Die optimale Steuerung der Fahrt von Zügen ist seit Jahren ein Feld aktiver Forschung. Das Ziel der Optimierung ist es, einen Zug so zu steuern, dass der Energieverbrauch minimiert wird und dass Nebenbedingungen bezüglich der Fahrzeit sowie physikalischer Beschränkungen eingehalten werden. Die meisten veröffentlichten Resultate basieren auf der analytischen Lösung des Optimalsteuerungsproblems für ein einfaches lineares Zugmodell und auf empirischen Erweiterungen. In diesem Beitrag wird ein detailliertes nichtlineares Zugmodell betrachtet. Die Optimierungsmethoden Sequentielle Quadratische Programmierung (SQP) und Diskrete Dynamische Programmierung (DDP) werden für die numerische Lösung des Problems evaluiert. Die Vorteile der Verwendung eines nichtlinearen Zugmodells und des Ersatzes von DDP in dieser Anwendung werden anhand von praktischen Beispielen diskutiert. Resultate des Testeinsatzes der Online-Optimierung in einem Entscheidungshilfesystem während der Fahrt von Zügen werden vorgestellt.
The optimal control of the driving of trains has been a field of active research for many years. The optimization objective is to drive a train so that the use of energy is minimized subject to time constraints and physical limitation. Most publish results are based on the analytical solution of the problem for a simple linear train model and on empirical extensions. In this paper we consider a more detailed non-linear train model. The methods of Sequential Quadratic Programming (SQP) und Discrete Dynamic Programming (DDP) are evaluated for the numerical solution of the non-linear optimal control problem. The advantages of the treatment as non-linear problem and of the use of DDP in this application are discussed on practical examples. Results obtained during the online application in a decision support system onboard of running trains are reported.
Optimal control of the driving of trains
Optimale Steuerung der Fahrweise von Zügen
Automatisierungstechnik - at ; 50 , 12 ; 606-613
2002
8 Seiten, 3 Bilder, 3 Tabellen, 19 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
dynamische Optimierung , dynamische Programmierung , dynamisches Verhalten , Eisenbahnfahrzeuglauftechnik , Energieverbrauch , Fahrzeit , linear quadratische Regelung , nichtlineare Regelung , Online-Betrieb , optimales Regelverfahren , Prozessoptimierung , quadratische Funktion , Regelungsmodell , Regelungstheorie , Schienenverkehr , Steuerungs- und Regelungsverfahren , Zugverkehr
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