / h to arrive at station B without a delay.
  • - Now it is assumed that the train leaves Station A with a 2 minute delay, i.e. at 8:02:00. According to the table, the driver receives the schedule-compliant driving recommendation for station B, namely a speed specification of 50 km / h. This driving recommendation applies to the station that should be reached at the current time. Since the current station A does not match the driving recommendation, namely for station B, the recommendation should be ignored. The driver then drives on section AB at the maximum permissible line speed of 80 km / h.

Der Ortsabgleich erfolgt also in einfachster Weise durch den Fahrer selbst. Er muss dazu lediglich feststellen, ob er sich in dem Zeitbereich, für den noch Fahrzeitreserve besteht, in dem fahrplankonformen Bahnhof befindet. Anhand einer Tabelle nach Art der 2 kann er sofort feststellen, auf welche Geschwindigkeit er das Fahrzeug beschleunigen muss, um den nächsten Bahnhof pünktlich zu erreichen. Hardwareeinrichtungen für ein Ortungssystem entfallen somit. Darüber hinaus entfällt in der Regel auch der Aufwand, der sich bei sich ändernden Hardwareumgebungen, z. B. bei Fahrzeugen verschiedener Betreiber, ergeben würde. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise Energieeinsparungen möglich sind, die typischerweise im Bereich von 5 bis 15% liegen.The location comparison is therefore carried out in the simplest way by the driver himself. All he has to do is determine whether he is in the time range for which there is still a travel time reserve in the station conforming to the timetable. Using a table of the type 2 he can immediately determine the speed to which he has to accelerate the vehicle in order to reach the next train station on time. Hardware devices for a location system are therefore eliminated. In addition, the effort that changes with changing hardware environments, e.g. B. would result in vehicles from different operators. It has been shown that energy savings are possible in this way, which are typically in the range from 5 to 15%.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.The invention is limited not on the above embodiment. Rather is one Number of variants conceivable, which are fundamentally different implementation make use of the features of the invention.

Claims (4)

Verfahren zur Vorgabe einer Geschwindigkeit für ein Schienenfahrzeug in Abhängigkeit von einer Fahrkurve und gegebenenfalls einer Verspätung gegenüber einem Fahrplan, wobei die Fahrstrecke in Streckenabschnitte, insbesondere zwischen aufeinanderfolgenden Bahnhöfen, eingeteilt ist und für die Streckenabschnitte jeweils Fahrzeitreserven im Verhältnis zu einer maximal zulässigen Streckenabschnittsgeschwindigkeit vorgegeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Fahrplanes und der aktuellen Zeit der fahrplankonforme Zugstandort bestimmt wird und anschließend aus der an diesem Zugstandort geltenden Fahrkurve und der aktuellen Zugverspätung unter Berücksichtigung der Fahrzeitreserve die vorzugebende Geschwindigkeit berechnet wird.Procedure for specifying a speed for a rail vehicle as a function of a driving curve and possibly a delay compared to a timetable, the route being divided into sections, in particular between successive train stations, and for the sections in each case travel time reserves are predefined in relation to a maximum permissible section speed, characterized in that on the basis of the timetable and the current time the train location conforming to the schedule is determined and then the speed to be specified is calculated from the travel curve applicable at this train location and the current train delay taking into account the travel time reserve. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugebende Geschwindigkeit ausgehend von einer fahrplankonformen Geschwindigkeit schrittweise, beispielsweise in 10km/h-Schritten erhöht wird, wenn die Fahrzeitreserve für den vorausliegenden Streckenabschnitt aufgrund einer Verspätung entsprechend abnimmt.A method according to claim 1, characterized in that the specified speed is based on a schedule Speed gradually, for example in 10km / h steps elevated when the travel time reserve for the section of the route ahead due to a delay decreases. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugebende Geschwindigkeit die gemäß der Fahrkurve für den vorausliegenden Streckenabschnitt maximal zulässige Streckenabschnittsgeschwindigkeit ist, wenn keine Fahrzeitreserve besteht.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the speed to be specified according to the driving curve for the ahead section maximum permitted section speed is when there is no travel time reserve. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verspätung bei Abfahrt von einem Bahnhof ermittelt wird, indem der Bahnhof, für den fahrzeitreservespezifische Geschwindigkeitsvorgaben vorliegen mit dem Bahnhof, in dem sich das Schienenfahrzeug tatsächlich befindet, verglichen wird, wobei für den Fall der Übereinstimmung die fahrzeitreservespezifische Geschwindigkeitsvorgabe gilt und für den Fall der Nichtübereinstimmung die maximal zulässige Streckenabschnittsgeschwindigkeit die vorzugebende Geschwindigkeit ist.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that a delay when departing from a station is determined by the station, for the Speed reserve-specific speed specifications are also available the station where the rail vehicle is actually located, is compared, with for the case of agreement the speed reserve-specific speed specification applies and for the Case of mismatch the maximum allowable Section speed the speed to be specified is.
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