Energeticky efektivní řízení kolejových vozidel

Abstract

Cílem této práce je představit problém optimálního řízení vlaku a implementovat open-source softwarový balíček, pomocí něhož je jej možno řešit. Řešením je rychlostní profil, který bere v úvahu trakční limity vlaku, celkový čas cesty a výškový profil tratě a zároveň minimalizuje celkovou vynaloženou energii. Optimální strategie spočívá v přepínání několika jízdních režimů: maximální trakce, držení rychlosti, optimální brzdění, výběh a maximální brzdění. Na ploché trati má optimální strategie podobu maximální trakce – (držení rychlosti) – výběh – maximální brzdění. Na obecné trati může docházet k většímu množství přepnutí kvůli příliš strmým úsekům. Řešení bylo implementováno v jazyce Julia a je dostupné veřejnosti v podobě balíčku na GitHub. I přes to, že je program obecně funkční a příklady výpočtu jsou uvedeny. Některé funkcionality stále chybí (především možnost zahrnout rychlostní omezení). Současné řešení je však možno dále vyvíjet díky jeho open-source povaze.

The goal of this thesis is to present the problem of optimal train control and implement an open-source software package able to solve it. The solution is a speed profile which takes train's traction capabilities, total journey time and the track gradient into account while minimising the total required energy. The optimal control strategy is a switching strategy between a small number of modes: Maximum acceleration, Cruising, Optimal braking, Coasting and Maximum braking. On a flat track, the optimal strategy has the form Maximum acceleration –⁠ (Cruising) –⁠ Coasting –⁠ Maximum braking. On a general track, more switching can occur due to the steep uphill and steep downhill sections of the track. A solution has been implemented in the Julia programming language and is available to the public in a form of a package accessible on GitHub. The solution is functional and examples of speed profile calculation are shown. Some features are still missing, most notably inclusion of speed limits. Functionality of the implemented solution can be further developed thanks to its open-source nature.