ES2233411T3 - Metodo para optimizar energia en el modo en que funciona un vehiculo o un tren utilizando un horizonte de optimizacion deslizante. - Google Patents

Abstract

Método para optimizar el consumo de energía de un vehículo, utilizando reservas de tiempo, previstas en un horario, de modo que se proporcionan las siguientes etapas: dividir un recorrido total a recorrer entre una estación de salida y la siguiente estación de destino en varias secciones; asignar una cierta reserva de tiempo a cada sección; mientras el vehículo está en una sección i, determinar un control óptimo utilizando un algoritmo de optimización, de modo que para determinar este control óptimo sólo se tiene en cuenta un recorrido limitado de un número n predefinido de secciones para optimizar el consumo de energía; controlar el vehículo utilizando los resultados de optimización; y repetir cíclicamente el cálculo de optimización durante el viaje, de modo que el recorrido limitado observado se actualiza según el movimiento del vehículo.

Description

Método para optimizar energía en el modo en que funciona un vehículo o un tren utilizando un horizonte de optimización deslizante.

La invención se refiere a un método para la optimización de energía del modo de funcionamiento en un vehículo/tren que tiene un recorrido total subdividido en varias secciones, según la reivindicación 1.

Cuando se preparan los horarios para el tráfico ferroviario, en los planes se incluyen unas reservas de tiempo para casos imprevistos y condiciones de funcionamiento adversas. Dado que durante los viajes reales las condiciones de funcionamiento son normalmente más favorables que las previstas en la planificación, las reservas de tiempo que surgen se encuentran disponibles para otros propósitos. Un uso particularmente práctico de las reservas de tiempo consiste en el ahorro de energía por medio de un modo de funcionamiento adecuado del vehículo/tren.

Del documento DD 208324 A se conoce un procedimiento para determinar el régimen de funcionamiento óptimo en energía para vehículos montados sobre raíles. Basándose en posibilidades algorítmicas y de la técnica del aparato de microtecnología y en el marco de los cálculos de simulación y optimización, se calculan las relaciones funcionales entre los puntos óptimos de conmutación de las fases individuales del régimen de funcionamiento y el tiempo de funcionamiento. Para la realización de una forma técnica y económicamente efectiva de control del tren, se sintetizan estrategias de funcionamiento óptimo para cada especificación de tiempo de funcionamiento que va a asignarse a un sistema actual de horarios. Basándose en puntos de apoyo se consideran y linealizan individualmente relaciones funcionales de la velocidad de desconexión, la posición de desconexión y el punto de activación del freno dependiendo de la especificación de tiempo de funcionamiento. Las relaciones funcionales para los puntos de conmutación de la velocidad de desconexión, la posición de desconexión y el punto de activación del freno se determinan de antemano basándose en tiempos de funcionamiento discretos en un EDV (tratamiento electrónico de datos) estacionario mediante simulación digital de recorridos según las condiciones reales de la vía férrea y/o las condiciones reales del vehículo. La electrónica instalada a bordo en el vehículo tiene, por encima de todo, la tarea de almacenar los puntos de apoyo y el procesamiento de las reglas de cálculo necesarias.

A este respecto, los documentos DE 3026652 A, DD 255 132 A y EP O 467377 B describen métodos que se refieren a cómo se mueve un vehículo de una manera óptima en energía entre dos paradas. En caso de largos recorridos, se propone una subdivisión en varias secciones, de modo que se determina una solución óptima parcial en cada sección, y la solución total resulta de la combinación de las soluciones parciales. Los métodos propuestos para la optimización de energía en cada caso tienen en cuenta el recorrido total entre dos paradas. Sin embargo, no se lleva a cabo una gestión de las reservas de tiempo.

La incertidumbre en la secuencia de funcionamiento, por la cual se proporcionan reservas de tiempo en el horario, es máxima en la parada de inicio (estación de inicio) y disminuye continuamente con el aumento de la proximidad a la parada de destino (estación de destino). La operación de tener en cuenta la disminución de incertidumbre se lleva a cabo tradicionalmente en horarios de recorridos en forma de tiempos de paso por puntos seleccionados en el recorrido. De esta manera, la reserva de tiempo se distribuye uniformemente por todo el recorrido.

Los documentos DE 30 26 652 A1 y EP 0 467 377 B1 se refieren a una estructura de sistemas en la que pueden realizarse métodos para la minimización de energía, teniendo en cuenta un recorrido total entre dos paradas (estaciones de parada). En el caso de largos recorridos, esto puede llevar a que las especificaciones en tiempo real para la solución no se mantengan de forma ventajosa a través del método.

Los métodos anteriormente conocidos para la optimización de energía sólo tienen en cuenta de forma insuficiente el requisito de solidez de la secuencia de funcionamiento, que va a aumentar utilizando reservas de tiempo en el horario. Únicamente son apropiados hasta un punto insuficiente para su uso bajo condiciones de tiempo real.

La invención se basa en el objeto de especificar un método mejorado para la optimización de energía del modo de funcionamiento en un vehículo/tren que tiene un recorrido total subdividido en varias secciones.

Este objeto se consigue, junto con las características del preámbulo, mediante las características especificadas en la parte de definición de la única reivindicación.

Las ventajas que pueden obtenerse mediante la invención consisten, en particular, en el hecho de que el cálculo de la optimización mediante un algoritmo de optimización se lleva a cabo en cada caso sólo durante una zona limitada del recorrido. Como resultado, el gasto necesario en el cálculo es limitado lo que permite la aplicación de la optimización bajo condiciones en tiempo real, incluso durante largos recorridos totales. La solidez de la secuencia de funcionamiento se aumenta. Al mismo tiempo, el modo de funcionamiento implementado es óptimo en energía. La "solidez" significa que, incluso en el caso de largos recorridos totales y de casos imprevistos, se garantiza una llegada puntual del vehículo/tren a la parada de destino.

Ventajas adicionales del método propuesto surgen de la siguiente descripción.

La invención se explicará más detalladamente utilizando la realización de ejemplo ilustrada en el único dibujo.

La figura muestra el diagrama de tiempo/distancia de un vehículo, estando dividido el recorrido total en varias secciones individuales y constituyendo i el índice de marcha para las secciones individuales. N se refiere al número necesario de secciones para un cálculo previo. Los tiempos de paso más tardíos respectivos están indicados con triángulos. Además, una ventana de tiempo está indicada a título de ejemplo. La ventana de tiempo se utiliza para determinar en qué tiempo de paso más temprano y más tardío va a pasar el vehículo por una sección específica.

Según la invención, el cálculo de la optimización se lleva a cabo repetidamente durante el viaje, por lo que para condiciones respectivamente actuales en cada repetición, únicamente se tiene en cuenta una sección limitada de recorrido y no todo el recorrido.

Para largos recorridos con tráfico de larga distancia es inútil calcular un modo de funcionamiento óptimo de antemano hasta la siguiente parada de destino, dado que un cambio imprevisto a corto plazo en la secuencia de funcionamiento, cuya probabilidad de incidencia aumenta con la longitud creciente de recorrido, ya necesitaría un nuevo cálculo. Por esta razón, según la invención se propone tener en cuenta en el cálculo únicamente una zona limitada del recorrido en cada caso. Las especificaciones para el tiempo final en el que esta zona de recorrido debe haberse pasado pueden derivarse de la inclusión de las reservas de tiempo. El cálculo se repite cíclicamente durante el viaje, por lo que la zona del recorrido en consideración se mueve junto con el vehículo.

La única figura ilustra el esquema básico del método. Aunque el vehículo está situado en la sección i, se utiliza un control óptimo previamente determinado, habiendo considerado la zona desde i hasta i+n para determinar este control óptimo, es decir, n corresponde al número de secciones para un cálculo previo. Aunque el vehículo está situado en la sección i, se realiza un nuevo cálculo para condiciones actuales, considerándose ahora la zona desde i+l hasta i+n+l. Cuando el vehículo llega a la sección i+l, la operación continúa con los resultados de este nuevo cálculo. Este proceso se repite cíclicamente. En cada cálculo anterior, se considera una zona de n secciones, implementándose en cada caso sólo los resultados para la primera sección, dado que posteriormente existe un nuevo cálculo anterior (para la siguiente sección). Únicamente cuando existen menos de n secciones entre el vehículo y la estación de destino, se lleva a cabo la optimización sobre el recorrido total restante.

Los algoritmos de optimización que son apropiados para el método propuesto se conocen de Papageorgiou: Optimierung, capítulos 10, 19 y en particular 20, Oldenbourg Verlag, 1996.

Claims (3)

1. Método para optimizar el consumo de energía de un vehículo, utilizando reservas de tiempo, previstas en un horario, de modo que se proporcionan las siguientes etapas:

dividir un recorrido total a recorrer entre una estación de salida y la siguiente estación de destino en varias secciones;

asignar una cierta reserva de tiempo a cada sección;

mientras el vehículo está en una sección i, determinar un control óptimo utilizando un algoritmo de optimización, de modo que para determinar este control óptimo sólo se tiene en cuenta un recorrido limitado de un número n predefinido de secciones para optimizar el consumo de energía;

controlar el vehículo utilizando los resultados de optimización; y

repetir cíclicamente el cálculo de optimización durante el viaje, de modo que el recorrido limitado observado se actualiza según el movimiento del vehículo.

2. Método para optimizar el consumo de energía según la reivindicación 1, de modo que para determinar el control óptimo, mientras el vehículo está en una sección i, se tiene en cuenta el recorrido limitado desde i+1 hasta i+n+1 en un nuevo cálculo; y de modo que para controlar el vehículo en la sección i+1 se utilizan los resultados del nuevo cálculo.

3. Método para optimizar el consumo de energía según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, de modo que únicamente se efectúa una optimización sobre el recorrido restante total si entre el vehículo y la estación de destino quedan menos de n secciones.