Mehrere aktuelle und perspektivische Entwicklungen im Eisenbahnwesen haben potenziellen Einfluss auf die Längsdynamik von Güterzügen. Dazu gehören die Einführung einer Digitalen Automatischen Kupplung, längere Güterzüge sowie neuartige Bremssysteme. Bestehende Untersuchungen beschränken sich teilweise auf wenige Zugkonfigurationen und/oder Betriebsszenarien. Praktisch gibt es aber nahezu unbegrenzte Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Einflussparameter der Fahrzeuge im Zug. Gleichzeitig erfordert die Berechnung zuglängsdynamischer Größen wegen der nichtlinearen Zusammenhänge Simulationsverfahren mit einem nicht vernachlässigbaren Rechenaufwand. Es wird ein Simulationsmodell entwickelt und auf Plausibilität geprüft, das durch kurze Rechenzeiten eine Parametervariation mit zahlreichen Parameterkombinationen ermöglicht. Ziel ist es, Güterzuglängsdynamik einerseits umfassend und allgemeingültig zu untersuchen und andererseits eine Differenzierung zu ermöglichen. Dazu wird das Verfahren der globalen Sensitivitätsanalyse (GSA) genutzt. Dieses erlaubt die Betrachtung des gesamten Eingangsparameterraumes und der Wechselwirkungen im Modell. Die Ergebnisse der GSA für mehrere Millionen Zugfahrten ermöglichen sowohl die Identifikation besonders einflussreicher Parameter, als auch solcher, die nur einen geringen Einfluss haben, und daher zukünftig vernachlässigt werden können. Auch allgemein zu präferierende Parameterausprägungen können abgeleitet werden. Die Masse der Wagen und mögliche Verteilungen haben großen Einfluss und sollten daher stets in Untersuchungen berücksichtigt werden. Auch bei Parametern mit Einfluss auf die Höhe der Bremskräfte sollte eine allfällige Verteilung verschiedener Ausprägungen entlang des Zuges berücksichtigt werden. Dazu gehören die Reibmaterialien, deren Charakteristika sehr einflussreich sind. Dies betrifft auch den gemischten Einsatz von Scheiben- und Klotzbremsen in einem Zug, der näher untersucht werden sollte. Die Längskräfte sind bei der elektro-pneumatischen (ep-) Bremse im Vergleich zur pneumatischen Bremse in der Gesamtheit deutlich niedrigerer, sie führt aber nicht in jedem Fall zu kleinen Kräften. Das Verhalten von Zügen mit ep-Bremse unterscheidet sich von dem der Züge mit pneumatischer Bremse, weshalb beispielsweise eine andere Art der Lastabbremsung vorteilhaft ist. Bei den Zug- und Stoßeinrichtungen sind die Vorspannung und die Form der Kennlinie besonders einflussreich. Parameterverteilungen sind hier weniger relevant. Aufbauend auf den Simulationsergebnissen wird ein auf künstlichen neuronalen Netzen basierender Ansatz zur Prädiktion von Zuglängsdynamik vorgestellt. Damit können zuglängsdynamische Größen in kürzester Zeit genau und ohne großen individuellen Rechenaufwand approximiert werden. Dieser Ansatz könnte perspektivisch in verschiedenen Anwendungen des Eisenbahnbetriebs und der Eisenbahnindustrie genutzt werden.


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    Title :

    Güterzuglängsdynamik.
    sensitivity analyses as basis for exploration, survey and prediction


    Subtitle :

    Sensitivitätsanalysen als Basis für Erkundung, Erfassung und Prädiktion


    Additional title:

    Longitudinal dynamics of freight trains


    Contributors:

    Publication date :

    2020



    Type of media :

    Miscellaneous


    Type of material :

    Electronic Resource


    Language :

    German



    Classification :

    DDC:    625




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