Verfahren zum optimierten Betreiben eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen Strecke

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optimierten Betreiben eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs auf einer vorgegebenen Strecke . Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der Dissertation „Optimierung von Fahrweisen im spurgeführten Verkehr und deren Umsetzung", Berlin 2004 von U. Linder bekannt (insbesondere Seite iii sowie Seiten 47 bis 53) . Danach lässt sich eine optimale energiesparsame Fahrweise durch Lösen eines ma- thematischen Optimierungsproblems erreichen, wobei bestimmte Randbedingungen zu berücksichtigen sind. Zu den Randbedingungen gehören die Topografie der Strecke, die Höchstgeschwindigkeit auf der Strecke, die Fahrzeugdaten, die Streckenbelegung sowie der Fahrplan. Die energiesparsame Fahrweise wird beispielsweise online mittels eines Bordrechners des Schienenfahrzeugs anhand eines Algorithmus ermittelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren noch weiter zu optimieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Kosten der in die Strecke eingespeisten elektrischen Energie und/oder die Umweltbelastung bei der Erzeugung der in die Strecke einge- speisten elektrischen Energie erfasst, und es wird die Fahrweise des Schienenfahrzeugs auf der Strecke unter Berücksichtigung der Höhe der Kosten der elektrischen Energie und/oder der Umweltbelastung bei der Erzeugung der elektrischen Energie für die Strecke eingestellt wird.

Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die Fahrweise eines Schienenfahrzeugs im Hinblick auf die Energiekosten für das Befahren der jeweils vorgegebenen Strecke zu op- timieren bzw. bei der Optimierung der Betriebskosten mit zu berücksichtigen. Erfahrungsgemäß sind nämlich die Energiekosten auf den verschiedenen Strecken eines Schienennetzes nicht überall gleich hoch, sondern davon abhängig, welcher Energie- versorger die jeweilige Strecke mit elektrischer Energie versorgt. Somit ergibt sich die Möglichkeit, auf energetisch preiswerten Strecken relativ schnell unter Schaffung einer Zeitreserve zu fahren und auf energetisch teuren Strecken durch relativ langsames und damit relativ kostengünstiges Fahren unter Einhaltung des Fahrplans die gewonnene Zeitreserve aufzubrauchen.

Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren auch insofern, als mit ihm ergänzend zur Energiekostenoptimierung oder al- ternativ dazu auch umweitschonend gefahren werden kann, indem die Umweltbelastung berücksichtigt wird, die bei der Erzeugung der in die jeweilige Strecke eingespeisten elektrischen Energie hervorgerufen wird. Es ist nämlich bekannt, welche Umweltbelastung durch den in die jeweilige Strecke einspei- senden Energieversorger verursacht wird. Durch relativ langsames Fahren auf einer mit stark umweltbelastend erzeugten elektrischen Energie versorgten Strecke kann hier der Stromverbrauch gesenkt werden; auf einer Strecke, die mit beispielsweise aus Wasserkraft erzeugter elektrischer Energie gespeist ist, kann dann schneller mit höherem Energieverbrauch gefahren, um den Zeitverlust zu kompensieren und den Fahrplan einzuhalten.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kosten für die elektrische Energie unter Berücksichtigung zeitabhängiger Änderungen der Energiekosten erfasst. Die Energiekosten können nämlich tageszeitlich, monatlich oder jahreszeitlich unterschiedlich sein. Zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn die Kosten und/oder die Umweltbelastung als Optimierungsziele mit Gewichtung außer anderen Optimierungszielen in einer Datenverarbeitungseinrichtung als Vektor gespeichert werden und ausgewählt wird, welches Optimierungsziel primär berücksichtigt werden soll.

Ferner erscheint es vorteilhaft, wenn als ein anderes Opti- mierungsziel der Energieverbrauch für eine Klimaanlage gespeichert wird.

Dabei kann in vorteilhafter Weise als Datenverarbeitungseinrichtung eine schienenfahrzeugeigene Rechnereinheit verwendet werden.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, als Datenverarbeitungseinrichtung einen stationären Rechner mit einem Informationsübertragungsweg zum Schienenfahrzeug zu verwenden.

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Datenverarbeitungseinrichtung verwendet, in deren Speicher ein Vektor abgelegt ist. In diesem Vektor sind verschiedene Optimierungsziele und deren Gewichtung gespeichert. Ein ge- speichertes Optimierungsziel kann in bekannter Weise ein minimaler Energieverbrauch sein. Ein weiteres Optimierungsziel sind minimale Energiekosten und minimale Umweltbelastung, beispielsweise minimaler C02-Ausstoß. Zusätzlich können gegebenenfalls auch Optimierungsziele gespeichert werden, die Fahrgastbelange betreffen.

Während der Fahrt wird aus dem Vektor ausgewählt, auf welches Optimierungsziel hin jeweils optimiert werden soll. Dabei kann die Auswahl des jeweiligen Optimierungsziels mittels ei- ner schienenfahrzeugeigenen Rechnereinheit durch einen befugten Bediener oder durch ein Kommando von einem stationären Rechner aus erfolgen.

Die Optimierungsziele minimale Energiekosten und minimale Umweltbelastung sind von der Höhe der Kosten für die in die je- weils befahrene Strecke eingespeisten elektrischen Energie und der Umweltbelastung abhängig, die bei der Erzeugung dieser elektrischen Energie hervorgerufen wird. Dies ist in der Regel bekannt. Durchfährt das Schienenfahrzeug eine Strecke mit niedrigen Energiekosten dann wird zur Erzielung geringer Energiekosten mit einer vergleichweise hohen Geschwindigkeit unter Inkauf- nähme eines relativ hohen Energieverbrauchs gefahren, wenn nachfolgend zu befahrene Strecken hohe Energiekosten verursachen. Auf den Strecken mit hohen Energiekosten kann dann relativ langsam mit relativ geringem Energieverbrauch gefahren werden. Auf diese Weise kann auf der zunächst befahrenen Strecke eine Zeitreserve aufgebaut werden, die anschließend auf den energieteuren Strecken aufgebraucht wird; der Fahrplan kann trotzdem eingehalten werden, und die Energiekosten sind optimal niedrig. Soll als Optimierungsziel die Umweltbelastung möglichst klein gehalten werden, dann wird auf einer Strecke mit Einspeisung umweltbelastend erzeugter elektrischer Energie beispielsweise aus Braunkohle vergleichsweise langsam mit geringem Energieverbrauch unter Inkaufnahme eines Zeitrückstandes gefahren. Anschließend befahrene Strecken mit Einspeisung unweitfreundlich erzeugter elektrischer Energie, z.B. aus Wasserkraft, werden relativ schnell durchfahren, wodurch der Zeitrückstand aufgeholt und der Fahrplan eingehalten wird. Insgesamt ergibt sich damit ein optimal umweltschonender Betrieb eines elekt- rischen Schienenfahrzeugs.

Niedrige Energiekosten und umweitschonendes Fahren werden sich zukünftig vor allem bei einem europäischen, grenzüberschreitenden Schienenverkehr erreichen lassen, weil aus sehr verschiedenen Energieversorgungsnetzen in die Strecken in den verschiedenen Ländern elektrische Energie eingespeist wird. Zum Erreichen der oben beschriebenen Optimierungsziele sind selbstverständlich Streckendaten notwendig, die als Parameter wie Steigung, Gefälle, Kurvenradien, Tunnelwiderstände, usw. zu berücksichtigen sind. Für die Optimierung der Energiekosten werden die Kosten in Währungseinheiten und für die Optimierung der Umweltbelastung die Zusammensetzung der eingespeisten elektrischen Energie nach ihrem jeweiligen Anteil im Hinblick auf den C02-Ausstoß bei der Erzeugung dieser Antei