DD266539A1 - Verfahren zur energieoptimalen steuerung von spurgebundenen elektrisch angetriebenen fahrzeugen mit nutzbremse - Google Patents
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Abstract
Fuer spurgebundene, elektrisch angetriebene Fahrzeuge mit Nutzbremse ist eine maximale Einsparung an Elektroenergie durch Ermittlung einer energieoptimalen Steuerung zu vorgegebener Fahrzeit zwischen zwei Planhalten zu erzielen. Die energieoptimale Steuerung wird eindeutig beschrieben durch die zeitliche Abfolge der Bewegungsphasen Anfahrt mit maximaler Zugkraft, Beharrungsfahrt, Auslauf, Bremsen mit maximal zulaessiger Bremskraft und die Angabe der vom Wirkungsgrad der Antriebsphase und vom Wirkungsgrad der Energierueckspeisung abhaengigen Groessen Beharrungsgeschwindigkeit, Beharrungslaenge und Bremseinsatzpunkt. Das erfindungsgemaesse Verfahren realisiert eine Senkung des Gesamtverbrauchs an Elektroenergie fuer die Zugfahrt. Fig. 3
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung einer energiesparenden Fahrwolse bei der Elektrotraktion mit elektrischen Triebfahrzeugen, bei denon die Nutzbremsung angewendet wird.
Bekanntlich (DD B 60 L 16/20, WP-Nr. 129761) wurden die beim Nahverkehr für eine energiesparende Fahrweise erforderlichen Umschaltungen bei großen Fahrzeitreserven von Beschleunigungen im Auslauf geschwindigkeitsabhängig, bei kleinen Fahrzeitreserven von Beharrungsfahrt in Auslauf wegabhängig sowie der jeweils zugehörige Bremseinsatzpunkt unter der Voraussetzung der Fahrplaneinhaltung wegabhängig vorausberechnet und vorprogrammiert, so daß bei Einhaltung der Schaltvorschrift nicht vermeidbare, jedoch hinreichend kleine Abweichungen des Fahrverlaufes ausgeglichen worden. Diese Umschaltungen sind vor bzw. zum Zeitpunkt dos Fahrbeginns von der Steuereinrichtung bereitzustellen, wobei bei vorgegebenen konstanten Äufenthaltszoiten je Bahnhof eine ortsabh" ,lglge (zeitfesto Programmauswahl) und boi variablen Aufenthaltszeiten eine zeit- und ortsabhängige Programmauswahl (zoltvariable Programmauswahl) zu realisieren ist. Die Reihenfolge der Schalthandlungen ist von den im Nahverkehr bekannten energiesparenden Fahrweisen abhängig, so daß die vier Steuerregime
— Anfahrt
— ggf. Beharrungsfahrt entlang der Höchstgeschwindigkeit
— Auslauf
— Bremsen
notwendigerweise nacheinander abzuarbeiten sind.
Über eine Logikschaltung erfolgt die Unterscheidung zwischen geschwindigkeits- oder wegabhängiger Umschaltung in das Fahrregime Auoiauf. Die entweder über den Zwischenspeicher oder direkt durch die Speicheranordnung bereitgestellte Information (In Form einer Vorgabe der Beharrungsgeschwindlgkoit VBEM bzw. des Beharrungsweges SBEH und des Bremseinsatzpunktes Sbr) über das aktuell zu realisierende Fahrregime kann sowohl über eine digit Je Anzeigeeinrichtung an den Triebfahrzeugführer ausgegeben und dieser realisiert die eigentliche Zugfahrt, als auclt unmittelbar an eine selbsttätige Steuereinrichtung übarnnhen werden, so daß dieser mit Hilfe der Anzeige Im wesentlichen nur eine Kontrollfunktlon ausübt. Der Nachteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß die veränderten energetischen Bedingung, ι bei Anwendung dei· Nutzbremsung (Möglichkeit der Rückspeisung elektrischer Energie an das Netz während des Bremsvorganges) nicht berücksichtigt weiden und dieses Verfahren somit nicht in der Lage ist, für elektris'he Triebfahrzeuge mit Nutzbremse eine energiooptimalü Fahrweise zu bestimmen.
An anderer Stolle (DE B60 L 7/12, Nr. 34 28118 A1) wird eine Nutzbremse für einen Gleichstrom-Fahrmotor schaltungstechnisch beschrieben, bei der der Anker, eine Drossel, ein Netz-Thyristorsteller und eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem lösbaren Thyristorsteller in Serie an das Netz anschaltbar sind. Im oberen Drehzahlbereich, in dem die erzeugte Motorspannung größer odor gleich der Netzspannung ist, werden der Ankerstrom-Thyristorsteller und der Netz-Thyristorsteller wechselweise gegensinnig geöffnet und geschlossen. Dabei kann die gesamte kinetische Energie des Fahrzeuges weitgehend verlustfrei an das Netz zurückgespeist werden.
Der Nachteil besteht darin, daß auf die Möglichkeit einer weiteren Einsparung von elektrischer Energie mittels Anwendung einer energiesparenden Fahrweise nicht eingegangen wird. Weiterhin liefert die Anwendung der Optimierungstheorie auf die Betriebsabläufe von modernen Schnellbahnen (nach K. H. Kraft und E. Schnieder: „Optimale Trajektorien im spurgebundenen Schnellverkehr", Regelungstechnik 1981, H.4, S.,11-119) optimale Trajektorien für planmäßigen und gestörten Betrieb. Für zeitoptimale und energieoptimale Fahrweisen werden mit Hilfe des Maximumprinzips und unter Beachtung beschränkter Steuer- und Zustandsgrößen die zugehörigen Algorithmen entwickelt. Aus der Berücksichtigung verschiedener Bremssysteme geht hervor, welche Energieersparnis unter welchen Bedingungen durch eine ideale Nutzbremsung erreicht wird. Für nichtplanmäßige Betriebsfälle mit veränderlichen Zielkoordinaten liefert die Optimierungstheorie nach Euler-Lagrange günstige Fahrverläufe, die sich durch ein adaptives Regelsystem verwirklichen lassen.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in einer unzulässigen Idealisierung von fahrzeugtechnischen Parametern, in deren Ergebnis Fahrwelsen (Trajaktorien) ermittelt werden, die sich in der Praxis als nicht energieoptlnia1 f weisen.
Ziel der Erfindung 1st es, bei vorgegebener Fahrzeit zwischen zwei Planhalten eine enerQiooptlmale Fahrwelse zu ermitteln und damit eine Einsparung an elektrischer Energie zu ermöglichen.
* Die Ursache eines höheren Energieverbrauchs bei bisher bekannten technischen Lösungen besteht in der unberechtigten Idealisierung des Fahrzeugsystems, in dem sowohl der Energieverbrauch in der Antriebsphase als auch die Rückspeisung während der Bremsphase in der Zeiteinheit als nur von der Kraft und der Geschwindigkeit abhängig angesehen werden:
E = / F(t)V(t)dt O
Das zu lösende Problem besteht darin, unter Berücksichtigung der Wirkungsgradverhältnisse während des Antriebs und bei der Rückspeisung eine Steuerung zu realisieren, die zur Einsparung von Elektroenergie führt.
Erfindungsgemäß wird bei Beachten der Abhängigkeit des Gesamtenergieverbrauchs vom Antriebswirkungsgrad γ)αν und des Rückspeisungswirkungsgrades i"|huck 'n der Form
1T 1 1
E = ~/ (I— - HflucKiifiO: + (— + r|RücK)F(t)]V(t)dt 2 Q Παν Παν
ein energieoptimales Fahrregime in der zeltlichen Abfolge der Bewegungsphasen -> Anfahrt mit maximaler Zugkraft
-> Beharrungsfahrt mit V = const.
-> Auslauf
-> Bremsen mit maximal zulässiger Bremskraft
mit von Παν und Hrock abhängigen Umschaltprodukten zwischen den Phasen für eine Fahrt zwischen zwei Planhalten ermittelt.
charakterisiert und neben den Wirkungsgradverhältnissen von der vorgegebenen Fahrzeit zwischen den Planhalten funktional abhängig. Sie werden durch Darstellung des Zugmodells unter Berücksichtigung fahrdynamischer Gesetzmäßigkeiten für jeden
-» Anfahrt
-> Boharrungsfahrt
-> Auslauf
-* Bremsen
realisiert, ist bei vorgegebener Fahrzeit eindeutig durch die Größnngeschwlndigkelt der Beharrungsfahrt Vreh> Wegpunkt SSeh
des Übergangs von der Phase Beharrung zur Phase Auslauf (Beharrungslänge) und Bremseinsatzpunkt SBr bestimmt.
durch den Fahrplan vorgegebene Fahrzeit, sind darüber hinaus aber durch unterschiedliche Beharrungsgeschwindigkeiten Veen*
gekennzeichnet. Den Zusammenhang zwischen Auslauf länge AL bei energieoptimaler Fahrt und dem Produkt aus
(ti. Παν. Haue*)-und SBR(t|, Παν. Πηϋεκ.) und somit die Festlegung der optimalen Auslauf lange AL für jeden Abschnitt mit konstanter zulässiger Höchstgeschwindigkeit Vmix. Die zu berücksichtigende Fanrzeit t\ wird nach bekannten Verfahren zur Ermittlung energieoptimaler Teilftihfeiten bei Vorliegen mehrerer, verschiedener Höchstgeschwindigkeitsbegrenzungen bzw. zur
werden abschnittsweise die optimale Beharrungsgeschwindigkeit VBeh> die optimale Beharrungslänge S0Eh und der
automatische Zugsteuerung verarbeitet werden oder durch den Triebfahrzeugführer ausgeführt werden.
Claims (2)
- Verfahren zur energieoptimalen Steuerung von spurgebundenen, elektrisch angetriebenen Fahrzeugen mit Nutzbremse, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander die Bewegungsphasen Anfahrt mit maximaler Zugkraft, Beharrungsfahrt mit ν = const., Auslauf und Bremsen mit maximal zulässiger Bremskraft ausgeführt werden und die eine derartige Fahrweise eindeutig festlegenden Größen Beharrungsgeschwindigkeit (Vbeh)« Large der Beharrungsfahrt (SBeh) und Bremseinsatzpunkt (Sbr) in Abhängigkeit von der Fahrzeit, dem Wirkungsgrad des Antriebs und dem Wirkungsgrad der Rückspeisung bestimmt werden und als Steuerbefehle, die zu energieoptimaler Fahrweise führen, einer Steuereinrichtung zur Weiterverarbeitung übermittelt werden.Hierzu
- 2 Seiten Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD87310760A DD266539A1 (de) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | Verfahren zur energieoptimalen steuerung von spurgebundenen elektrisch angetriebenen fahrzeugen mit nutzbremse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD87310760A DD266539A1 (de) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | Verfahren zur energieoptimalen steuerung von spurgebundenen elektrisch angetriebenen fahrzeugen mit nutzbremse |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD266539A1 true DD266539A1 (de) | 1989-04-05 |
Family
ID=5595329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD87310760A DD266539A1 (de) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | Verfahren zur energieoptimalen steuerung von spurgebundenen elektrisch angetriebenen fahrzeugen mit nutzbremse |
Country Status (1)
Country | Link |
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DD (1) | DD266539A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001008958A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energieoptimierung bei einem fahrzeug/zug mit mehreren antriebsanlagen |
WO2001008955A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energieoptimierung der fahrweise bei einem fahrzeug/zug unter verwendung der kinetischen energie |
WO2001008957A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energie- und zeitoptimierung der fahrweise bei einem fahrzeug/zug |
WO2001008959A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energieoptimierung bei einem fahrzeug/zug mit arbeitspunktabhängigem wirkungsgrad |
WO2001008956A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energieoptimierung der fahrweise bei einem fahrzeug/zug unter verwendung eines gleitenden optimierungshorizontes |
-
1987
- 1987-12-18 DD DD87310760A patent/DD266539A1/de not_active IP Right Cessation
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---|---|---|---|---|
WO2001008958A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energieoptimierung bei einem fahrzeug/zug mit mehreren antriebsanlagen |
WO2001008955A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energieoptimierung der fahrweise bei einem fahrzeug/zug unter verwendung der kinetischen energie |
WO2001008957A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energie- und zeitoptimierung der fahrweise bei einem fahrzeug/zug |
WO2001008959A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energieoptimierung bei einem fahrzeug/zug mit arbeitspunktabhängigem wirkungsgrad |
WO2001008956A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren zur energieoptimierung der fahrweise bei einem fahrzeug/zug unter verwendung eines gleitenden optimierungshorizontes |
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