EP2773548A2 - Verfahren zum optimierten betreiben eines elektrisch angetriebenen schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen strecke - Google Patents

Verfahren zum optimierten betreiben eines elektrisch angetriebenen schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen strecke

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EP2773548A2
EP2773548A2 EP12816467.0A EP12816467A EP2773548A2 EP 2773548 A2 EP2773548 A2 EP 2773548A2 EP 12816467 A EP12816467 A EP 12816467A EP 2773548 A2 EP2773548 A2 EP 2773548A2
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costs
route
track
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Roland Porsch
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B60L2260/54—Energy consumption estimation

Definitions

  • the invention relates to a method for optimized operation of an electrically driven rail vehicle on a predetermined route.
  • a method for example, from the dissertation "Optimization of driving modes in track-guided traffic and their implementation", Berlin 2004 by U. Linder (in particular page iii and pages 47 to 53).
  • the boundary conditions include the topography of the route, the maximum speed on the route, the vehicle data, the route assignment and the timetable
  • the energy-saving driving style is determined online, for example, by means of an on-board computer of the rail vehicle using an algorithm ,
  • the invention has for its object to further optimize the known method.
  • the costs of the electrical energy fed into the section and / or the environmental load during the generation of the electrical energy fed into the section are detected in a method of the type specified at the outset, and the mode of operation of the rail vehicle is determined Distance is set taking into account the amount of electrical energy costs and / or environmental impact in the production of electrical energy for the route.
  • the invention advantageously makes it possible to operate the operating mode of a rail vehicle with regard to the energy costs for driving on the respective predetermined route. or to take into account in the optimization of operating costs.
  • the energy costs on the various sections of a rail network are not the same everywhere, but depend on which energy supplier supplies the respective route with electrical energy.
  • the method according to the invention is also advantageous in that, in addition to energy cost optimization or, as an alternative, it can also be operated in a manner that protects the environment by taking into account the environmental impact caused by the generation of the electrical energy fed into the respective section. It is well known which environmental impact is caused by the energy supplier feeding into the respective route.
  • By relatively slow driving on a highly polluted electric power generated route can be reduced here, the power consumption; on a route powered by, for example, hydropower generated electrical energy can then be driven faster with higher energy consumption to compensate for the loss of time and to comply with the roadmap.
  • the costs for the electrical energy are taken into account taking into account time-dependent changes in energy costs.
  • the energy costs can be different on a daily, monthly or seasonal basis.
  • a rail vehicle-own computer unit can be used in an advantageous manner as a data processing device.
  • a data processing device is used in whose memory a vector is stored.
  • This vector stores various optimization goals and their weighting.
  • a stored optimization target can be a minimum energy consumption in a known manner.
  • Another optimization goal is minimal energy costs and minimum environmental impact, for example minimal CO2 emissions.
  • optimization goals relating to passenger concerns can also be stored.
  • the journey it is selected from the vector to which optimization target is to be optimized in each case.
  • the selection of the respective optimization target can take place by means of a rail vehicle-specific computer unit by an authorized operator or by a command from a stationary computer.
  • the optimization goals of minimal energy costs and minimum environmental impact depend on the amount of the costs of the electrical energy fed into the route traveled and the environmental impact caused by the generation of this electrical energy. This is usually known. If the rail vehicle traverses a route with low energy costs, a relatively high speed is achieved with relatively high energy consumption in order to achieve low energy costs, if subsequent routes that are traveled lead to high energy costs. On the routes with high energy costs can then be driven relatively slowly with relatively low energy consumption. In this way, a time reserve can be built on the initially traveled route, which is then used up on the energieteuren routes; the schedule can still be met, and the energy costs are optimally low.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optimierten Betreiben eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen Strecke. Um das bekannte Verfahren noch weiter zu optimieren, werden die Kosten der in die Strecke eingespeisten elektrischen Energie und/oder die Umweltbelastung bei der Erzeugung der in die Strecke eingespeisten elektrischen Energie erfasst. Es wird die Fahrweise des Schienenfahrzeugs auf der Strecke unter Berücksichtigung der Höhe der Kosten der elektrischen Energie und/oder der Umweltbelastung bei der Erzeugung der elektrischen Energie für die Strecke eingestellt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum optimierten Betreiben eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen Strecke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optimierten Betreiben eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen Strecke . Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der Dissertation „Optimierung von Fahrweisen im spurgeführten Verkehr und deren Umsetzung", Berlin 2004 von U. Linder bekannt (insbesondere Seite iii sowie Seiten 47 bis 53) . Danach lässt sich eine optimale energiesparsame Fahrweise durch Lösen eines ma- thematischen Optimierungsproblems erreichen, wobei bestimmte Randbedingungen zu berücksichtigen sind. Zu den Randbedingungen gehören die Topografie der Strecke, die Höchstgeschwindigkeit auf der Strecke, die Fahrzeugdaten, die Streckenbelegung sowie der Fahrplan. Die energiesparsame Fahrweise wird beispielsweise online mittels eines Bordrechners des Schienenfahrzeugs anhand eines Algorithmus ermittelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren noch weiter zu optimieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Kosten der in die Strecke eingespeisten elektrischen Energie und/oder die Umweltbelastung bei der Erzeugung der in die Strecke einge- speisten elektrischen Energie erfasst, und es wird die Fahrweise des Schienenfahrzeugs auf der Strecke unter Berücksichtigung der Höhe der Kosten der elektrischen Energie und/oder der Umweltbelastung bei der Erzeugung der elektrischen Energie für die Strecke eingestellt wird.
Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die Fahrweise eines Schienenfahrzeugs im Hinblick auf die Energiekosten für das Befahren der jeweils vorgegebenen Strecke zu op- timieren bzw. bei der Optimierung der Betriebskosten mit zu berücksichtigen. Erfahrungsgemäß sind nämlich die Energiekosten auf den verschiedenen Strecken eines Schienennetzes nicht überall gleich hoch, sondern davon abhängig, welcher Energie- versorger die jeweilige Strecke mit elektrischer Energie versorgt. Somit ergibt sich die Möglichkeit, auf energetisch preiswerten Strecken relativ schnell unter Schaffung einer Zeitreserve zu fahren und auf energetisch teuren Strecken durch relativ langsames und damit relativ kostengünstiges Fahren unter Einhaltung des Fahrplans die gewonnene Zeitreserve aufzubrauchen.
Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren auch insofern, als mit ihm ergänzend zur Energiekostenoptimierung oder al- ternativ dazu auch umweitschonend gefahren werden kann, indem die Umweltbelastung berücksichtigt wird, die bei der Erzeugung der in die jeweilige Strecke eingespeisten elektrischen Energie hervorgerufen wird. Es ist nämlich bekannt, welche Umweltbelastung durch den in die jeweilige Strecke einspei- senden Energieversorger verursacht wird. Durch relativ langsames Fahren auf einer mit stark umweltbelastend erzeugten elektrischen Energie versorgten Strecke kann hier der Stromverbrauch gesenkt werden; auf einer Strecke, die mit beispielsweise aus Wasserkraft erzeugter elektrischer Energie gespeist ist, kann dann schneller mit höherem Energieverbrauch gefahren, um den Zeitverlust zu kompensieren und den Fahrplan einzuhalten.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kosten für die elektrische Energie unter Berücksichtigung zeitabhängiger Änderungen der Energiekosten erfasst. Die Energiekosten können nämlich tageszeitlich, monatlich oder jahreszeitlich unterschiedlich sein. Zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn die Kosten und/oder die Umweltbelastung als Optimierungsziele mit Gewichtung außer anderen Optimierungszielen in einer Datenverarbeitungseinrichtung als Vektor gespeichert werden und ausgewählt wird, welches Optimierungsziel primär berücksichtigt werden soll.
Ferner erscheint es vorteilhaft, wenn als ein anderes Opti- mierungsziel der Energieverbrauch für eine Klimaanlage gespeichert wird.
Dabei kann in vorteilhafter Weise als Datenverarbeitungseinrichtung eine schienenfahrzeugeigene Rechnereinheit verwendet werden.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, als Datenverarbeitungseinrichtung einen stationären Rechner mit einem Informationsübertragungsweg zum Schienenfahrzeug zu verwenden.
Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Datenverarbeitungseinrichtung verwendet, in deren Speicher ein Vektor abgelegt ist. In diesem Vektor sind verschiedene Optimierungsziele und deren Gewichtung gespeichert. Ein ge- speichertes Optimierungsziel kann in bekannter Weise ein minimaler Energieverbrauch sein. Ein weiteres Optimierungsziel sind minimale Energiekosten und minimale Umweltbelastung, beispielsweise minimaler C02-Ausstoß. Zusätzlich können gegebenenfalls auch Optimierungsziele gespeichert werden, die Fahrgastbelange betreffen.
Während der Fahrt wird aus dem Vektor ausgewählt, auf welches Optimierungsziel hin jeweils optimiert werden soll. Dabei kann die Auswahl des jeweiligen Optimierungsziels mittels ei- ner schienenfahrzeugeigenen Rechnereinheit durch einen befugten Bediener oder durch ein Kommando von einem stationären Rechner aus erfolgen.
Die Optimierungsziele minimale Energiekosten und minimale Umweltbelastung sind von der Höhe der Kosten für die in die je- weils befahrene Strecke eingespeisten elektrischen Energie und der Umweltbelastung abhängig, die bei der Erzeugung dieser elektrischen Energie hervorgerufen wird. Dies ist in der Regel bekannt. Durchfährt das Schienenfahrzeug eine Strecke mit niedrigen Energiekosten dann wird zur Erzielung geringer Energiekosten mit einer vergleichweise hohen Geschwindigkeit unter Inkauf- nähme eines relativ hohen Energieverbrauchs gefahren, wenn nachfolgend zu befahrene Strecken hohe Energiekosten verursachen. Auf den Strecken mit hohen Energiekosten kann dann relativ langsam mit relativ geringem Energieverbrauch gefahren werden. Auf diese Weise kann auf der zunächst befahrenen Strecke eine Zeitreserve aufgebaut werden, die anschließend auf den energieteuren Strecken aufgebraucht wird; der Fahrplan kann trotzdem eingehalten werden, und die Energiekosten sind optimal niedrig. Soll als Optimierungsziel die Umweltbelastung möglichst klein gehalten werden, dann wird auf einer Strecke mit Einspeisung umweltbelastend erzeugter elektrischer Energie beispielsweise aus Braunkohle vergleichsweise langsam mit geringem Energieverbrauch unter Inkaufnahme eines Zeitrückstandes gefahren. Anschließend befahrene Strecken mit Einspeisung unweitfreundlich erzeugter elektrischer Energie, z.B. aus Wasserkraft, werden relativ schnell durchfahren, wodurch der Zeitrückstand aufgeholt und der Fahrplan eingehalten wird. Insgesamt ergibt sich damit ein optimal umweltschonender Betrieb eines elekt- rischen Schienenfahrzeugs.
Niedrige Energiekosten und umweitschonendes Fahren werden sich zukünftig vor allem bei einem europäischen, grenzüberschreitenden Schienenverkehr erreichen lassen, weil aus sehr verschiedenen Energieversorgungsnetzen in die Strecken in den verschiedenen Ländern elektrische Energie eingespeist wird. Zum Erreichen der oben beschriebenen Optimierungsziele sind selbstverständlich Streckendaten notwendig, die als Parameter wie Steigung, Gefälle, Kurvenradien, Tunnelwiderstände, usw. zu berücksichtigen sind. Für die Optimierung der Energiekosten werden die Kosten in Währungseinheiten und für die Optimierung der Umweltbelastung die Zusammensetzung der eingespeisten elektrischen Energie nach ihrem jeweiligen Anteil im Hinblick auf den C02-Ausstoß bei der Erzeugung dieser Antei

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum optimierten Betreiben eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen Strecke, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
die Kosten der in die Strecke eingespeisten elektrischen Energie und/oder die Umweltbelastung bei der Erzeugung der in die Strecke eingespeisten elektrischen Energie erfasst werden und die Fahrweise des Schienenfahrzeugs auf der Strecke unter Berücksichtigung der Höhe der Kosten der elektrischen Energie und/oder der Umweltbelastung bei der Erzeugung der elektrischen Energie für die Strecke eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kosten für die elektrische Energie unter Berücksichtigung zeitabhängiger Änderungen erfasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kosten und/oder die Umweltbelastung als Optimierungsziele mit Gewichtung außer anderen Optimierungszielen in einer Datenverarbeitungseinrichtung als Vektor gespeichert werden und ausgewählt wird, welches Optimierungsziel berücksichtigt werden soll.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als ein anderes Optimierungsziel der Energieverbrauch für eine Klimaanlage gespeichert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
als Datenverarbeitungseinrichtung eine schienenfahrzeugeigene Rechnereinheit verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
als Datenverarbeitungseinrichtung ein stationärer Rechner mi einem Informationsübertragungsweg zum Schienenfahrzeug verwendet wird.
EP12816467.0A 2011-12-14 2012-12-14 Verfahren zum optimierten betreiben eines elektrisch angetriebenen schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen strecke Withdrawn EP2773548A2 (de)

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