DE4230061C2 - Verfahren zur Prognose des Laufverhaltens von Wagen in einem Richtungsgleis und Anwendung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Prognose des Laufverhaltens von Wagen in einem Richtungsgleis und Anwendung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prognose des
Laufverhaltens von Wagen in einem Richtungsgleis, bei dem
unter bekannten äußeren Bedingungen die Rollwiderstände
der einzelnen Wagen ermittelt werden, und die Anwendung
dieses Verfahrens.
Bei einem derartigen bekannten Verfahren (DE-OS 22 46 306)
erfolgt eine Messung der Laufeigenschaften (zum Beispiel Roll
widerstände) der Wagen mittels einer Geschwindigkeitsmeß
anordnung. Die von dieser Meßanordnung gewonnene Infor
mation wird einem Elektronenrechner zur Weiterverarbeitung
zugeführt. Der Elektronenrechner berechnet die von einer
Gleisbremse für den betreffenen Wagen einzustellende Soll
auslaufgeschwindigkeit derart, daß der Wagen mit einer vor
gegebenen Auflaufgeschwindigkeit im zur Zugzusammenstel
lung vorgesehenen Richtungsgleis eintrifft.
Durch Messungen lassen sich zwar die Rollwiderstände der
einzelnen Wagen bei vorgegebenen äußeren Bedingungen be
stimmen, jedoch läßt sich aus diesen individuellen Meß
werten keine das Laufverhalten des Wagenparks (Grund
gesamtheit) allgemein beschreibende Verteilungsfunkion
herleiten. Daher liegen bei den Betreibern von Rangier
anlagen keine - insbesondere im Hinblick auf sich ändernde
äußere Bedingungen (zum Beispiel jahreszeitabhängige Temperaturen
und Luftfeuchtigkeiten) - gesicherten statistischen An
gaben über das Laufverhalten des Wagenparks vor. Außerdem
ist mit einmaligen Messungen ein Driftverhalten der
Laufeigenschaften des Wagenparks nicht erfaßbar.
Bei dem bekannten Verfahren tritt die vorgenannte Proble
matik in den Hintergrund, weil über fest installierte
Rollwiderstandsmeßeinrichtungen bei jeder Zugzusammenstel
lung jeweils wagenspezifische Meßwerte aufgenommen
werden. Dies erfordert einen hohen meßtechnischen Aufwand;
die sich anschließende rechnergestützte Verarbeitung der
gewonnenen Meßwerte wirkt sich geschwindigkeitsmindernd
auf das bekannte Verfahren aus und läßt längerfristige
Prognosen nicht zu.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zur Prognose des Laufverhaltens von Wagen in einem
Richtungsgleis zu schaffen, das mit äußerst geringem
anlagentechnischen Aufwand unter den jeweils aktuell
gegebenen äußeren Bedingungen eine zuverlässige Prognose
der statistisch zu erwartenden Verteilung der Wagen in
dem Richtungsgleis ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Summenhäufigkeiten der Rollwiderstände bestimmt werden,
daß zur Bildung einer linearen Funktion zwischen den Roll
widerständen und den Summenhäufigkeiten die Werte der
Rollwiderstände logarithmiert werden, während auf die
zugeordneten Summenhäufigkeiten das Gauß'sche Wahrschein
lichkeitsintegral angewendet wird, daß der Einfluß einer
Änderung mindestens einer äußeren Bedingung auf die
lineare Funktion bestimmt wird und daß unter Berück
sichtigung der aktuell gegebenen mindestens einen
äußeren Bedingung die statistisch zu erwartende Vertei
lung der Wagen auf dem Richtungsgleis abgeschätzt wird.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde,
daß eine logarthmische Darstellung bzw. Bewertung der
Rollwiderstände und eine mit dem Gauß'schen Wahrschein
lichkeitsintegral
dargestellte bzw. bewertete Summenhäufigkeit eine
lineare Funktion zwischen den Rollwiderständen und deren
Summenhäufigkeiten liefert. Erst ein derartiger linearer
funktioneller Zusammenhang erlaubt in vorteilhafter Weise
eine einfache Beschreibungs- und Speichermöglichkeit,
beispielsweise in Form einer Geradengleichung. Das er
findungsgemäße Verfahren nutzt so einen funktionellen
Zusammenhang (Verteilungsfunktion der Grundgesamtheit),
der äußerst schnell ausgewertet werden kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß eine Änderung äußerer Be
dingungen auf den Funktionstyp keinen Einfluß hat
(der funktionelle Zusammenhang ist weiterhin linear und
zum Beispiel als Gerade darstellbar); lediglich die Steigung und/
oder der Achsenabschnitt der Funktion variieren mit ge
änderten äußeren Bedingungen. Die Gerade wird leicht mit
bekannten Verfahren der Statistik auf zum Beispiel zeichneri
schen Wegen gefunden, indem für eine vorliegende Statistik
mehrere Punkte in ein Diagramm eingetragen werden. Das
Ergebnis ist diejenige Gerade, die ähnlich einer linearen
Regressionsgeraden die eingetragenen Punkte am besten
annähert.
Die jeweilige Funktion läßt sich mathematisch einfach
mittels Koeffizienten beschreiben, so daß eine hinreichend
genaue Prognose der statistisch zu erwartenden Verteilung
der Wagen im Richtungsgleis möglich ist, ohne daß be
triebsbegleitende Messungen oder ein aufwendiges Suchen
in vorab abgelegten Tabellen erforderlich sind.
In diesem Zusammenhang sehen vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass der Einfluss der Tem
peratur und/oder der Luftfeuchtigkeit, insbesondere als Nässe
oder Niederschlag auf der Schiene, auf den Verlauf der linea
ren Funktion bestimmt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind in den Unteransprüchen 4 bis 7 angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand einer
Anwendung des Verfahrens noch einmal veranschaulicht werden.
Aufgrund unterschiedlicher Laufeigenschaften (Rollwider
stände) der Wagen eines Wagenparks bei ihrem Lauf auf dem
Richtungsgleis hat sich in der Praxis eine verhältnismäßig
geringe Wahrscheinlichkeit dafür gezeigt, dass ein Wagen sein
Laufziel erreicht. Bei einer gewünschten Wagen-Laufweite von
zum Beispiel 600 m (Laufziel) dürfte in der Praxis der Rollwider
stand höchstens circa 1,5‰ betragen. (Die verwendete Einheit
‰ bedeutet die wirkende hemmende Kraft bezogen auf die
Eigengewichtskraft des Wagens). In üblichen Wagenparks weisen
aber nur wenige (zum Beispiel 10%) der Wagen einen derartigen Roll
widerstand auf; daher bleiben circa 90% der Wagen vor Errei
chen des Laufziels stehen. Üblicherweise haben die Wagen im
Mittel einen Rollwiderstand von 2-3‰. Die Wagen müssen
daher gegebenenfalls mehrfach durch Räumen mittels einer Beidrück- oder
Räumlokomotive aus dem Sammelbereich in den Laufzielbereich
verschoben werden.
Da die Räumlokomotive möglichst optimal genutzt werden soll,
besteht ein erheblicher Bedarf an einem in Abhängigkeit von
der Länge des Richtungsgleises und des Wagenparks optimierten
Räumweg (Räumhub) für die Räumlokomotive.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich vorteilhaft zum
Bestimmen eines optimalen Räumhubs für eine kuppelreife
Füllung eines Richtungsgleises einer Ablaufanlage mit
Laufzielbremsung anwenden, wobei unter Berücksichtigung
der äußeren Bedingungen die zu erwartende statistische
Verteilung der Wagen im Richtungsgleis abgeschätzt
wird, wobei aus dieser Abschätzung eine mittlere zu er
wartende Laufweite ermittelt wird und wobei der Räum
hub annähernd der mittleren zu erwartenden Laufwei
te entsprechend bemessen wird. In Kenntnis der gemessenen
Rollwiderstände läßt sich nämlich in für sich bekannter
Weise (Eisenbahntechnische Rundschau, 36, 1987 S. 582)
die Summenhäufigkeit der zu erwartenden Laufweiten in das
Richtungsgleis abschätzen. In vorteilhafter Weise lassen
sich erfindungsgemäß unter Ausnutzung des gebildeten
linearen Zusammenhangs zwischen den Rollwiderständen und
deren Summenhäufigkeiten dabei die Einflüsse der genannten
äußeren Bedingungen berücksichtigen. Der Räumweg wird also
in vorteilhafter Weise unmittelbar aus der einfach auszu
wertenden linearen Funktion zwischen den Rollwiderständen
und deren Summenhäufigkeiten bzw. den daraus ableitbaren
mittleren zu erwartenden Laufweiten gewonnen. Damit kann
für die Räumlokomotive ein annähernd optimaler Räumhub
vorgegeben werden, nach dessen Abfahrt die Räumlokomotive
bereits umkehren und sich anderen Räumaufgaben zuwenden
kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anwendung des er
findungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß die er
mittelte Laufweite mit einem der Wagenbelastung, einem
der Anzahl der gemeinsam in das Richtungsgleis zu
laufenden Wagen (Wagengruppe) und/oder mit einem den
ermittelten Windverhältnissen entsprechenden Korrektur
faktor bewertet wird. Damit kann der für die Räum
lokomotive vorgesehene optimierte Räumweg vorzugsweise
automatisch an die jeweiligen äußeren Gegebenheiten,
insbesondere an die Witterungseinflüsse, angepaßt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend
anhand einer Zeichnung näher erläutert; es zeigen
Fig. 1 schematisch einen Ablauf des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
Fig. 2 ermittelte lineare funktionelle Zusammenhänge
zwischen Rollwiderständen und Summenhäufigkeiten,
Fig. 3 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
kuppelreifen Füllung eines Richtungsgleises und
Fig. 4 Summenhäufigkeiten von Laufweiten in einem
Richtungsgleis.
Gemäß Fig. 1 werden in einem ersten Verfahrensschritt 1
bei bekannten äußeren Bedingungen (zum Beispiel bei einer Tempe
ratur T = T1) zunächst die Rollwiderstände WR der
einzelnen Wagen eines Wagenparks bestimmt.
In einem weiteren
Verfahrensschritt 2 wird in an sich bekannter Weise
die Summenhäufigkeit SH der gemessenen Roll
widerstände WR bestimmt. In anschließenden Verfahrens
schritten 3 und 4 werden die Werte der Rollwiderstände WR
logarithmiert, während auf die Summenhäufigkeiten SH das
Gauß'sche Wahrscheinlichkeitsintegral
angewendet wird. Der sich dadurch ergebe
ne lineare funktionelle Zusammenhang (lineare Funktion)
ist zur Auswertung direkt auf einer Anzeigeeinheit dar
stellbar oder auf einem Drucker ausgebbar (Verfahrens
schritt 5).
Fig. 2 zeigt in detaillierter Darstellung aus der Summen
häufigkeit (in %) der Rollwiderstände gewonnene Funktionen
für verschiedene Wagenparks (DR 1985 und SBB 1981) bei 20°
C und bei -10°C für den Wagenpark DR 1985. Die Summenhäu
figkeitswerte der (logarithmisch aufgetragenen) Rollwider
stände WR (in ‰) liegen jeweils annähernd im Verlauf
einer Geraden, so daß sich der lineare funktionelle Zu
sammenhang äußerst einfach durch mathematische Koeffi
zienten oder eine Geradengleichung beschreiben läßt.
Die gezeigten Geraden werden leicht mit bekannten Ver
fahren, beispielsweise auf zeichnerischem Weg, gefunden,
indem für eine vorliegende Statistik mehrere Punkte in das
Diagramm gemäß Fig. 2 eingetragen werden. Das Ergebnis
ist in derjenigen Geraden zu sehen, die ähnlich einer li
nearen Regressionsgeraden die eingetragenen Punkte am
besten annähert. Die statistisch besonders aussagekräfti
gen Größen Mittelwert µ und Standardabweichung τ können
aus den Schnittpunkten der Geraden leicht ermittelt
werden. µ wird am Schnittpunkt der Geraden mit der 50
%-Linie, die Differenz (µ - τ) am Schnittpunkt der Gera
den mit der 16%-Linie (statistische Sicherheit (S)) und
die Summe (µ + τ) am Schnittpunkt der Geraden mit der 84%-
Linie (S) abgelesen.
Aus dem in Fig. 2 gezeigten Verhältnissen läßt sich
ableiten, daß und in welchem Umfang die Temperatur als
äußere Einflußgröße die Summenhäufigkeiten der Roll
widerstände beeinflußt. So weisen bei Temperaturen von circa
20°C 50% des Wagenparks DR 1985 einen Rollwiderstand von
2‰ auf, während bei -10°C eine 50%ige Summenhäufig
keit für circa 3,1‰ Rollwiderstand zu erkennen ist.
Diese Zusammenhänge sind in dem Verfahrensschritt 6 gemäß
Fig. 1 dargestellt, wobei die ermittelte lineare Funktion
in Form einer Geradengleichung
H = mx + b(T)
mit einem temperaturabhängigen Parameter b(T) darge
stellt ist. Dies symbolisiert den im Zusammenhang mit
Fig. 2 dargestellten Einfluß der Temperatur T auf den
Achsenabschnitt, während die Steigung der Geraden gemäß
Fig. 2 unverändert ist. Selbstverständlich können an
stelle oder neben der Temperatur auch weitere Einfluß
größen, beispielsweise die Luftfeuchtigkeit, in ent
sprechender Weise berücksichtigt werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt 7 wird die aktuelle
Temperatur T2 gemessen und dementsprechend eine Bewer
tung des linearen Zusammenhangs
H' = mx + b(T2)
vorgenommen. Ausgehend von den auf diese Weise ermittelten
aktuellen gegebenen äußeren Bedingungen (Temperatur) wird
ein linearer funktioneller Zusammenhang generiert, mit dem
die zu erwartende Verteilung der Wagen auf dem Richtungs
gleis vorherbestimmt wird. Dazu wird, wenn die Temperatur
T2 beispielsweise 10°C beträgt, in entsprechender Inter
polation der Geraden gemäß Fig. 2 eine Hilfsgerade
erzeugt, mittels derer bei dieser Temperatur die einzelnen
Summenhäufigkeiten für die jeweiligen Rollwiderstände
ermittelbar sind. In Kenntnis der einzelnen Rollwider
stände können durch Erfahrungswerte oder bekannte Ab
schätzungsformeln
die Summenhäufigkeiten der rollwider
standsabhängigen Laufweiten abgeschätzt werden.
Fig. 3 illustriert die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Bestimmen eines optimalen Räumhubs BH für
eine kuppelreife Füllung eines Richtungsgleises RG mit einer
Länge von 800 m. Das Richtungsgleis RG ist Teil einer Ablauf
anlage mit Laufzielbremsung;
Bei Ablaufanlagen mit Laufzielbremsung werden die Wagen durch
entsprechend gesteuerte Gleisbremsen derart abgebremst, dass
sie ihr Laufziel mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit er
reichen. Um eine kuppelfreie Füllung im Zielbereich Z des
Richtungsgleises RG zu gewährleisten, ist eine Räumlokomotive
RL vorgesehen, die einen vorgegebenen Räumhub BH zurücklegend
zwischenzeitlich in das Richtungsgleis RG eingelaufene Wagen
W zusammendrückt. In Abhängigkeit von der Länge des Rich
tungsgleises RG und des Laufverhaltens des Wagenparks ist es
wünschenswert, einen auf die zu erwartende mittlere Laufweite
LW der einlaufenden Wagen W hin optimierten Raumhub BH vor
zugeben, so dass die Räumlokomotive RL optimal genutzt werden
kann, da in der Regel in jeder Rangieranlage nur eine Räumlo
komotive vorhanden ist.
Die Räumlokomotive RL sorgt für die Räumung des Abschnittes,
der für die Laufzeitbremsung voll genutzt werden kann. Unter
Berücksichtigung der äußeren Bedingungen (vergleiche Fig. 1 und
2) wird die zu erwartende statistische Verteilung der einge
laufenen Wagen W abgeschätzt. Dies basiert auf den gemessenen
Rollwiderständen und deren Summehäufigkeiten nach Bildung der
linearen Funktion (Fig. 2). In Kenntnis dieser Funktion wird
zum Beispiel unter Berücksichtigung der Temperatur T die jeweils zu
erwartende Laufweite für jeden Wagen oder für einen repräsen
tativen Teil des Wagenparks nach bekannter Formel abgeschätzt
und deren Summenhäufigkeiten gebildet.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann so der
Einfluss der auf die Schienen und Lager der Wagen
einwirkenden Außentemperatur berücksichtigt werden. In
entsprechender Weise könnte auch eine bei dem Wagenpark
beobachtete Drift der Rollwiderstände kompensiert werden.
Das Ergebnis einer solchen Abschätzung mit und ohne Ein
wirkung einer weiteren äußeren Bedingung (Gegenwind) ist
in Fig. 4 dargestellt. Bei einer Summenhäufigkeit von
50% wird ohne Windeinfluß eine mittlere Laufweite LW von
circa 320 m abgeschätzt. Der Räumhub BH bei diesen Ver
hältnissen wird annähernd der mittleren zu erwartenden
Laufweite LW von 320 m entsprechend bemessen, so daß für
die Räumlokomotive RL ein Räumhub von (vorzugsweise höch
stens) 320 m vorgeschlagen wird. Bei einem äußeren Einfluß
(Gegenwind von circa 3 m/s) verschieben sich die linearen
Funktionen gemäß Fig. 2 derart, daß mittlere Laufweiten
LW von nur circa 270 m (Fig. 4) für 50% des Wagenparks zu
erwarten sind. Daher sollte der Räumhub BH für die Räum
lokomotive RL in diesem Fall auf (vorzugsweise höchstens)
circa 270 m bemessen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine einfache
Funktion (Geradengleichung) zur Beschreibung der Grundge
samtheit eines Wagenparks zur Verfügung, mit der insbe
sondere optimale Räumhübe bestimmt werden können.
Claims (7)
1. Verfahren zur Prognose des Laufverhaltens von Wagen (W)
in einem Richtungsgleis (RG)
- - bei dem unter bekannten äußeren Bedingungen (T) die Roll widerstände (WR) der einzelnen Wagen (W) ermittelt werden,
- - daß die Summenhäufigkeiten (SH) der Rollwiderstände (WR) bestimmt werden,
- - daß zur Bildung einer linearen Funktion (H) zwischen den Rollwiderständen (WR) und den Summenhäufigkeiten (SH) die Werte der Rollwiderstände (WR) logarithmiert werden, während auf die zugeordneten Summenhäufigkeiten (SH) das Gauß'sche Wahrscheinlichkeitsintegral (Φ) angewendet wird,
- - daß der Einfluß einer Änderung mindestens einer äußeren Bedingung (T) auf die lineare Funktion (H') bestimmt wird und
- - daß unter Berücksichtigung der aktuell gegebenen min destens einen äußeren Bedingung (T) die statistisch zu erwartende Verteilung der Wagen (W) auf dem Richtungs gleis (RG) abgeschätzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einfluß der Temperatur (T) auf den Verlauf der
linearen Funktion (H) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Einfluß der Luftfeuchtigkeit auf den Verlauf der line
aren Funktion (H) bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
unter Heranziehung der abgeschätzten Verteilung der Wagen im
Richtungsgleis eine mittlere zu erwartende Laufweite (LW) der
Wagen ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ermittelte Laufweite (LW) mit einem der Wagenbeladung
entsprechenden Korrekturfaktor bewertet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ermittelte Laufweite (LW) mit einem der Anzahl gemeinsam
auf das Richtungsgleis (RG) zulaufender Wagen (W) entspre
chenden Korrekturfaktor bewertet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ermittelte Laufweite (LW) mit einem den ermittelten Wind
verhältnissen entsprechenden Korrekturfaktor bewertet wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924230061 DE4230061C2 (de) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | Verfahren zur Prognose des Laufverhaltens von Wagen in einem Richtungsgleis und Anwendung des Verfahrens |
CH182793A CH687014A5 (de) | 1992-09-07 | 1993-06-21 | Verfahren zur Prognose des Laufverhaltens von Wagen in einem Richtungsgleis und Anwendung des Verfahrens. |
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Publications (2)
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DE4230061A1 DE4230061A1 (de) | 1994-03-10 |
DE4230061C2 true DE4230061C2 (de) | 2001-05-10 |
Family
ID=6467538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19924230061 Expired - Fee Related DE4230061C2 (de) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | Verfahren zur Prognose des Laufverhaltens von Wagen in einem Richtungsgleis und Anwendung des Verfahrens |
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CH (1) | CH687014A5 (de) |
DE (1) | DE4230061C2 (de) |
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DE19620357C1 (de) * | 1996-05-13 | 1997-11-20 | Siemens Ag | Verfahren zur Erzeugung einer Beidrückempfehlung für die Steuerung einer Beidrückeinrichtung |
DE19648645C1 (de) * | 1996-11-18 | 1998-01-02 | Siemens Ag | Verfahren zum Vorgeben der Beidrückweite |
DE19718391A1 (de) * | 1997-04-30 | 1998-11-05 | Sick Ag | Verfahren zum Betrieb eines opto-elektronischen Sensors |
Citations (1)
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DE2246306A1 (de) * | 1971-09-23 | 1973-03-29 | Southern Pacific Transport Co | Verfahren und einrichtung zur steuerung der geschwindigkeit eines eisenbahnwagens in einem gefaelle-rangierbahnhof |
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1992
- 1992-09-07 DE DE19924230061 patent/DE4230061C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-06-21 CH CH182793A patent/CH687014A5/de not_active IP Right Cessation
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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CH687014A5 (de) | 1996-08-30 |
DE4230061A1 (de) | 1994-03-10 |
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