Projektbeschreibung
Durch die zunehmend steigenden Energiekosten und Vorgaben im Zuge der Erderwärmung wird die Erforschung neuartiger Antriebssysteme im Bereich der Verkehrstechnik immer wichtiger. Nicht nur in der Automobil-Industrie spielen hybride Antriebssysteme mit einer Kombination aus unterschiedlichen Energiespeichersystemen und Elektromotoren eine bedeutende Rolle. Solche Antriebsysteme sollen in Zukunft auch in der Bahntechnik Einzug finden. Zur Evaluierung dieser hybriden Antriebssysteme soll ein Schienenfahrzeug-Simulator entwickelt werden, welcher es ermöglicht die numerische Simulation interaktiv zu steuern und die Ergebnisdaten in Echtzeit zu analysieren. Für die interaktive Steuerung der Simulation werden externe Eingabegeräte wie z.B. ein Joystick in den Zugführerstand integriert. Zusätzlich zur eigentlichen Simulations-Umgebung wird eine hauseigene Monitoring- und Analyse-Anwendung entwickelt, die es erlaubt die Parameter der Simulation während der Ausführung durch Methoden der Informations-Visualisierung zu visualisieren als auch zu analysieren.
Abb.: NGT-Teststand
Zur Umsetzung des Vorhabens wird eine verteilte Software-Architektur eingesetzt. Der Kern der Simulations- und Analyseumgebung basiert auf drei verteilten Anwendungen welche die Daten über Netzwerkschnittstellen austauschen:
Simulationsanwendung: Um einen möglichst flexiblen Austausch der Simulation zu erlauben, wird der Schnittstellen Standard „Functional Mockup Interface (FMI)“ verwendet. Dabei können die Simulationen mit dem vom Ingenieur bevorzugten Modellierung-Werkzeug erstellt werden. Anschließend wird das Simulationsmodell als „Functional Mockup Unit (FMU)“ exportiert und in der eigens entwickelten Simulationsanwendung ausgeführt. Durch die standardisieren Schnittstellen ist es nun möglich die Simulation zur Laufzeit zu steuern. Abb.: NGT-Simulationsanwendung
Energie-Visualisierung: Entwicklung einer Anwendung zur graphische Aufbereitung der Simulationsdaten. Dabei werden Methoden und Techniken aus dem Bereich der Informations-Visualisierung eingesetzt. Ein Energie-Monitor stellt dem Benutzer die aktuellen Energieflüsse innerhalb des Schienenfahrzeugs graphisch dar und soll dabei helfen eine energieeffiziente Fahrweise zu fördern. Abb.: NGT-Energie-Visualisierung
Strecken-Visualisierung: Zur Visualisierung der Strecke wird eine kommerzielle 3D-Visualisierung eingesetzt. Diese soll dem Fahrer des Simulators ein möglichst immersiven Eindruck vermitteln. Abb.: NGT-Streckenvisualisierung
Aufgaben der DLR Simulations- und Softwaretechnik
Unsere Aufgabe ist die Entwicklung der Simulationsanwendung auf der Basis des FMI Standards. Des Weiteren wird die Anwendung für die Energie-Visualisierung sowie die dazu notwendige Kommunikationsschicht in unserer Einrichtung entwickelt. Zusammen mit den DLR Instituten „TS“ welches an der 3D Stecken Visualisierung und einem Zugsicherungssystem arbeitet sowie dem Institut „FK“ welches die Simulations-Modelle für hybride Antriebssysteme erstellt ergibt sich somit ein optimales Team um das benötigte Fachwissen abzudecken.
Projektpartner
DLR - Institute für Verkehrssystemtechnik
DLR - Institute für Fahrzeugkonzepte
Laufzeit
01.01.2015 – 31.12.2016