Virtuelles kuppeln und kooperativer Zugbetrieb: Simulation und Analyse
Das virtuelle Kuppeln von Zügen ist ein innovatives Konzept, das es ermöglicht, Züge in koordinierten virtuellen Kolonnen ohne physische Verbindung fahren zu lassen. Dabei kommen Zug-zu-Zug-Kommunikation, bordeigene Sensoren und fortschrittliche Steuerungssysteme zum Einsatz, um unabhängige Züge synchron mit relativ geringen Abständen zueinander zu bewegen und so die Streckenkapazität zu erhöhen. Dies ist der nächste große Fortschritt im Schienenverkehrsmanagement, der den Betrieb optimiert und gleichzeitig die Interoperabilität, Flexibilität und Robustheit der Zugfahrpläne erhöht.
Motivation
Die Verlagerung des Verkehrs von der Straße auf die Schiene in Europa führt zu einer hohen Auslastung des bestehenden Schienennetzes. Der Bau neuer Gleise ist kostspielig, ressourcenintensiv und hat erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt. Um den Kapazitätsbedarf nachhaltig zu decken, ist es stattdessen wichtig, die Nutzung der bestehenden Infrastruktur zu maximieren.
Das virtuelle Kuppeln bietet dafür eine Lösung, da es kürzere Zugabstände, dynamische Zugzusammenstellungen von Zugverbänden sowie kooperative Fahrstrategien ermöglicht. Diese Innovationen erhöhen die Streckenkapazität ohne zusätzliche Gleise, bieten eine größere betriebliche Flexibilität durch dynamisches An- und Abkoppeln, ermöglichen Energieeinsparungen durch koordinierte Manöver und verbessern die Zuverlässigkeit und Pünktlichkeit der Dienste.
Forschungsportfolio
Das VCTS-Simulationspaket ist ein vielseitiges Framework für die Modellierung und Analyse des virtuellen Kuppelns sowie von kooperativen Zugmanövern. Es unterstützt detaillierte Zuglängsdynamik, Steuerungsalgorithmen und Interaktionen zwischen mehreren Zügen und bietet eine Umgebung zum Testen zukunftsorientierter Eisenbahnkonzepte. Das VCTS-Simulationspaket ermöglicht eine anpassbare Modellierung von Zügen und Strecken, eine Szenario basierte Simulation, die Analyse der Interaktion zwischen mehreren Zügen und die Implementierung von "Virtual Coupling"-Steuerungsalgorithmen und Kommunikationsstrategien. Das Simulationsframework bietet auch eine Reihe von Metriken und Visualisierungen für eine eingehende Leistungsanalyse, die es den Benutzern ermöglicht, verschiedene Aspekte des Zugbetriebs auf unterschiedlichen Detailebenen zu untersuchen, was eine fundierte Entscheidungsfindung und die Identifizierung von Bereichen mit Verbesserungsbedarf erleichtert.
Projektreferenzen
- FP2-R2DATO eurail-fp2
- ProCo - Propulsion and Coupling | DLR Verkehr
- X2Rail3 - X2RAIL-3
Veröffentlichungen
- electronic library - Concept and Performance Analysis of Virtual Coupling for Railway Vehicles
- electronic library - Reasoning Functional Requirements for Virtually Coupled Train Sets: Communication
- electronic library - Virtually Coupled Train Sets – Concept, Challenges and Benefits – Part 1
- electronic library - Virtually Coupled Train Sets – Concept, Challenges and Benefits – Part 2
- electronic library - Virtually Coupled Trains Dynamics and Energy Efficiency: A Simulation-Based Analysis