Für die Untersuchungen stand eine dieselelektrische Lokomotive mit einer Fahrzeugmasse von 82 t und einer Dieselmotorenleistung von 2200 kW zur Verfügung. Betrachtet wurden Batterien und Supercaps. Die Simulationsumgebung ist so aufgebaut, dass in einem ersten Schritt für das konventionelle Fahrzeug die Solltrajektorie für die schnelle Fahrt bestimmt werden kann. Diese wird unter den Randbedingungen der maximalen Zugkraftausnutzung, der Einhaltung der Höchstgeschwindigkeit und einer konstanten Verzögerung in Bremsphasen gebildet. Für die Erstellung der Fahrtrajektorie wird das Verfahren der sukzessiven Approximation in Kombination mit der Anwendung von Fahrregimen genutzt. Dabei werden auf die schnellste Fahrt zusätzliche Restriktionen angewendet, welche die Fahrzeit verringern. Die angewendeten Fahrregime sind 'Verzögern mit elektrischem Speicher', 'Verringern der Maximalgeschwindigkeit' und 'Ausrollen'. Diese Fahrregime werden für jeden Verzögerungsabschnitt derartig berechnet, dass eine definierte Fahrzeitverlängerung entsteht. Das Fahrregime mit dem größten Gradienten der Verbrauchseinsparung pro Zeiteinheit wird verwendet und der nächste Parametersatz gebildet. Sukzessive wird somit die Fahrzeitreserve aufgebraucht und es entsteht eine auf Zugverband und Strecke angepasste verbrauchsgünstige Fahrweise. Für eine realistische Verbrauchssimulation ist eine 'energiesparende Fahrweise' mit Ausrollphasen zu hinterlegen. Alle Betriebsstrategien gehen für den Ladevorgang von der Nutzung der beim Bremsen zur Verfügung stehenden Leistung aus (Rekuperation). Dies erfordert vom Speicher vor allem eine hohe mögliche Ladeleistung. Wie ein Energiespeicher konkret dimensioniert werden sollte und ob er auch in Phasen des Motorbetriebs geladen werden muss (Lastpunktanhebung), ist vor allem von dem Betriebsziel des Speichereinsatzes abhängig. Es werden die Betriebsziele 'Verbrauchsoptimale Fahrt' und 'Boostbetrieb mit Fahrzeitverkürzung' dargestellt. Anzustreben ist eine vorausschauende Speicherstrategie unter Nutzung der dynamischen Programmierung, da zum einen Verbrauchsvorteile realisiert, aber auch Verlustleistungen im Speicher und somit die lebensdauerschädliche Erwärmung des Speichers verringert werden können.
Betriebsstrategien zum Speichereinsatz in dieselelektrischen Vollbahnen
2009
3 Seiten, 2 Bilder, 4 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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