Способ оптимизированного функционирования рельсового транспортного средства с электрическим приводом на заданном участке пути
Изобретение относится к системам управления движением поездов. Способ заключается в том, что определяют затраты на вводимую на участке пути электрическую энергию и/или нагрузку на окружающую среду при производстве вводимой на участке пути электрической энергии. При этом путь рельсовой сети содержит различные участки пути. Затраты электрической энергии, вводимой на различных участках пути, являются различными, и/или нагрузка на окружающую среду при производстве вводимой на участках пути электрической энергии является различной для различных участков пути. Режим движения рельсового транспортного средства на участке пути устанавливают с учетом величины затрат на электрическую энергию и/или нагрузки на окружающую среду при производстве электрической энергии для данного участка пути. Технический результат заключается в оптимизации режима движения рельсового транспортного средства. 4 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к способу оптимизированного функционирования рельсового транспортного средства с электрическим приводом на заданном участке пути. Такой способ известен, например, из диссертации «Оптимизация способов движения рельсового транспорта и их реализации», Берлин 2004, U. Linder (особенно стр. iii и стр. 47-53). В соответствии с этим оптимальный энергосберегающий способ движения может быть реализован путем решения математической задачи оптимизации, причем должны учитываться определенные граничные условия. К граничным условиям относятся топография участка пути, максимальная скорость на участке пути, данные транспортного средства, занятость участка пути и расписание движения. Энергосберегающий способ движения, например, определяется онлайн с помощью бортового компьютера рельсового транспортного средства с использованием алгоритма.
В основе изобретения лежит задача дополнительно оптимизировать известный способ.
Для решения этой задачи в способе вышеуказанного типа в соответствии с изобретением определяются затраты на вводимую на участке пути электрическую энергию и/или нагрузка на окружающую среду при производстве вводимой на участке пути электрической энергии, и режим движения рельсового транспортного средства на участке пути устанавливается с учетом величины затрат на электрическую энергию и/или нагрузки на окружающую среду при производстве электрической энергии для данного участка пути.
Изобретение позволяет выгодным образом оптимизировать режим движения рельсового транспортного средства в отношении энергозатрат для движения на соответствующем заданном участке пути или при оптимизации совместно учитывать эксплуатационные затраты. Опыт показывает, что энергозатраты на различных участках рельсовой сети на самом деле не повсюду в равной степени высокие, но зависят от того, какой поставщик энергии снабжает определенный участок пути электрической энергией. Тем самым обеспечивается возможность относительно быстро проезжать экономичные по затратам энергии участки пути при создании резерва времени, а на энергетически более затратных участках пути путем достаточно медленного и поэтому относительно экономичного движения при соблюдении расписания движения потреблять созданный резерв времени.
Способ согласно изобретению также выгоден, поскольку с его помощью можно, в дополнение к оптимизации затрат энергии или в качестве альтернативы этому, также осуществлять движение при минимальном воздействии на окружающую среду, при этом учитывается воздействие на окружающую среду, которое вызывается при генерации электрической энергии, вводимой на соответствующем участке пути. Действительно, известно, какая нагрузка на окружающую среду обуславливается поставщиком энергии, вводящим энергию на соответствующем участке пути. За счет относительно медленного движения на участке, снабжаемом электрической энергией, вырабатываемой с высокой нагрузкой на окружающую среду, здесь может быть уменьшено энергопотребление; на участке пути, который снабжается электрической энергией, производимой, например, из гидроэнергии, можно тогда осуществлять движение быстрее с более высоким потреблением энергии, чтобы компенсировать потерю времени и соблюдать расписание движения.
В предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению затраты на электрическую энергию определяются с учетом зависящих от времени изменений энергозатрат. Энергозатраты могут быть различными в зависимости от времени суток, по месяцам или в зависимости от сезона.
Для практического осуществления способа в соответствии с изобретением целесообразно, если затраты и/или нагрузка на окружающую среду сохраняются в виде целей оптимизации с весовыми коэффициентами, в дополнение к другим целям оптимизации, в устройстве обработки данных в качестве вектора, и осуществляется выбор, какая цель оптимизации должна учитываться в первую очередь.
Более того, представляется предпочтительным, если потребление энергии для кондиционирования воздуха сохраняется в качестве еще одной цели оптимизации потребления энергии.
При этом предпочтительным образом в качестве устройства обработки данных применяется собственный вычислительный блок рельсового транспортного средства.
Но также может быть предпочтительным в качестве устройства обработки данных применять стационарный компьютер с трактом передачи информации к рельсовому транспортному средству.
При выполнении способа согласно изобретению используется устройство обработки данных, в памяти которого хранится вектор. В этом векторе сохранены разные цели оптимизации и их весовые коэффициенты. Сохраненная цель оптимизации может представлять собой известным способом минимальное потребление энергии. Другой целью оптимизации являются минимальные энергозатраты и минимальная нагрузка на окружающую среду, например минимальные выбросы CО2. Кроме того, при обстоятельствах могут также быть сохранены цели оптимизации, которые относятся к нуждам пассажиров.
Во время движения из вектора выбирается, по отношению к какой цели оптимизации должна соответственно выполняться оптимизация. При этом выбор соответствующей цели оптимизации может выполняться собственным вычислительным блоком рельсового транспортного средства посредством уполномоченного оператора или по команде от стационарного компьютера.
Цели оптимизации - минимальные затраты энергии и минимальная нагрузка на окружающую среду - зависят от величины затрат на электрическую энергию, вводимую в соответственно проходимый участок пути, и нагрузки на окружающую среду, вызванной при производстве этой электрической энергии. Это, как правило, известно.
Если рельсовое транспортное средство проходит участок пути с низкими энергозатратами, для достижения более низких энергозатрат осуществляют движение со сравнительно высокой скоростью с учетом относительно высокого потребления энергии, если последующие участки пути обуславливают высокие энергозатраты. На участках пути с высокими энеоргозатратами можно затем двигаться относительно медленно при относительно низком потреблении энергии. Таким образом, на проходимом сначала участке пути может быть создан резерв времени, который затем потребляется на энергетически более затратных участках пути; несмотря на это расписание движения может выдерживаться, и энергозатраты являются оптимально низкими.
Если в качестве цели оптимизации воздействие на окружающую среду должно поддерживаться как можно более низким, то на участке пути с вводом электрической энергии, вырабатываемой с нагрузкой на окружающую среду, например из бурого угля, движение осуществляется сравнительно медленно с низким потреблением энергии с учетом отставания по времени. Тогда последующие участки пути с вводом электрической энергии, вырабатываемой при минимальной нагрузке на окружающую среду, например, из гидроэнергетики, можно проезжать относительно быстро, за счет чего отставание по времени нагоняется, и расписание движения выдерживается. В целом, это приводит к оптимальному, не наносящему вреда окружающей среде функционированию электрического рельсового транспортного средства.
Низкие энергозатраты и не наносящее вреда окружающей среде движение в будущем могут быть реализованы, прежде всего, на европейском рельсовом транспорте с пересечением границ, потому что в разных странах электрическая энергия вводится на участках пути из сильно различающихся сетей энергоснабжения. Для достижения вышеописанных целей оптимизации, разумеется, нужны данные об участках пути, которые должны учитываться в качестве параметров, таких как подъем, спуск, радиусы кривых, сопротивления в туннелях и т. д. Для оптимизации энергозатрат будут учитываться затраты в расчетных единицах валютной системы, а для оптимизации нагрузки на окружающую среду - состав вводимой электрической энергии по ее соответствующей доле в отношении выбросов CО2 при генерации этих долей.
1. Способ оптимизированного функционирования рельсового транспортного средства с электрическим приводом на заданном участке пути рельсовой сети, содержащей различные участки пути, причем затраты электрической энергии, вводимой на различных участках пути, являются различными для различных участков пути и/или нагрузка на окружающую среду при производстве вводимой на участках пути электрической энергии является различной для различных участков пути, отличающийся тем, что определяют затраты на электрическую энергию, вводимую на заданном участке пути рельсовой сети, который соответственно необходимо пройти, и/или нагрузку на окружающую среду при производстве вводимой на данном участке пути электрической энергии, и режим движения рельсового транспортного средства на данном участке пути устанавливают с учетом величины затрат на электрическую энергию и/или нагрузки на окружающую среду при производстве электрической энергии для данного участка пути.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что затраты на электрическую энергию определяют с учетом зависящих от времени изменений.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что затраты и/или нагрузку на окружающую среду сохраняют в виде целей оптимизации с весовыми коэффициентами, в дополнение к другим целям оптимизации, к которым относится потребление энергии для устройства кондиционирования воздуха, в устройстве обработки данных в качестве вектора, и осуществляют выбор, какая цель оптимизации должна учитываться.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве устройства обработки данных применяют собственный вычислительный блок рельсового транспортного средства.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве устройства обработки данных применяют стационарный компьютер с каналом передачи информации к рельсовому транспортному средству.
