Effiziente und sichere Zugdynamik
Projekt der Mobilitätsinitiative
Dieses Projekt untersucht die mathematischen, physikalischen, technischen und organisatorischen Bedingungen, die einen höheren Automatisierungsgrad im Eisenbahnverkehr erlauben. Das größte Problem ist die Variabilität und die unbekannten Werte in der Zugdynamik, insbesondere bei Güterzügen, die unterschiedliche Längen, Gewichte und Waggonzustände aufweisen und oft teilweise unbekannte Güter (mit teilweise unbekanntem Gewicht) befördern. Bei solchen Fahrzeugen ist die maximale Beschleunigung, die mit einer bestimmten Zugkraft (d. h. einem Fahrbefehl) erreicht werden kann, sowohl für die Beschleunigung als auch für die Fahrt und vor allem für das sichere Bremsen derzeit nicht bekannt. Dies führt zu einer konservativen Schätzung der Bremsrate und der dynamischen Leistung, was die Leistung sowohl auf der Ebene des einzelnen Zuges (langsameres Fahren) als auch auf der Ebene des Netzes (weniger Züge) verringert. Infolgedessen führt die Bewertung einer zunehmenden Automatisierung zu einem geringen Mehrwert. Dieses Projekt nutzt Daten und mathematische Modelle, um diese Herausforderung in drei Hauptschritten zu bewältigen.
Es werden neue Datenquellen untersucht (u. a. hochauflösende Positions- und Beschleunigungsmesser, Kraft- und Leistungssensoren), um die Entwicklung eines genauen physikalischen Modells zu erleichtern. Das numerische Modell wird in einer Mehrkörpersimulationsumgebung erstellt und weist eine parametrisierte Form auf, die eine Aktualisierung kritischer Parameter auf der Grundlage der verfügbaren Daten in einem stochastischen Rahmen ermöglicht.
Das aktualisierte physikalische Modell wird dann in einem prädiktiven Modus verwendet, um Garantien für die maximale/effektive Bremsung und Beschleunigung zu erhalten und so die derzeitigen Organisations- und Sicherheitsverfahren zu ergänzen.
Wir schlagen vor, ein neuartiges Kontrollregime zu entwickeln, das auf sichere Weise leistungsfähigere Trajektorien ermöglicht (schnelleres Fahren, späteres Bremsen, engeres Zusammenrücken). Es werden Fehlermargen ermittelt, um die vom Modell garantierte Sicherheit zu quantifizieren, die von der Modellierungsgenauigkeit abhängt. Wir planen, die sich daraus ergebende Leistung des Netzes mit der erwarteten Leistung menschlicher Fahrer unter den derzeitigen Regeln in simulierten oder realen Experimenten zu vergleichen.
