DE19701947A1 - Method for speed control of a rail vehicle - Google Patents
Method for speed control of a rail vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Geschwindig keitsführung eines Schienenfahrzeugs. Dabei wird unter Ge schwindigkeitsführung die Vorgabe oder Empfehlung einer im Hinblick auf Sicherheitsaspekte und den Energieverbrauch be sonders günstige Geschwindigkeit verstanden.The invention relates to a method for speed of a rail vehicle. Here under Ge speed control the specification or recommendation of an With regard to safety aspects and energy consumption understood particularly favorable speed.
Beim Führen eines Schienenfahrzeugs wird dessen Geschwindig keit üblicherweise einerseits nach der fahrplanmäßig und fahrwegmäßig zulässigen Zuggeschwindigkeit und andererseits nach einer vorgegebenen fahrwegseitigen Signalisierung ausge richtet. Darüber hinaus berücksichtigt ein dem Schienenfahr zeug vorgegebenes Fahrprofil eine energiesparende Fahrweise. Weitere Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs be stehen in einer Minimierung von Energieverlusten entlang des Energieübertragungsweges vom Kraftwerk bis zum Radantrieb des Schienenfahrzeugs sowie in einer Gewichts- und Luftwider standsreduzierung.When driving a rail vehicle, its speed becomes high usually on the one hand according to the schedule and permissible train speed and on the other hand after a given signaling on the route judges. It also takes into account rail travel The specified driving profile is an energy-saving driving style. Further measures to reduce energy consumption are in minimizing energy losses along the Energy transmission path from the power plant to the wheel drive of the Rail vehicle and in a weight and air resistance level reduction.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Geschwindigkeitsführung eines Schienenfahrzeugs anzugeben, mit dem eine weitere Reduzierung des Energieverbrauchs mög lich ist.The invention has for its object a method for Specify the speed control of a rail vehicle, with which a further reduction in energy consumption is possible is.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dabei wird anhand des aktuellen Abstands zwischen dem Schienenfahrzeug und einem fahrwegseitigen Sig nal sowie dem frühesten Zeitpunkt für ein Fahrt zeigendes Signal eine zulässige Fahrgeschwindigkeit ermittelt. Wird diese im Hinblick auf den Energieverbrauch optimierte Fahr geschwindigkeit als Richtgeschwindigkeit herangezogen, wird eine erhebliche Energieeinsparung erzielt. This object is achieved according to the invention by the features of claim 1. It is based on the current distance between the rail vehicle and a sig nal as well as the earliest point in time for a trip Signal determined a permissible driving speed. Becomes this driving optimized in terms of energy consumption speed is used as a guideline speed achieved significant energy savings.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß während einer Zugfahrt zwischen zwei Haltepunkten üblicherweise vier Phasen durchlaufen werden, von denen eine Anfahr- oder Be schleunigungsphase und eine Geschwindigkeitshaltephase eine Energieaufnahme erfordern, während in einer Auslaufphase und in einer Bremsphase kein Energieverbrauch erfolgt. Wird nun frühzeitig dem Schienenfahrzeug eine reduzierte Geschwindig keit vorgegeben oder empfohlen und frühzeitig eine Auslauf phase eingeleitet, so kann eine Beschleunigungsphase aufgrund eines vermiedenen Fahrzeughalts oder -stillstands aus einem Mindestgeschwindigkeitsniveau heraus erfolgen. Dadurch kann die Beschleunigungsphase verkürzt und somit der Energiever brauch reduziert werden.The invention is based on the consideration that during a train journey between two stops usually four Phases are run through, one of which is a start-up or loading acceleration phase and a speed holding phase Require energy intake while in a phase-out and no energy consumption occurs during a braking phase. Now reduced speed early on for the rail vehicle given or recommended and a run-off early phase initiated, an acceleration phase can occur a avoided vehicle stop or downtime from one Minimum speed level. This can the acceleration phase is shortened and thus the energy consumption need to be reduced.
Zur Ermittlung oder Berechnung der zulässigen Fahrgeschwin digkeit wird zweckmäßigerweise zusätzlich die aktuelle Ge schwindigkeit des Schienenfahrzeugs herangezogen. Alternativ kann eine empfohlene Fahrgeschwindigkeit zusätzlich auch über eine zyklische Auswertung des Zug- oder Fahrzeugstandortes eingeregelt werden. Die Berücksichtigung der aktuellen Ge schwindigkeit hat demgegenüber jedoch den Vorteil, daß die oder jede Auslaufphase des Schienenfahrzeugs in die Berech nung direkt algorithmisch mit einbezogen werden kann.To determine or calculate the permissible driving speed The current Ge expediently also becomes expedient speed of the rail vehicle. Alternatively can also have a recommended driving speed above a cyclical evaluation of the train or vehicle location be regulated. Taking into account the current Ge However, speed has the advantage that the or each phase-out phase of the rail vehicle in the calculation can be directly included algorithmically.
Die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit erfolgt zweckmäßiger weise fahrwegseitig in einer Dispositionszentrale. Diese gibt dem Schienenfahrzeug rechtzeitig eine reduzierte Geschwindig keit unter der Voraussetzung vor, daß kein Fahrzeugstillstand folgen muß. Diese von der Dispositions- oder Leitzentrale empfohlene Geschwindigkeit wird zweckmäßigerweise dem Füh rerstand des Schienenfahrzeugs signalisiert. Dabei gibt nach wie vor eine Sicherheitstechnik die maximal erlaubte Ge schwindigkeit vor und leitet bei einem Fehlverhalten automa tisch eine Bremsung ein. Die zusätzlich von der Leittechnik empfohlene Geschwindigkeit wird unter dem Gesichtspunkt des Energieverbrauchs ermittelt. Dazu werden der Standort des Schienenfahrzeugs und die Abstände zu den folgenden Signalen sowie diejenigen Zeiten, zu denen die Signale einen Fahrtbe griff anzeigen können, und eventuell die aktuelle Geschwin digkeit des Schienenfahrzeugs berücksichtigt.The determination of the driving speed is more expedient wise on the route side in a dispatch center. This gives reduced speed in time for the rail vehicle speed provided that there is no vehicle standstill must follow. This from the dispatching or control center recommended speed is advisably the Füh of the rail vehicle is signaled. It gives way as before a safety technology the maximum allowed Ge speed and leads automatically in the event of misconduct brake a table. The additional of the control technology recommended speed is from the point of view of Energy consumption determined. The location of the Rail vehicle and the distances to the following signals as well as those times when the signals make a trip handle, and possibly the current speed the rail vehicle.
Als zusätzliche Funktionalität eines auf dem Schienenfahrzeug vorgesehenen Fahrzeuggeräts wird zweckmäßigerweise eine emp fohlene Fahrgeschwindigkeit angezeigt, welche die Sicher heitsgeschwindigkeit nicht überschreitet. Ausgehend von der aktuellen Geschwindigkeit wird zur Ermittlung der Fahrge schwindigkeit darüber hinaus eine maximal mögliche Länge ei ner Auslaufphase berücksichtigt. Auch kann eine besonders günstige Lange einer Geschwindigkeitshaltephase bei der Er mittlung der Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt werden.As an additional functionality one on the rail vehicle provided vehicle device is expediently an emp foal driving speed displayed which is the safe speed does not exceed. Starting from the Current speed is used to determine the vehicle speed beyond a maximum possible length ei ner phase-out considered. One can also be special favorable length of a speed holding phase at the Er average speed are taken into account.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere darin, daß durch Vorgabe einer den Energieverbrauch re duzierenden Fahrgeschwindigkeit und somit durch ein voraus schauendes Fahren eine erhebliche Energieeinsparung erzielt wird. Durch Vorgabe der Fahrgeschwindigkeit können unnötige Fahrzeugstillstände vermieden werden, so daß zumindest ein Teil der ansonsten erforderlichen Beschleunigungsphasen ein gespart wird. Eine weitere Energieeinsparung kann durch eine frühzeitige Reduzierung der Geschwindigkeit erzielt werden, da deren Höhe den Energieverbrauch ebenfalls wesentlich be einflußt.The advantages achieved with the invention are in particular the fact that by specifying a right energy consumption reducing driving speed and thus by a ahead looking driving achieved significant energy savings becomes. By specifying the driving speed, unnecessary Vehicle downtimes are avoided, so that at least one Part of the otherwise required acceleration phases is saved. A further energy saving can be achieved through a early speed reduction can be achieved since their amount also significantly affects energy consumption influences.
Das vorausschauende Fahren aufgrund der Vorgabe einer Fahrge schwindigkeit verbessert den Energieverbrauch unter beiden Gesichtspunkten. Die dadurch bedingte gleichmäßige Fahrweise vermindert darüber hinaus die Abnutzung des Fahrzeugs und verbessert das Wohlbefinden der Fahrgäste. Die Einleitung einer Beschleunigungsphase aus einem vergleichsweise hohen Geschwindigkeitsniveau heraus ergibt zudem einen erhöhten Durchsatz.Predictive driving based on the specification of a vehicle speed improves energy consumption among both Points of view. The resulting even driving style also reduces vehicle wear and tear improves the well-being of passengers. The introduction an acceleration phase from a comparatively high Speed level also results in an increased Throughput.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:An embodiment of the invention is based on a Drawing explained in more detail. In it show:
Fig. 1 schematisch ein mit einer Leitzentrale zur Ermitt lung einer Fahrgeschwindigkeit in Verbindung ste hendes Schienenfahrzeug und Fig. 1 shows schematically a rail vehicle with a control center for determining a driving speed in connection standing and
Fig. 2 in einem Geschwindigkeits/Energie-Weg-Diagramm eine Fahrkurve bei vorausschauendem Fahren. Fig. 2 in a speed / energy path diagram a driving curve with anticipatory driving.
Das Schienenfahrzeug 1 gemäß Fig. 1 steht über eine Funkstrec ke mit einer Leit- oder Dispositionszentrale 2 in Verbindung. Auf dem Schienenfahrzeug 1 ist ein Fahrzeuggerät 3 vorgese hen. Die Funktionalität des Fahrzeuggeräts 3 umfaßt zusätz lich zur Funkkommunikation mit der Zentrale 2 und/oder dem Fahrweg sowie der Identität oder Zugnummer des Schienenfahr zeugs 1 und der Ortung des Zugstandorts x1 die Anzeige einer im Hinblick auf den Energieverbrauch ermittelten Fahrge schwindigkeit v'.The rail vehicle 1 according to FIG. 1 is connected via a radio link to a control or dispatch center 2 . On the rail vehicle 1 , a vehicle device 3 is hen vorgese. The functionality of the vehicle device 3 includes additional Lich for radio communication with the control center 2 and / or the route as well as the identity or train number of the rail vehicle 1 and the location of the train location x 1, the display of a speed v 'determined in terms of energy consumption.
Zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit v' ist in der Dispo sitionszentrale 2 zusätzlich ein Modul 4 zur Geschwindig keitsberechnung vorgesehen. Dem Modul 4 werden als Eingangs daten der Abstand d zwischen dem Schienenfahrzeug 1 und einem projektierten Signalstandort x2 sowie ein frühester Zeit punkt t für ein Fahrt anzeigendes oder eine Fahrtfreigabe zeigendes Signal 5 und zweckmäßigerweise zusätzlich die ak tuelle Geschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs 1 zugeführt. Die aktuelle Geschwindigkeit v wird der Dispositionszentra le 2 über einen Funkkanal 6 übermittelt. In dem Modul 4 er folgt eine Geschwindigkeitsberechnung unter Berücksichtigung einer Auslaufphase Δx (Fig. 2), ausgehend von der aktuellen Geschwindigkeit v. Die aus diesen Daten d, t, v ermittelte Fahrgeschwindigkeit v' wird dem Schienenfahrzeug 1 über den Funkkanal 6 übermittelt.To determine the driving speed v ', a module 4 for speed calculation is additionally provided in the dispatch center 2 . The module 4 are used as input data of the distance d between the rail vehicle 1 and a projected location of the signal x 2, and a frühester time point t on a drive indicative or a trip release pointing signal 5 and advantageously also the cur rent speed v of the rail vehicle 1, respectively. The current speed v is transmitted to the disposition center 2 via a radio channel 6 . In the module 4 , a speed calculation takes place taking into account a run-down phase Δx ( FIG. 2), starting from the current speed v. The driving speed v ′ determined from these data d, t, v is transmitted to the rail vehicle 1 via the radio channel 6 .
Fig. 2 zeigt eine Fahrkurve FK unter Berücksichtigung eines energieoptimierten und damit vorausschauenden Fahrens. Dar gestellt sind die Geschwindigkeit v und die Energie E entlang eines Fahrweges x. Dabei setzt sich die Fahrkurve FK zusammen aus einer Auslaufphase A und einer sich daran anschließenden Geschwindigkeitshaltephase H sowie einer Beschleunigungspha se B und einer sich daran anschließenden weiteren Geschwin digkeitshaltephase H'. Gestrichelt dargestellt ist die in den jeweiligen Phasen A, H, B, H' vom Schienenfahrzeug 1 aufge nommene Energie E. Dabei ist deutlich zu erkennen, daß wäh rend der Auslaufphase A keine Energie vom Schienenfahrzeug 1 aufgenommen wird, während innerhalb der Beschleunigungspha se B der Energieverbrauch besonders hoch ist. Durch die Er mittlung einer energieoptimierten Fahrgeschwindigkeit v' wird insbesondere die Länge Δx der Auslaufphase A optimiert, so daß eine Beschleunigung in der Beschleunigungsphase B aus ei nem Mindestgeschwindigkeitsniveau heraus erfolgt. Dadurch wird die Beschleunigungsphase B verkürzt, was zu einer Ener gieeinsparung führt. FIG. 2 shows a driving curve FK taking into account energy-optimized and thus anticipatory driving. Dar are the speed v and the energy E along a route x. The driving curve FK is composed of a run-down phase A and a subsequent speed holding phase H as well as an acceleration phase B and a subsequent further speed holding phase H '. The dashed line shows the energy E absorbed by the rail vehicle 1 in the respective phases A, H, B, H '. It can clearly be seen that no energy is absorbed by the rail vehicle 1 during the phase-out phase A, while B is within the acceleration phase the energy consumption is particularly high. By determining an energy-optimized driving speed v ', in particular the length Δx of the phase-out phase A is optimized, so that acceleration in the acceleration phase B takes place from a minimum speed level. This shortens the acceleration phase B, which leads to energy savings.
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