Optimierung von Fahrweisen und Betriebsstrategien von Schienenfahrzeugen mit SEnSOR
Der Betrieb von Schienenfahrzeugen ist in weiten Teilen noch geprägt von manueller Steuerung und konventionellen, regelbasierten Ansätzen. Durch optimierte Fahrweise und ein Energiemanagement, das spezifisch auf den Zugtyp angepasst ist, können der fahrzeugseitige Energiebedarf aber auch der Komponentenabnutzung auf dem Fahrzeug stark reduziert werden.
Motivation
Insbesondere bei alternativen Antrieben zur Abdeckung von oberleitungsfreien Abschnitten spielt der Energiebedarf im Bezug auf robuste Befahrbarkeit und flexible Reichweiten eine große Rolle. Durch eine ganzheitliche Optimierung des Betriebs - Fahrweise und Energiemanagement aufeinander abgestimmt - ergeben sich höhere Reichweiten (Wettbewerbsfähigkeit und robuster Betrieb), reduzierter Verschleiß und eine Kostenreduktion durch geringeren Verbrauch und höhere Lebensdauern.
Forschungsportfolio
SEnSOR (Smart Energy Speed Optimizer Rail) ist ein Algorithmus zur Bestimmung von optimierten Schienenfahrzeugtrajektorien. Er ermöglicht die gemeinsame numerische Optimierung der Fahrdynamik und des Energiemanagements hinsichtlich des Energieverbrauchs bzw. der Komponentenalterung. Dabei lassen sich sämtliche Antriebsstrangtypen modellieren, insbesondere auch hybride Formen. Beispiele sind oberleitungselektrische, batterieelektrische, Brennstoffzellen-Batterie-Hybride, dieselelektrische aber auch bimodale Antriebe. Die Optimierung erfolgt unter Berücksichtigung von detaillierten fahrzeugspezifischen Parametern, beispielsweise auch Komponentenkennfeldern und detaillierter Strecken- und Fahrplandaten.
Projektreferenzen
Veröffentlichungen
- electronic library - Optimization algorithm for minimizing railway energy consumption in hybrid powertrain architectures: A direct method approach using a novel two-dimensional efficiency map approximation
- electronic library - Applicability and development of a direct method algorithm for simultaneous optimization of trajectories and energy minimizing control for hybrid fuel cell railway vehicles
- electronic library - Optimization Model for Operation of Battery Multiple Units on Partly Electrified Railway Lines
- electronic library - Application and improvement of a direct method optimization approach for battery electric railway vehicle operation