Einrichtung zum Senken des Energieverbrauchs bei Nahverkehrsbahnen in Verbindung mit einem Zugbeeinflussungssystem Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Senken des Energieverbrauchs bei Nahverkehrsbahnen in Ver bindung mit einem Zugbeeinflussungssystem, bei dem die Züge unter Einhaltung des Fahrplanes jede folgende Haltestelle möglichst pünktlich erreichen sollen und diese zu unterschiedlichen Zeitpunkten wieder verlassen.
Beim allgemeinen Eisenbahnbetrieb liegt es im Er messen des Lokomotivführers, wie er nach dem ihm bekannten Fahrplan den Zug hinsichtlich der Geschwin digkeit steuert. Hierbei sind die Lokomotivführer weitge hend auf ihre Erfahrung angewiesen, nach der sie wissen, wie sie ihre Fahrweise einrichten müssen, um pünktlich das nächste Ziel zu erreichen. Nur in besonderen Fällen wird dem Lokomotivführer bei Fernbahnen durch ein Fahrtregelungssignal angezeigt, dass er mit höherer Ge schwindigkeit fahren muss oder nicht.
Bei Nahverkehrsbahnen, also z.B. Stadtschnellbah nen, ist die Haltezeit in den Stationen im Gegensatz zu den Fernbahnen im Verhältnis zur Fahrzeit sehr gross. Die Haltezeit wird ausserdem noch grösser, wenn die Züge nur wenige Sekunden später an den Haltestellen ankommen als es der Fahrplan vorschreibt, da sich die Zahl der wartenden Fahrgäste, die diesen Zug benutzen wollen, weiter vergrössert hat. Hinzu kommt noch, dass das Einsteigen in einen stärker besetzten Zug auch mehr Zeit in Anspruch nimmt. Aus diesen Tatsachen ist zu erkennen, dass es von grosser Wichtigkeit ist, dass die Züge mit sehr grosser Genauigkeit den vorgeschriebenen Fahrplan einhalten, damit der Verkehr flüssig bleibt und die zur Verfügung stehenden Züge wirtschaftlich fahren können.
Dann ist auch die Gewähr gegeben, dass bei einer Streckenvereinigung die sich mischenden Verkehrs ströme fahrplangemäss ineinanderfliessen, ohne dass zu sätzliche koordinierende Massnahmen erforderlich wer den.
Andererseits soll bei diesen Nahverkehrsbahnen mit elektrischer Zugförderung die Fahrweise der Züge so sein, dass diese mit möglichst geringem Energieverbrauch auskommen. Der grösste Teil der von den Zügen aufge nommenen elektrischen Energie wird bei der Beschleuni gung in kinetische Energie umgesetzt, die vor den Haltestellen wieder durch Bremsen vernichtet wird. Da der Energieverbrauch annähernd mit dem Quadrat der Spitzengeschwindigkeit zunimmt, kann verhältnismässig viel Energie gespart werden, wenn für die Züge keine hohe Spitzengeschwindigkeit vorgeschrieben wird.
Dies ist ohnehin nicht zweckmässig, weil bei derartigen Stadt schnellbahnen der Abstand zwischen je zwei aufeinander folgenden Haltestellen nicht gross ist. Trotzdem muss die Geschwindigkeit so gewählt bzw. vorgeschrieben werden, dass der bestehende Fahrplan eingehalten wird, auch wenn die Züge nicht wie vorgeschrieben an den Haltestel len fahrplanmässig ankommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu erstellen, die es erlaubt, die Züge von Nahverkehrsbahnen fahrplanmässig mit möglichst wenig Energieverbrauch fahren zu lassen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass für jede Haltestelle ein Rechner vorgesehen ist, der in Abhängigkeit vom Zeitraum zwischen dem fahrplan- mässigen Ankunftzeitpunkt eines Zuges an der betreffen den Haltestelle und dem Abfahrzeitpunkt über das Zugbeeinflussungssystem auf den Zug einen Wert der bei der Fahrt bis zur folgenden Haltestelle nicht zu über schreitenden Spitzengeschwindigkeit überträgt. Es ist gleichgültig, ob die Übertragung der Werte der Spitzenge schwindigkeit durch ein punkt- oder linienförmiges Zug beeinflussungssystem erfolgt.
Der durch den Rechner bestimmte Wert kann streckenseitig oder auf dem Zuge gespeichert werden, damit der Wert während der Fahrt bis zur nächsten Haltestelle ständig zur Verfügung steht. Für Strecken, bei denen zwischen zwei Haltestellen mehr als ein Zug fahren sollte, kann der jedem Zug zugeordne te Wert der Spitzengeschwindigkeit zugselektiv übermit telt werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung und vorteilhafte Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeich nung näher erläutert.
Die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 1 ein Diagramm, in dem die Spitzengeschwindig keit in Abhängigkeit von der Wartezeit eines Zuges in einer Haltestelle dargestellt ist, Fig. 2 das Blockschaltbild eines Rechners für die Ermittlung der erforderlichen Spitzengeschwindigkeiten in Abhängigkeit von dem durch den fahrplanmässigen Ankunftzeitpunkt und Abfahrzeitpunkt gegebenen Zeit raum, Fig. 3 das Blockschaltbild eines vereinfachten Rech ners, Fig. 4 das Blockschaltbild der Rechner für mehrere aufeinanderfolgende Haltestellen.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm, bei dem die Spitzenge schwindigkeit Vsp in Abhängigkeit von der Haltezeit t, in der auch Verspätungszeiten eines Zuges in einer Halte stelle mit enthalten sind, aufgetragen ist. Für dieses Diagramm ist angenommen, dass die grösste Spitzenge schwindigkeit der Züge etwa bei 70 km/h liegt. Weiter hin ist angenommen, dass praktisch bei Durchfahrt eines Zuges die folgende Haltestelle dann fahrplanmässig er reicht wird, wenn der Zug auf eine Spitzengeschwindig keit von 30 km/h beschleunigt wird. Fährt der Lokomo tivführer mit höherer Geschwindigkeit, so würde das einen unnötig hohen Energieverbrauch bedeuten. Aus dem dargestellten Diagramm ist ausserdem zu ersehen, dass bei Haltezeiten um 10 Sekunden nur ein geringer Kurvenanstieg vorliegt; dies ändert sich bei grösseren Werten der Haltezeit t.
Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen wird in vorteilhafter Weise ein Rechner vorgesehen, dessen Blockschaltbild Fig. 2 zeigt. Ein wesentlicher Bestandteil dieses Rechners ist ein mehrstufiger abfragbarer Speicher 1 nach Art eines Schieberegisters. Ausserdem ist ein Taktgeber 2 vorgesehen, der in vorgegebenen Zeitabstän den je einen Weiterschaltimpuls an den Speicher 1 ab gibt. Dieser enthält in jeder seiner Stufen 10, 20, 30 usf. einen Wert der Spitzengeschwindigkeit, z.B. entsprechend der Kurve nach Fig. 1.
Die Stufe 10 des Speichers gibt also demnach einen Anfangswert der Spitzengeschwin digkeit von 30 km/h aus, die Stufe 20 nach einem Zeitraum von 10 Sekunden, gerechnet vom fahrplanmäs- sigen Ankunftzeitpunkt und dem Abfahrzeitpunkt, einen Wert von zirka 33 km/h. Jede folgende Stufe enthält also einen Wert der Spitzengeschwindigkeit, der höher ist als der Anfangswert. Die Abstufung der einzelnen Werte braucht nicht linear mit dem Wert des Zeitraumes anzusteigen, sondern es ist hinsichtlich einer Verringe rung der Stufenzahl sogar günstig, die Werte progressiv zunehmen zu lassen.
Ferner ist es zu diesem Zweck günstig, als Taktgeber einen Zähler 21 zu verwenden, der durch einen Taktgene rator 22 aus einstellbaren Anfangsstellungen fortschalt bar ist. Jeweils beim Erreichen seiner Zählerendstellung gibt der Zähler 21 über die Leitung L1 den Weiterschalt impuls an den Speicher 1. Dieser ist so aufgebaut, dass beim Abfragen jeder Stufe 10, 20 bzw. 30 an den Zähler 21 ein Einstellimpuls gegeben wird, der dieselbe bzw. eine andere Anfangsstellung bestimmt. Durch eine geeig nete Programmierung wird erreicht, dass der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden, von dem Zähler 21 aus gegebenen Weiterschaltimpulsen sich verkürzt.
Das be deutet, dass nach längeren Haltezeiten und/oder Verspä- tungen an einer Haltestelle häufiger ein Wert für die zulässige bzw. erforderliche Spitzengeschwindigkeit aus gegeben wird. Dies entspricht den Erfordernissen der progressiv ansteigenden Kurve nach Fig. 1. Wie feinstufig die Werte vorgegeben werden, ist bekanntlich eine Frage des Aufwandes.
Die von dem Speicher 1 ausgegebenen Werte der Spitzengeschwindigkeit werden einem Zwischenspeicher 3 zugeführt, der in Abhängigkeit vom Belegtzustand der Strecke zwischen der betreffenden und der folgenden Haltestelle steuerbar ist. Solange der Zug noch in der Haltestelle wartet, wird der im Zwischenspeicher 3 enthaltene Wert der Spitzengeschwindigkeit laufend durch neue Werte korrigiert. Bei Abfahrt des Zuges wird durch ein Signal vom Zugbeeinflussungssystem bzw. von einem gesonderten Schienenkontakt oder dgl. der zuletzt in den Zwischenspeicher 3 eingegebene Wert beibehalten und über das vorhandene Zugbeeinflussungssystem auf den Zug übertragen. Eine Löschung des gespeicherten Wertes der Spitzengeschwindigkeit kann nach dem Frei fahren der Strecke zwischen der betreffenden und der folgenden Haltestelle erfolgen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist als Taktge ber lediglich der Taktgenerator 22 vorgesehen, der nach dem Anschalten in vorgegebenen Zeitabständen über die Leitung L1 einen Weiterschaltimpuls für den fortschalt baren Speicher 1 ausgibt. Diese vereinfachte Einrichtung ist besonders zweckmässig für Strecken mit grösseren Haltestellenabständen, weil sich hierfür bei längeren Wartezeiten und/oder Verspätungen nicht so grosse Änderungen der Spitzengeschwindigkeitswerte ergeben. Die Kurve im Diagramm von Fig. 1 verläuft also in dem Fall im Bereich um t = 35 s nicht so steil. Also brauchen auch bei fortgeschrittener Haltezeit nicht häufiger neue Werte der Spitzengeschwindigkeit -ausgegeben zu werden.
Zum Festlegen eines Startzeitpunktes für den Rech ner kann ein Fahrplanspeicher in Verbindung mit einer Zeituhr (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Diese Einrichtung gibt zum vorgeschriebenen fahrplanmässigen Zeitpunkt der Zugankunft an der betreffenden Haltestel le einen Startimpuls über die Leitung L2 an den Speicher 1 ab. Hierdurch wird die erste Stufe 10 des Speichers 1 abgefragt, so dass in den noch freien Zwischenspeicher 3 der erste Wert der Spitzengeschwindiglceit eingegeben wird. Gleichzeitig wird die erste Anfangsstellung des Zählers 21 festgelegt (Fig. 2) bzw. der Taktgenerator 22, (Fig. 3) angeschaltet.
Grundsätzlich kann für den Rechner 1/2 jeder Halte stelle der Startimpuls gesondert mit Hilfe eines Fahrplan speichers und einer Zeituhr ausgelöst werden. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Rechner 120, 130 usw. der Haltestellen so auszubilden und über ein Streckenkabel in Reihe zu schalten (Fig. 4), dass jeder Rechner nach der Zeitspanne, die laut Fahrplan zum Durchfahren der Strecke bis zur folgenden Haltestelle vorgeschrieben ist, gerechnet vom Startimpuls des betreffenden Rechners, den Startimpuls für den Rechner der folgenden Haltestel le ausgibt.
In diesem Fall ist nur eine Einrichtung erforderlich, die zu einem gegebenen Zeitpunkt für den Rechner 120 einer ersten Haltestelle den Startimpuls auslöst. In diesem Zusammenhang besteht auch die Möglichkeit einer gemeinsamen Versorgung mit Taktim pulsen durch einen einzigen Taktgenerator 220.
Mit allen diesen Einrichtungen ist es in vorteilhafter Weise möglich, in Abhängigkeit von nicht verstrichener Haltezeit an den Haltestellen Energie zu sparen.
The invention relates to a device for lowering the energy consumption of local trains in connection with a train control system, in which the trains are to reach each subsequent stop as punctually as possible and at different times while adhering to the timetable leave again.
In general railway operations, it is up to the engine driver to measure how he controls the train in terms of speed according to the timetable known to him. Here, the locomotive drivers are largely dependent on their experience, after which they know how to set up their driving style in order to reach the next destination on time. Only in special cases is the locomotive driver on long-distance trains indicated by a cruise control signal that he has to travel at a higher speed or not.
In the case of local railways, e.g. In contrast to long-distance trains, the stopping time in the stations is very long in relation to the travel time. The stopping time is even longer if the trains arrive at the stops only a few seconds later than the timetable dictates, as the number of passengers waiting to use this train has increased further. In addition, boarding a train with more passengers also takes more time. From these facts it can be seen that it is of great importance that the trains adhere to the prescribed timetable with great accuracy so that the traffic remains smooth and the trains available can run economically.
Then there is also a guarantee that, in the event of a route merging, the mixed traffic flows will flow into each other according to the timetable without the need for additional coordinating measures.
On the other hand, on these local railways with electric train transport, the trains should run in such a way that they use the lowest possible energy consumption. Most of the electrical energy absorbed by the trains is converted into kinetic energy during acceleration, which is destroyed again by braking in front of the stops. Since the energy consumption increases approximately with the square of the top speed, a relatively large amount of energy can be saved if no high top speed is prescribed for the trains.
In any case, this is not practical because in such city high-speed trains the distance between two successive stops is not great. Nevertheless, the speed must be selected or prescribed in such a way that the existing timetable is adhered to, even if the trains do not arrive at the stops as scheduled.
The invention is based on the object of creating a device that allows trains of local railways to run according to the schedule with as little energy as possible.
According to the invention, this object is achieved in that a computer is provided for each stop, which depending on the period between the scheduled arrival time of a train at the relevant stop and the departure time via the train control system on the train, a value of during the journey to does not transmit to the next stop at the top speed that is exceeded. It does not matter whether the transfer of the peak speed values is carried out by a point or line-shaped train influencing system.
The value determined by the computer can be stored on the route or on the train so that the value is always available during the journey to the next stop. For routes where more than one train should run between two stops, the value of the top speed assigned to each train can be transmitted on a train-selective basis. Embodiments of the invention and advantageous developments are explained in more detail below with reference to the drawing.
The figures show in detail: Fig. 1 is a diagram in which the peak speed is shown as a function of the waiting time of a train in a stop, Fig. 2 is the block diagram of a computer for determining the required peak speeds as a function of the scheduled by the Arrival time and departure time given time space, Fig. 3 is the block diagram of a simplified computer, Fig. 4 is the block diagram of the computer for several successive stops.
Fig. 1 shows a diagram in which the Spitzenge speed Vsp as a function of the stopping time t, which also includes delay times of a train in a stopping point, is plotted. For this diagram it is assumed that the maximum train speed is around 70 km / h. It is also assumed that practically when a train passes through, the next stop will be reached according to the schedule when the train is accelerated to a top speed of 30 km / h. If the engine driver drives at a higher speed, this would mean unnecessarily high energy consumption. It can also be seen from the diagram shown that there is only a slight increase in the curve for hold times of 10 seconds; this changes with larger values of the holding time t.
Taking these facts into account, a computer is advantageously provided, the block diagram of which is shown in FIG. An essential part of this computer is a multi-stage queryable memory 1 in the manner of a shift register. In addition, a clock generator 2 is provided, which is the one switching pulse to the memory 1 at predetermined Zeitabstän. In each of its stages 10, 20, 30 etc., this contains a value of the top speed, e.g. corresponding to the curve of FIG. 1.
Level 10 of the memory therefore outputs an initial value of the top speed of 30 km / h, level 20 after a period of 10 seconds, calculated from the scheduled arrival time and the departure time, a value of around 33 km / h. Each subsequent level therefore contains a value for the top speed that is higher than the initial value. The gradation of the individual values does not need to increase linearly with the value of the period, but it is even beneficial, with regard to a reduction in the number of stages, to let the values increase progressively.
Furthermore, it is advantageous for this purpose to use a counter 21 as a clock generator, which can be advanced by a clock generator 22 from adjustable initial positions. When the counter reaches its end position, the counter 21 sends the stepping impulse to the memory 1 via the line L1. This is constructed in such a way that when each stage 10, 20 or 30 is queried, a setting pulse is given to the counter 21, which is the same or another starting position determined. Appropriate programming ensures that the period between successive switching pulses given by the counter 21 is shortened.
This means that after longer stopping times and / or delays at a stop, a value for the permissible or required top speed is output more frequently. This corresponds to the requirements of the progressively rising curve according to FIG. 1. How finely the values are specified is, as is well known, a question of effort.
The peak speed values output by the memory 1 are fed to an intermediate memory 3 which can be controlled as a function of the occupied state of the route between the relevant and the next stop. As long as the train is still waiting at the stop, the value of the top speed contained in the buffer 3 is continuously corrected with new values. When the train departs, a signal from the train control system or from a separate rail contact or the like. The last value entered in the buffer 3 is retained and transferred to the train via the existing train control system. The stored value of the top speed can be deleted after the route between the relevant and the next stop has been cleared.
In the embodiment according to FIG. 3, only the clock generator 22 is provided as the clock generator which, after being switched on, outputs a switching pulse for the incrementable memory 1 via the line L1 at predetermined time intervals. This simplified device is particularly expedient for routes with greater distances between stops because longer waiting times and / or delays do not result in such great changes in the top speed values. The curve in the diagram of FIG. 1 is not so steep in the case in the area around t = 35 s. So, even with an advanced holding time, new values for the top speed do not need to be output more frequently.
To set a start time for the computer, a schedule memory can be provided in conjunction with a timer (not shown). This device emits a start pulse via line L2 to memory 1 at the prescribed time of the train arrival at the relevant Haltestel le. As a result, the first stage 10 of the memory 1 is queried so that the first value of the peak speed is entered in the buffer 3 that is still free. At the same time, the first starting position of the counter 21 is determined (FIG. 2) or the clock generator 22 (FIG. 3) is switched on.
Basically, the start impulse can be triggered separately for the computer 1/2 of each stopping point with the help of a timetable memory and a timer. However, it is also possible to design the individual computers 120, 130, etc. of the stops in such a way and to connect them in series via a route cable (Fig. 4), so that each computer according to the time span according to the timetable for driving the route to the next stop is prescribed, calculated from the start pulse of the computer concerned, outputs the start pulse for the computer of the following stop.
In this case, only one device is required which triggers the start pulse for the computer 120 of a first stop at a given point in time. In this context, there is also the possibility of a common supply of clock pulses by a single clock generator 220.
With all of these devices, it is advantageously possible to save energy at the stops depending on the stopping time that has not passed.