DE10219953C1 - Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindigkeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient dem Ziel, ein Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindigkeit für Ablaufanlagen auf Rangierbahnhöfen zu schaffen, mit dem eine deutliche Steigerung der Ablaufleistung möglich ist und gleichzeitig hohe Sicherheitsanforderungen gegenüber einer Gefährdung durch Eckstöße oder Einholvorgänge erfüllt werden. DOLLAR A Die Erfindung nutzt dazu Ablaufdaten zur Beschreibung der Abläufe, die als Eingänge von einem Fuzzy-Logic-Softwaremodul verarbeitet werden, wobei von diesem Fuzzy-Logic-Softwaremodul ein Ausgang zur ablaufkonformen Variation der Abdrückgeschwindigkeit beeinflusst wird, und für alle diejenigen Abläufe, die sich zu einem betrachteten Zeitpunkt noch vor einem Bergscheitel des Ablaufberges befinden und die somit die Ablaufdatenmessstrecke noch nicht passiert haben, die benötigten Ablaufdaten aus Wagendatenvormeldesystemen und/oder aus Eingaben in Rangierlisten übernommen werden. Für alle die Abläufe, die sich hinter dem Bergscheitel bereits im freien Lauf und in einem Sichtbereich befinden, werden vollständige und präzisierte Ablaufdaten verwendet, die für die Abläufe an der Ablaufdatenmessstrecke ermittelt wurden. Bei Abläufen, die aktuell gerade abgedrückt werden, werden die Ablaufdaten wagenweise in dem Maße von der Ablaufdatenmessstrecke übernommen, wie diese die Ablaufdatenmessstrecke bereits befahren haben. Nacheinander werden die Verfahrensschritte DOLLAR A 1. Aufbereitung/Vorverarbeitung der Ablaufdaten DOLLAR A 2. Berechnung der optimalen ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindig­ keit. Sie liegt auf dem Gebiet der Verfahrenstechnik für Ablaufanlagen auf Ran­ gierbahnhöfen und dient dem Ziel einer Steigerung der Ablaufleistung bei gleichzeitiger Erhöhung der Sicherheit gegenüber einer Gefährdung durch Eck­ stöße oder Einholvorgänge.

Die technologischen Prozesse auf Ablaufanlagen von Rangierbahnhöfen sind üblicherweise durch das nachfolgend in Kurzform beschriebene Verfahren­ schema gekennzeichnet: Die zulaufenden Güterzüge werden aus den dafür vorgesehenen Einfahrgleisen von Rangierloks übernommen und von diesen an einem Ablaufberg abgedrückt. Gemäß ihrer Bestimmungsrichtung werden von den Zügen dabei einzelne Rangierabteilungen - sogenannte Abläufe - am Berg­ scheitel abgekuppelt und rollen daraufhin unter dem Einfluss ihrer Schwerkraft talwärts. Über entsprechend gestellte Weichen entlang eines Verteilbereiches gelangen diese schließlich in ein vorbestimmtes Richtungsgleis. Dort werden sie mit weiteren Abläufen zu neuen Zügen zusammengestellt.

Moderne Ablaufanlagen sind heute durch eine Vielzahl komplex ineinander­ greifender automatischer Funktionsabläufe gekennzeichnet.

Für die Gewährleistung einer möglichst hohen Ablaufleistung, das heißt, ei­ nes möglichst hohen Wagendurchsatzes pro Zeiteinheit, wird dabei stets ange­ strebt, dass die Abdrückgeschwindigkeit auf einem möglichst hohen Niveau an­ gesiedelt ist. Ein sicherer Ablaufbetrieb erfordert es aber andererseits, dass die Abstände zwischen den nacheinander abgedrückten Abläufen stets so ausrei­ chend bemessen sind, dass alle Weichen entlang des Verteilbereiches gefahr­ los umlaufen können, wobei weder Falschläufer noch Eckstöße zwischen den Abläufen auftreten dürfen, und dass Einholvorgänge zwischen den Abläufen ausgeschlossen sind. Indem die geeignete Wahl für die Höhe der Abdrückge­ schwindigkeit somit gleichermaßen bedeutsam ist für das Erreichen einer ho­ hen Ablaufleistung der Ablaufanlage einerseits als auch für die Gewährleistung einer ausreichenden Sicherheit der Ablaufanlage andererseits, wird angestrebt, die Abdrückgeschwindigkeit nicht konstant auf einem einmal festgelegten Wert zu belassen, sondern diese an die jeweils vorliegende Situation am Ablaufberg anzupassen. Geeignete Verfahren zur Optimierung der Abdrückgeschwindigkeit sind daher auf Ablaufanlagen von besonderem Interesse. Ein zentrales und immerwiederkehrendes Problem bei der Optimierung und Variation der Ab­ drückgeschwindigkeit besteht dabei regelmäßig darin, diejenigen sogenannten Ablaufdaten zu gewinnen, die die Abläufe soweit beschreiben, dass eine ge­ zielte Einflussnahme auf diese möglich ist. Das Problem ist insofern nicht ein­ fach zu lösen, da die dafür erforderlichen präzisen Messungen der Ablaufdaten erst nach dem Lösen der Abläufe vom Bergscheitel, und wenn diese in einen freien Lauf übergegangen und über eine geeignete Messstrecke geführt worden sind, möglich werden. Somit stehen solche Ablaufdaten, die die Abläufe genau beschreiben, insbesondere deren Laufeigenschaften, regelmäßig erst dann zur Verfügung, wenn über die Variation der Abdrückgeschwindigkeit bereits kei­ nerlei Einflussnahme mehr auf diese möglich ist.

Ein Verfahren zur Bestimmung optimierter Abdrückgeschwindigkeiten ist aus der DE 29 44 571 C2 bekannt. Dort wird aus einer oder mehreren offline durch­ geführten Simulationsvorgängen einem Ablauf eine Abdrückgeschwindigkeit zugeordnet und diese dabei schrittweise erhöht oder gegebenenfalls auch ver­ ringert, wobei durch vergleich von in einem Speicher hinterlegten Zeiten für das Räumen und Belegen bestimmter Streckenpunkte das Einhalten bestimmter vorgegebener minimaler Zeitabstände bei aufeinanderfolgenden Abläufen ge­ prüft wird. Diese Zeitabstände beinhalten dabei auch gewisse Reservezeiten, die die Folgezeiten der Abläufe am Ablaufberg vergrößern und damit gewähr­ leisten sollen, dass auch dann, wenn die tatsächlichen Laufeigenschaften eines Ablaufes ungünstiger sein sollten als angenommen, ein gegenseitiges Einholen nacheinander ablaufender Abläufe nicht eintritt.

Bei der bekannten Einrichtung wird die jeweils zur Anwendung kommende Abdrückgeschwindigkeit nicht rechnerisch bestimmt, sondern sie wird durch Erhöhen derjenigen Abdrückgeschwindigkeit ermittelt, die zuvor abgedrückten Abläufen jeweils zugeordnet wurde. Dabei wird durch den Simulationsvorgang untersucht, ob unter Verwendung dieser Abdrückgeschwindigkeit weiterhin eine gefahrlose Laufwegtrennung gegenüber den vorauslaufenden Abläufen möglich ist. Bedarfsweise wird der Wert der Abdrückgeschwindigkeit sodann schrittwei­ se erhöht, oder auch herabgesetzt, bis eine möglichst hohe Abdrückgeschwin­ digkeit gefunden ist, die gerade noch eine einwandfreie Laufwegtrennung zum vorauslaufenden Ablauf zulässt.

Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung optimaler Abdrückgeschwindigkeiten ist in der DE 41 39 875 C2 beschrieben. Auch dieses Verfahren verwendet off­ line-Simulationen, und zwar anhand von vorausgegangenen statistisch erfass­ ten Abläufen. Diese sind nach Klassen unterschiedlicher Abläufe geordnet, aus denen auf die wahrscheinlichen Laufeigenschaften des aktuell abzudrückenden Ablaufes geschlossen wird. Anhand dieser wird jeweils ein Vergleich der Räum- und Belegtzeiten für den Vor- und den Nachläufer vorgenommen. Dabei wird von einem vorgebbaren Anteil der statistisch erfassten Abläufe ausgegangen, die einen bestimmten Betrag für die Räumzeit des Vorläufers nicht überschrei­ ten, sowie von einem ebenso vorgegebenen Anteil an Abläufen, die für den Nachläufer einen bestimmten Betrag für die Belegtzeit nicht unterschreiten. Das Ergebnis des Vergleiches wird übertragen auf die aktuelle Abdrückgeschwin­ digkeit. Ein Verfahren zur Bestimmung der Räum- und Belegtzeiten, das bei dem vorgenannten Verfahren Verwendung finden kann, ist in der DE 41 39 878 C2 offenbart. Es werden dabei wiederum offline-Simulationen durchgeführt, die aus statistisch aufbereiteten und Klassen von Abläufen zugeordneten Daten gewonnen werden.

Mit der DE 195 26 812 C1 ist ein Verfahren bekannt geworden, das insbe­ sondere der Erhöhung der Sicherheit im Zuge einer Variation der Abdrückge­ schwindigkeit dienen soll. Es werden dabei regelmäßig für alle nach dem Ab­ drücken eines Ablaufes noch verbleibenden vor dem Bergscheitel stehenden Abläufe nach den vorgenannten Verfahren die jeweils höchstzulässigen Ab­ drückgeschwindigkeiten für jeden einzelnen Ablauf ermittelt, daraus die minimal höchstzulässige Abdrückgeschwindigkeit bestimmt und diese als weiter verblei­ bende Abdrückgeschwindigkeit vorgegeben.

Mit den beschriebenen Verfahren ist es bekannt, eine Variation der Abdrück­ geschwindigkeit vorzugeben und an die Abdrücklok zu übermitteln. Grenzen der bekannten Verfahren und zugleich ihr wesentlicher Nachteil ist hingegen ihr Rückgriff auf statistische Mengen von Ablaufdaten, die nach Klassen verschie­ dener Abläufe geordnet sind, und die - ebenfalls auf der Basis von Annahmen - für vergleichbar gehalten werden, um sie auf die aktuell zu betrachtenden Abläufe zu übertragen. Wegen der damit stets einhergehenden Unsicherheiten sind beträchtliche Zugeständnisse an Toleranzen und Sicherheitsreserven ein­ zubeziehen, wodurch letztendlich eine effektive Erhöhung der Abdrückge­ schwindigkeit, die zu einer tatsächlich spürbaren Steigerung der Ablaufleistung führen würde, verhindert wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindigkeit für Ablaufanlagen auf Rangierbahnhöfen zu schaffen, mit dem eine deutliche Steigerung der Ablaufleistung möglich ist und gleichzei­ tig hohe Sicherheitsanforderungen gegenüber einer Gefährdung durch Eckstö­ ße oder Einholvorgänge erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Hauptanspruches erfin­ dungsgemäß gelöst, indem Ablaufdaten zur Beschreibung der Abläufe als Eingänge von einem Fuzzy-Logic-Softwaremodul verarbeitet werden, und dass von diesem Fuz­ zy-Logic-Softwaremodul ein Ausgang zur ablaufkonformen Variation der Abdrückge­ schwindigkeit beeinflusst wird. Für alle diejenigen Abläufe, die sich zu einem be­ trachteten Zeitpunkt noch vor einem Bergscheitel des Ablaufberges befinden und die somit die Ablaufdatenmessstrecke noch nicht passiert haben, werden die benötigten Ablaufdaten aus Wagendatenvormeldesystemen und/oder aus Eingaben in Rangierlisten übernommen. Für alle die Abläufe, die sich hinter dem Bergscheitel bereits im freien Lauf und in einem Sichtbereich insbesonde­ re bis zu einer Talbremse befinden, werden vollständige und präzisierte Ablauf­ daten verwendet, die für die Abläufe an der Ablaufdatenmessstrecke ermittelt wurden. Bei Abläufen, die aktuell gerade abgedrückt werden, werden die Ab­ laufdaten wagenweise in dem Maße von der Ablaufdatenmessstrecke über­ nommen, wie diese die Ablaufdatenmessstrecke bereits befahren haben. Nach­ einander werden dabei die Verfahrensschritte

• 1. Aufbereitung/Vorverarbeitung der Ablaufdaten
• 2. Berechnung der optimalen Abdrückgeschwindigkeit mittels Fuzzy-Logic- Softwaremodul
• 3. Bestimmung des Abrisszeitpunktes des aktuellen Ablaufes durchgeführt.

Durch die Benutzung des Fuzzy-Logic-Softwaremoduls zeichnet sich das Verfah­ ren durch geringen Rechenaufwand aus, so dass es nicht erforderlich ist, die Abdrückgeschwindigkeit der Abläufe in einem gesonderten Rechengang vor dem beginn des Abdrückens zu bestimmen. Das Verfahren arbeitet schritthal­ tend zum Ablaufbetrieb und ermittelt jeweils für den nächsten abzudrückenden Ablauf die optimale Abdrückgeschwindigkeit. Das Fuzzy-Logic-Softwaremoduls bietet dabei den Vorteil, dass die Ablaufdaten derjenigen Abläufe, die sich noch vor dem Bergscheitel befinden und die daher nur näherungsweise bekannt sind, mit einer optimal daran angepassten unscharfen Dimensionierung in die Berechnungen einflie­ ßen.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass in der fortlaufenden Ermittlung der jeweils angepassten Abdrückgeschwindigkeit für alle diejenigen Abläufe, die sich noch vor dem Bergscheitel befinden und die somit die Ablauf­ datenmessstrecke noch nicht passiert haben, die benötigten Ablaufdaten nicht aus Vergleichen gewonnen, sondern realistisch verfügbare Ablaufdaten einbe­ zogen werden, die entweder aus Wagendatenvormeldesystemen oder aus Ein­ gaben in Rangierlisten übernommen werden. Für alle die Abläufe, die sich be­ reits vom Berg gelöst haben und somit als Vorläufer des aktuell abgedrückten Ablaufes in die Betrachtung einzubeziehen sind, werden dagegen vollständige und präzisierte Ablaufdaten verwendet, die an der Ablaufdatenmessstrecke er­ mittelt wurden. Bei Abläufen, die sich aktuell gerade im Abgedrückvorgang be­ finden, werden die Ablaufdaten wagenweise in dem Maße übernommen, wie diese die Ablaufdatenmessstrecke bereits befahren haben.

Es kann auf diese Weise somit stets ein umfassendes Bild von der aktuellen Situation am Ablaufberg erzeugt werden, das eine sehr angepasste Einfluss­ nahme auf den Wert der aktuell einzustellenden Abdrückgeschwindigkeit zu­ lässt. Die Verwendung des Fuzzy-Logic-Softwaremoduls ist dabei besonders nützlich, um die nur näherungsweise bekannten Ablaufdaten der noch vor dem Bergscheitel befindlichen Abläufe bereits frühzeitig bestmöglich auszuwerten und anzuwenden. Hierdurch werden alle Schritte für die Anpassung der Ab­ drückgeschwindigkeit zugleich von einem sehr hohen Sicherheitsniveau be­ stimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher be­ schrieben. Es zeigt dazu die Fig. 1 die Darstellung einer zweistufigen Kaskade von Regelblöcken in einem Fuzzy-Logic-Softwaremodul.

Die Beschreibung erfolgt im Weiteren entsprechend den 5 Teilschritten des Verfah­ rens:

• 1. Aufbereitung/Vorverarbeitung der Ablaufdaten
• 2. Berechnung der optimalen Abdrückgeschwindigkeit mittels Fuzzy-Logic- Softwaremodul
• 3. Bestimmung des Abrisszeitpunktes des aktuellen Ablaufs

1. Verfahrensschritt Aufbereitung/Vorverarbeitung der Ablaufdaten

Auf der Grundlage von ablaufdynamischen Untersuchungen wird für die Ablaufanla­ ge ein genereller Minimalwert und ein genereller Maximalwert für die Abdrückge­ schwindigkeit festgelegt:
v_0,min bezeichnet die Geschwindigkeit, bei der auch bei kritischer Ablauffolge die erforderliche Abstandshaltung gesichert ist, und
v_0,max bezeichnet die höchste erlaubte Abdrückgeschwindigkeit für die günstigsten Kombinationen von Ablauffolgen.

Der durch diese beiden Größen vorgegebene Geschwindigkeitsbereich stellt den Wirkungsbereich des Verfahrens dar.

Die für eine konkrete Situation (Ablauffolge) maximal mögliche Abdrückgeschwindigkeit wird definiert als

V_0,opt = V_0,min + R.(V_0,max - V_0,min) (1.1)

Der Faktor R kann dabei Werte von 0 bis 1 annehmen und ist somit ein relatives Maß für die Erhöhung der Abdrückgeschwindigkeit, ausgehend von dem als "sicher" festgelegten Minimum. Durch die Wahl dieser Berechnungsvorschrift wird zugleich er­ eicht, dass in die Ermittlung von R durch die für das Fuzzy-Logic-Softwaremodul er­ forderlichen linguistischen Regeln keine anlagenabhängigen Parameter eingehen.

Zur Beurteilung der aktuellen Situation am Ablaufberg bezieht das Fuzzy-Logic- Softwaremodul Daten von bis zu 6 Abläufen A1 bis A6 ein. Diese werden situations­ abhängig entsprechend ihrer aktuellen Position ausgewählt:

• - die nächsten maximal zwei noch vor dem Bergscheitel befindlichen Abläufe A1 und A2 aus einer elektronischen Rangierliste (diese enthält auch die Ablaufdaten aus dem Wagendatenvormeldesystem, sogenannte PVG-Daten, soweit vorhanden),
• - die letzten maximal vier bereits abgedrückten Abläufe A3 bis A6, die sich zwischen dem Bergscheitel und dem Auslauf einer Talbremse TB befinden, wenn diese das Ende des Betrachtungsbereiches darstellt.

Weiter vorauslaufende Abläufe, die die Talbremse TB bereits verlassen haben, wer­ den nicht einbezogen. Dieser Bereich steht unter der Kontrolle einer Komponente Ab­ lauffolgebewertung AFO, die durch Eingriff in die Auslaufgeschwindigkeit der Talbremse TB die erforderliche Abstandshaltung auf dem Weg zwischen der Talbremse TB und der letzten Trennungsweiche sicherstellt. Um die Wirksamkeit dieser Komponente nicht zu beeinträchtigen, wird die Rückmeldung der Ablauffolgebewertung AFO über vorge­ nommene Eingriffe durch eine Verringerung der Abdrückgeschwindigkeit berücksichtigt.

Das Fuzzy-Logic-Softwaremodul zur Berechnung des Faktors R benötigt im Detail von den einzelnen Abläufen A1 bis A6 die in der Tabelle mit X gekennzeichneten Ein­ gangsdaten:

Dabei kennzeichnet ein mit X gekennzeichneter Ablauf A1 bis A4 eine direkte Aus­ wertung, während ein mit (x) gekennzeichneter Ablauf A3 bis A6 eine indirekte Aus­ wertung über Beziehungen zum vorauslaufenden Ablauf bedeutet.

Diese Daten werden nach folgenden Vorschriften berechnet:

Schwerpunktabstand zum Vorgänger

Zur Ermittlung der Schwerpunktlage innerhalb eines Ablaufs A1 bis A6 werden fol­ gende vereinfachende Annahmen getroffen:
Der Schwerpunkt eines einzelnen Wagens wird in Wagenmitte angenommen. Die Entfernung L_S des Schwerpunktes eines Gruppenablaufs von der Ablaufspitze wird aus den Längen l_i (LüP) und Massen m_i der Wagen n des Ablaufs bestimmt nach

Für die Abläufe A1 und A2 erfolgt die Berechnung der Ablauflänge und Schwer­ punktlage aus den Längen l_i (LüP) und der Massen n der in der elektronischen Rangier­ liste eingetragenen Wagen. Diese Werte werden entweder vom PVG-System automa­ tisch übernommen oder von einem Bediener eingegeben.

Als Rückfallebene bei einem Fehlen der Längen l_i (LüP) erfolgt eine Schätzung der minimalen und maximalen Ablauflänge aus den Summen der minimalen und maximalen Längen l_i (LüP), Diese werden anhand der in der elektronischen Rangierliste angege­ benen Wagenachszahlen der folgenden Tabelle entnommen:

In die Ermittlung des Faktors R werden in diesem Fall die minimalen Ablauflängen eingespeist, da diese die kritischeren sind, während in die Schätzung des Rollwider­ standes der Mittelwert aus der minimalen und aus der maximalen Ablauflänge eingeht.

Als Rückfallebene bei Fehlen der Werte für die Massen m_i gilt die Annahme, dass der Schwerpunkt der Abläufe A1 bis A6 jeweils in Ablaufmitte liegt.

Für den Ablauf A3 ergibt sich der Startwert für die Schwerpunktlage zunächst wie für die Abläufe A1 und A2. Anschließend erfolgt eine Aktualisierung bei jedem von der Ab­ laufdatenmessstrecke AM erkannten Wagenende: Bereits vermessene Wagen gehen mit ihren Messwerten ein, noch nicht vermessene Wagen mit den oben genannten Nä­ herungswerten aus der elektronischen Rangierliste.

Aus den Schwerpunktlagen L_S,1 bis L_S,3 und den Ablauflängen L₁ bis L₃ der Abläufe A1 bis A3 werden die Schwerpunktabstände der Abläufe A1 bis A2 (L₁₂) und der Ab­ läufe A2 bis A3 (L₂₃) ermittelt:

L₁₂ = L_S,1 + L₂ - L_S,2

L₂₃ = L_S,2 + L₃ - L_S,3 (1.3)

Rollwiderstand

Für den Ablauf A2 erfolgt eine Näherung über das Fuzzy-Logic-Softwaremodul.

Als Eingangsdaten dazu dienen die Achsenanzahl und die mittlere Achslast, die aus der elektronischen Rangierliste beziehungsweise aus dem PVG-System entnommen wer­ den, sowie die mittlere Ablauflänge.

Die Näherungsregeln selbst werden durch Anlernen eines Neuro-Fuzzy-Moduls mit­ tels geeignet vorverarbeiteter Ablaufdaten aus Archiv-Datenbanken bereits in Betrieb befindlicher Bahnhöfe gewonnen.

Für die Abläufe A3 und A4 wird zunächst ein Startwert wie für den Ablauf A2 ver­ wendet. Bei Erkennung eines Wagenendes an der Ablaufdatenmessstrecke AM erfolgt eine wagenweise Aktualisierung der Ablauflänge durch Messwerte. Ab dem Auslauf des Ablaufes A3 oder A4 aus der Ablaufdatenmessstrecke AM wird der von dieser ermittelte Rollwiderstand verwendet.

Anzahl der Vorgänger in dieselbe Talbremse

Zunächst wird die von einem betrachteten Ablauf A1 bis A6 die voraussichtlich be­ fahrene Talbremse TB anhand des in der elektronischen Rangierliste vorgegebenen Laufziels (Richtungsgleis) aus einer bahnhofsabhängigen Zuordnungstabelle entnom­ men.

Danach erfolgt eine Zählung der vorausgelaufenen Abläufe im Sichtbereich bis zum Auslauf aus dieser Talbremse TB.

AFO-Signal (Ablauffolgebewertung)

Von der Ablauffolgebewertung AFO werden erstmals bei Einlauf eines Ablaufes A1 bis A6 in die Talbremse TB zwei Rückmeldebits gesendet und in einem Ablauf-Status vermerkt:

• - Rückmeldebit OP bedeutet "Geschwindigkeitsoptimierung vorgenommen"
• - Rückmeldebit FF bedeutet "Geschwindigkeitsoptimierung nicht ausführbar"

Die zuletzt gesendeten Rückmeldebits der Talbremse TB werden zwischengespei­ chert; ein einmal gesetztes Rückmeldebit wird im Zwischenspeicher jedoch erst zurück­ gesetzt, wenn mindestens eine bestimmte Zeit lang nicht nochmals ein solches Rück­ meldebit eingetroffen ist.

Das einem Ablauf zugeordnete AFO-Signal wird durch Umrechnung der Werte der Rückmeldebits des zu "seiner" Talbremse gehörenden Zwischenspeichers auf einen Integer-Wert mit dem Bereich 0. . .2 gebildet:
0: Bit OP = 0, Bit FF = 0
1: Bit OP = 1, Bit FF = 0
2: Bit FF = 1

Im 1. Verfahrensschritt wird auch berücksichtigt, dass nicht immer Daten zu allen Abläufen A1 bis A6 zur Verfügung stehen, beispielsweise für die Abläufe A3 bis A6 bei Abdrückbeginn oder für den Ablauf A1 kurz vor dem Abdrückende. Wenn es aufgrund der Eigenschaften des verwendeten Fuzzy-Logic-Softwaremoduls nicht möglich ist, die Zahl der Eingangsvariablen zur Laufzeit des Verfahrens zu ändern, wird das Fehlen eines Ablaufs durch Datenwerte außerhalb des normalen Wertebereichs repräsentiert und bei der Fuzzifizierung auf den linguistischen Wert "NichtVorh" abgebildet.

Durch die Verfahrensschritte 1. bis 3. wird schließlich sichergestellt, dass der Ablauf A2 immer der aktuell abzudrückende Ablauf ist, dass vorauslaufende Abläufe A3 bis A6 und der nachfolgende Ablauf A1 immer lückenlos vor beziehungsweise nach dem Ab­ lauf A2 eingereiht werden.

2. Verfahrensschritt Berechnung der optimalen Abdrückgeschwindigkeit mittels des Fuzzy-Logic-Softwaremoduls

Die Bestimmung der relativen Erhöhung der Abdrückgeschwindigkeit über den Fak­ tor R erfolgt mittels einer zweistufigen Kaskade von Regelblöcken gemäß der Fig. 1. Eingangsseitig erfolgt eine sogenannte Fuzzifizierung, das heißt, die unscharfe Abbil­ dung der Eingangsdaten auf linguistische Variablen:

• - Die Schwerpunktabstände A12LG und A23LG der Abläufe A1 und A2 zum jeweils vorauslaufenden Ablauf 2 beziehungsweise 3 mit den linguistischen Variablen: "NichtVorh", "kurz", "mittel", "lang"
• - Die Rollwiderstände A2Rollw bis A4Rollw der Abläufe A2 bis A4 mit den linguisti­ schen Variablen: "NichtVorh", "Gutläufer", "Normalläufer", "Schlechtläufer"
• - Die Anzahl der vorauslaufenden Abläufe A1TB und A2TB von Ablauf A1 und A2 in die Talbremse TB mit den linguistischen Variablen: "NichtVorh", "KeinVorg", "We­ nigVorg", "VieleVorg"
• - Das AFO-Signal A2AFO von Ablauf A2 mit den linguistischen Variablen: "Nicht- Vorh" grün" "gelb", "rot"

Ausgangsseitig erfolgt eine sogenannte Defuzzifizierung, das heißt, die unscharfe Abbildung der Ausgänge der linguistischen Regeln über ihre Zugehörigkeitsfunktionen auf den Wertebereich von Faktor R zwischen dem Wert 0 und dem Wert 1.

Die Regelblöcke der ersten Kaskadenstufe bilden über die Zwischenvariablen "Kom­ binationL" und "KombinationRoll" den Teileinfluss der jeweiligen Eingangsvariablen auf eine mögliche Erhöhung des Faktors R ab und werden ausgedrückt durch die Begriffe "null", "mittel" und "hoch".

Der Regelblock der zweiten Kaskadenstufe fasst alle Teileinflüsse auf die mögliche Gesamterhöhung des Faktors R zusammen, ausgedrückt durch die Begriffe "null", "klein", "mittel", "groß" und "sehr groß". Die Regeln dieses Blocks lassen sich folgen­ dermaßen zusammenfassen: Wenn der Ablauf A2 nicht existiert, gibt es nichts abzu­ drücken, da das Ablaufende erreicht ist. Der Ausgabewert ist "null" und gleichbedeu­ tend mit der minimalen Abdrückgeschwindigkeit. Nutzen im Sichtbereich mehr als zwei vorauslaufende Abläufe von Ablauf A2 dieselbe Talbremse TB wie der Ablauf A2, so ist der Ausgabewert "null". Hat die Ablauffolgebewertung AFO für die von Ablauf A2 be­ nutzte Talbremse TB bereits das Rückmeldebit FF ("Geschwindigkeitsoptimierung nicht ausführbar") gemeldet, so besteht erhöhte Einholgefahr hinter der Talbremse TB, und der Ausgabewert wird daher "null". Trifft keine der vorgenannten Bedingungen zu, so wird der Ausgabewert entsprechend der Ablauftrennung vor oder nach der Talbremse TB und der Kombination der Ablauflängen festgelegt; dabei führen ungünstige Kombi­ nationen von Rollwiderständen sowie das Rückmeldebit OP ("Geschwindigkeitsoptimie­ rung vorgenommen") zu entsprechenden Abminderungen. Ist für den nachfolgenden Ablauf A1 bereits abzusehen, dass für diesen der Ausgabewert "null" betragen wird, so wird der aktuelle Ausgabewert auf "mittel" begrenzt.

Aus dem ermittelten Ausgabewert für den Faktor R wird mit Hilfe der Formel (1.1) die optimale Abdrückgeschwindigkeit berechnet.

3. Verfahrensschritt Bestimmung des Abrisszeitpunktes des aktuellen Ablaufs

Für die Variation der Abdrückgeschwindigkeit ist es von besonderer Bedeutung zu wissen, wann ein über den Bergscheitel gedrückter Ablauf sich von den nachfolgenden Abläufen löst und in den freien Lauf übergeht. Dies nämlich ist der frühestmögliche Zeitpunkt, zu dem die Abdrückgeschwindigkeit für einen nachfolgenden Ablauf geändert werden darf. Aufgabe dieses Verfahrensschrittes ist daher die Feststellung des Ab­ risszeitpunktes, zu dem die nach dem 2. Verfahrensschritt zu berechnende Abdrück­ geschwindigkeit für den nächsten Ablaufes freigegeben wird. Dies soll möglichst genau der Moment sein, an dem der vorauslaufende Ablauf in den freien Lauf übergeht, das heißt, der Schwerpunkt dieses Ablaufes den Bergscheitel überfährt (Abrisszeitpunkt).

Zur Abschätzung einer erforderlichen Zeitgenauigkeit Δt₀ wird folgender Grenzfall angesetzt: Bei Aufeinanderfolge zweier minimal kurzer einzelner Abläufe sollen min­ destens noch 2/3 der Wagenlänge des nachfolgenden Ablaufes als Reaktionsstrecke zur Verfügung stehen. Das bedeutet, der Ort des Schwerpunkts muss auf eine Wegge­ nauigkeit Δs₀ = l_min/3 = 2,13 m genau bestimmt werden. Der untere Grenzwert für die Zeitgenauigkeit Δt₀ ergibt sich bei maximaler Abdrückgeschwindigkeit v_0,max zu:

Δt₀ = Δs₀/v_0,max = 2,13 m/v_0,max (4.1)

Für den angenommenen Fall einer maximalen Abdrückgeschwindigkeiten von ≦ 1,5 m/s liegt die Zeitgenauigkeit Δt₀ somit im Bereich ≧ 1,4 s.

Zur Ermittlung der Position des aktuellen Ablaufs werden die Achsüberrollungen am im Abstand s₁ von dem Bergscheitel angeordneten ersten Doppelkontakt der Ablaufan­ lage herangezogen. Dies ist idealer Weise ein in Ablaufrichtung kurz hinter dem Berg­ scheitel angeordneter Doppelkontakt. Hier werden die Erstachsüberrollung jedes Wa­ gens sowie die Letztachsüberrollung des Ablaufes (Ablaufende) detektiert. Als Mess­ werte stehen der Zeitpunkt und die Geschwindigkeit der Überrollung zur Verfügung. Die Entfernung s_S des Ablaufschwerpunktes vom Berggipfel (positiv in Ablaufrichtung) bei der Erstachsüberrollung des Wagens n_a eines Ablaufs errechnet sich zu

wobei L_S die nach (1.2) bestimmte Entfernung des Schwerpunkts von der Ablaufspitze, l_i die Längen (LüP) der Wagen und l_PÜ ≈ 2,1 m der einfache Pufferüberhang ist.

Aus der Gleichung (4.2) ist ersichtlich, dass für Abläufe, die das Kriterium

L_S ≧ s₁ + l_pÜ - Δs₀ (4.3)

nicht erfüllen, bereits bei der Erstachsüberrollung des ersten Wagens der Ablauf­ schwerpunkt um mehr als der Weggenauigkeit Δs₀ hinter dem Bergscheitel liegt. Das heißt, der Abrisszeitpunkt ist um mehr als die Zeitgenauigkeit Δt₀ überschritten. Sofern dies aufgrund eines höheren s₁-Wertes auf einer Ablaufanlage relevant ist, müssen diese Abläufe gesondert behandelt werden.

Mit dem Auftreten derartiger Abläufe muss nicht gerechnet werden, wenn gilt:

s₁ ≦ L_S,min - l_PÜ + Δs₀ mit L_S,min = 3,2 m und I_PÜ = 2,1 m

s₁ ≦ 3,23 m

Für Abläufe, die (4.3) erfüllen, liegt der Abrisszeitpunkt zwischen der Erstachsüber­ rollung des ersten Wagens und der Erkennung des Ablaufendes. Da bei ausschließli­ cher Ermittlung von s_S nach (4.2) zum Zeitpunkt einer Wagenerstachsüberrollung die gewünschte Genauigkeit nicht erreicht würde, wird folgendes Mischverfahren einge­ setzt: Die zu den Zeitpunkten der Wagenerstachsüberrollung ermittelten s_S-Werte wer­ den als gesicherte Stützwerte verwendet. Im Zeitraum zwischen zwei solchen Ereignis­ sen wird der jeweils letzte s_S-Wert beim Eintreffen des aktuellen Messwertes der Ist- Abdrückgeschwindigkeit v_0,Ist nach der Formel

S_S,neu = S_S,alt + ν₀ . Δt (4.4)

fortgeschrieben, wobei ν₀ der Mittelwert aus aktuellem und vorigem v_0,Ist-Wert und Δ_t die seit der letzten Ermittlung von s_S vergangene Zeit ist. Die v_0,Ist-Messung erfolgt mit einem Takt von 1 s. Der Abrisszeitpunkt ist erreicht, wenn s_S ≧ 0 festgestellt wird.

Bei Ausfall der Messung von v_0,Ist erfolgt die Umschaltung auf den neuen Wert für die Abdrückgeschwindigkeit bei der betreffenden Achsüberrollung. Der Abrisszeitpunkt wird durch Interpolation rückgerechnet und für eine evtl. Nutzung zur Bestimmung des Abrisszeitpunktes des nachfolgenden Ablaufes gespeichert.

Für Abläufe, die die Gleichung (4.3) nicht erfüllen, muss das Verfahren modifiziert werden:
Sofern ein vorausgelaufener Ablauf existiert, dessen Abrisszeitpunkt bestimmt werden konnte, kann zu dessen Abrisszeitpunkt auch die Schwerpunktposition des kritischen Ablaufs berechnet werden, wobei L_Vor die Länge des vorausgelaufenen Ablaufes ist:

s_S = -(L_Vor - L_S,Vor + L_S) (4.5)

Mit Hilfe der aktuellen Messwerte für v_0,Ist wird s_S gemäß Gleichung (4.4) im 1 s-Takt fortgeschrieben und bei s_S ≧ 0 der Abrisszeitpunkt detektiert.

Bei einem Ausfall der Messung für v_0,Ist wird bei diesen Abläufen ein mutmaßlicher Abrisszeitpunkt t₀ vorausberechnet, wobei vereinfachend eine konstante Beschleuni­ gung und das tatsächliche Erreichen der vorgegebenen Abdrückgeschwindigkeit unter­ stellt werden:

Befinden sich ein oder mehrere kritische Abläufe an der Spitze eines zu zerlegenden Zugverbandes, so können deren Abrisszeitpunkte - mindestens jedoch der des ersten - nicht rechtzeitig detektiert werden. Solange diese Situation besteht, wird ein Statussig­ nal "TAB" auf den Wert "Fehler" gesetzt und somit wiederum die minimale Abdrückge­ schwindigkeit vorgegeben.

Mit dem Zeitpunkt t₁ der Erstachsüberrollung des ersten Ablaufs am ersten Doppel­ kontakt, der dabei gemessenen Geschwindigkeit v₁ und der vereinfachenden Annahme konstanter Beschleunigung, wird die Abrisszeit dieses Ablaufs rückwirkend abgeschätzt über die Beziehung

wobei v₀ ausgehend von v_0,min in drei Iterationen über t₀ aus gespeicherten Messwerten von v_0,Ist ermittelt wird. Über Gleichung (4.5) und anschließendes Fortschreiben mittels der gespeicherten Messwerte für v_0,Ist gemäß Gleichung (4.4) wird nun der Abrisszeit­ punkt des nächsten Ablaufs fortlaufend geschätzt, bis entweder die Vergangenheit voll­ ständig aufgearbeitet ist, oder ein Ablauf erreicht wird, der Gleichung (4.3) erfüllt. Mit den hierdurch zur Verfügung gestellten Informationen ist die Weiterbearbeitung nach den oben beschriebenen Algorithmen möglich. Beim Erreichen des nächsten Abriss­ zeitpunktes wird das "TAB"-Signal zurückgesetzt auf einen Wert "OK".

Bei Ausfall der Messung von v_0,Ist verbleibt das "TAB"-Signal im Zustand "Fehler", bis erstmals für einen Ablauf, der die Gleichung (4.3) erfüllt, der Abrisszeitpunkt über die Achsüberrollungen bestimmt werden kann.

Claims (6)

1. Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindigkeit an einem Ablaufberg mit für einzelne Abläufe jeweils vorzugebenden optimierten Abdrückgeschwin­ digkeiten unter Verwendung von Ablaufdaten, die in Wagendatenvormelde­ systemen und/oder elektronischen Rangierlisten eingetragen sind, sowie von Ablaufdaten, die für jeden Ablauf an einer Ablaufdatenmessstrecke er­ mittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass Ablaufdaten zur Beschrei­ bung der Abläufe als Eingänge von einem Fuzzy-Logic-Softwaremodul verarbeitet werden und dass von diesem Fuzzy-Logic-Softwaremodul ein Ausgang zur ablauf­ konformen Variation der Abdrückgeschwindigkeit beeinflusst wird, dass für alle diejenigen Abläufe, die sich zu einem betrachteten Zeitpunkt noch vor einem Bergscheitel des Ablaufberges befinden und die somit die Ablaufdaten­ messstrecke noch nicht passiert haben, die benötigten Ablaufdaten aus Wa­ gendatenvormeldesystemen und/oder aus Eingaben in Rangierlisten über­ nommen werden, und dass für alle die Abläufe, die sich hinter dem Berg­ scheitel bereits im freien Lauf und in einem Sichtbereich befinden, vollstän­ dige und präzisierte Ablaufdaten verwendet werden, die für die Abläufe an der Ablaufdatenmessstrecke ermittelt wurden, und dass bei Abläufen, die aktuell gerade abgedrückt werden, die Ablaufdaten wagenweise in dem Ma­ ße von der Ablaufdatenmessstrecke übernommen werden, wie diese die Ablaufdatenmessstrecke bereits befahren haben.

2. Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindigkeit nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass nacheinander die drei Verfahrensschritte

• - Aufbereitung/Vorverarbeitung der Ablaufdaten
• - Berechnung der optimalen Abdrückgeschwindigkeit mittels Fuzzy-Logic- Softwaremodul
• - Bestimmung des Abrisszeitpunktes des aktuellen Ablaufes

durchgeführt werden.

3. Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindigkeit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ablaufanlagenbezogen ein Minimalwert (v_0,­ _min) und ein Maximalwert (v_0,max) für die Abdrückgeschwindigkeit festgelegt wird, und dass die Berechnung der Abdrückgeschwindigkeit (v_0,opt) nach der Gleichung
V_0,opt = V_0,min + R.(V_0,max - V_0,min)
erfolgt, wobei der Faktor R Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann und ein relati­ ves maß für die Erhöhung der Abdrückgeschwindigkeit (v_0,opt) über den Minimalwert (v_0,min) hinaus darstellt.

4. Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindigkeit nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsdaten für das Fuzzy- Logic-Softwaremodul die Schwerpunktabstände zu den vorauslaufenden Ab­ läufen, die Rollwiderstände und die Anzahl der Vorgänger bis zum Ende des Sichtbereiches aufbereitet und benutzt werden, und dass mehrere Abläufe (A1 bis A6) gleichzeitig in die Beurteilung der jeweils aktuellen Situation am Ablaufberg einbezogen werden, wobei sich mindestens zwei dieser Abläufe (A1 bis A2) vor dem Bergscheitel und mindestens vier Abläufe (A3 bis A6) zwischen dem Bergscheitel und dem Ende des Sichtbereiches befinden.

5. Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindigkeit nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich hinter dem Sichtbereich, insbesondere hinter einer Talbremse (TB), unter der Kontrolle einer Komponente Ablauffolgebewertung (AFO) steht, die durch Eingriff in die Auslaufgeschwindigkeit der Talbremse (TB) die erforderliche Abstandshaltung auf dem Weg zwischen der Talbremse (TB) und der letzten Trennungsweiche sicherstellt, und dass Rückmel­ dungen der Ablauffolgebewertung (AFO) über vorgenommene Eingriffe durch eine Verringerung der Abdrückgeschwindigkeit berücksichtigt werden.

6. Verfahren zur Variation der Abdrückgeschwindigkeit nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abrisszeitpunkt berechnet wird, zu dem die nach dem 2. Verfahrensschritt zu berechnende Abdrückgeschwindigkeit für den nächsten Ablauf freigegeben wird, wobei dies genau der Moment ist, an dem der vorauslaufende Ablauf in den freien Lauf übergeht und der Schwerpunkt dieses Ablaufes den Bergscheitel überfährt.