Entwicklung von Algorithmen zur hochgenauen Abbildung des Bremsvorganges von Zügen in der Fahrtverlaufssimulation
Lars Müller
Die Fahrtverlaufssimulation stellt ein wichtiges Planungsfeld für den Eisenbahnbetrieb dar. Die Zuordnung von Geschwindigkeit, Ort und Zeit von Zugverbänden auf bestimmten Strecken bildet die Basis für unterschiedliche Planungsstadien wie die Angebotsplanung, die Umlaufplanung oder die Planung des Fahrplans und der Infrastruktur. Zur Berechnung von Fahrzeiten und den hieraus resultierenden Fahrplänen werden Programmsysteme eingesetzt, die die Fahrtverläufe unter vereinfachten Randbedingungen berechnen. Die Verfeinerung der Abbildung des Fahrtverlaufes durch die Entwicklung neuartiger Algorithmen stellt den Schwerpunkt dieser Arbeit dar. Hierfür wird eine detaillierte Betrachtung des Bremsvorganges aus rechentechnischer Sicht durchgeführt. Basierend auf diesen Analysen werden Algorithmen entwickelt, die die detaillierte Abbildung der Bremsvorgänge im Computer ermöglichen.
In der Arbeit werden die hierfür notwendigen Grundlagen behandelt und deren Einfluss auf den Bremsvorgang von Zügen wird herausgearbeitet. Es erfolgt die Analyse der wirkenden Bremskräfte und eine Schematisierung der Wirkungsweise verschiedener Bremssysteme. Mögliche Formen des Zusammenspiels und der Ansteuerung verschiedener Bremssysteme werden aufgezeigt. Abgeleitet aus diesen Erkenntnissen erfolgt die weiterführende Untersuchung möglicher Verfahren zur Abbildung des Fahrtverlaufs. Innerhalb dieser Verfahren werden verschiedene Berechnungsmodelle analysiert.
Basierend auf den Erkenntnissen werden neue, effektivere Bremsalgorithmen entwickelt und beschrieben. Die auf den Analysen aufbauenden, neu entwickelten Berechnungsverfahren werden anschließend hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit bewertet. Hierfür werden unterschiedliche Anwendungsfälle definiert und die Einflussfaktoren abstrahiert.
Abschließend erfolgen die Umsetzung der Algorithmen in einem Fahrdynamikprogramm und die Verifikation der entwickelten Rechenroutinen. Für alle anfangs definierten Randbedingungen werden Berechnungen durchgeführt, und der resultierende Fahrtverlauf wird hinsichtlich seiner Plausibilität der Ergebnisse bewertet.
