Die verschiedenen Maßnahmen zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs von dieselbetriebenen Schienenfahrzeugen sind Gegenstand der Forschung und werden in den kommenden Jahren, bedingt durch weltweit anwachsendes Transportvolumen, begrenzte Ressourcen und steigendes Umweltbewusstsein, weiter an Bedeutung zunehmen. Die Nutzung der Abgasenthalpie des Dieselmotors stellt dabei eine Möglichkeit zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs dar. Im Vergleich zu anderen Methoden ist der absolute Einfluss auf den Verbrauch zwar geringer, eine Kombination ist jedoch möglich und führt zu einer Verbesserung der Energieeffizienz. In dieser Arbeit wird die Möglichkeit der Abgasenthalpienutzung mittels thermoelektrischer Generatoren (TEG) betrachtet. Diese hat den Vorteil einer hohen Leistungsdichte, eines geringen Wartungsaufwands sowie einer einfachen Integration in die Topologie der exemplarisch untersuchten Lokomotive. Bei der Umsetzung sind wesentliche Randbedingungen wie die herrschenden Abgastemperaturen und -massenströme das verfügbare Einbauvolumen und der maximal zulässige Abgasgegendruck, zu beachten. Weiterhin stellt sich die thermomechanische Festigkeit der thermoelektrischen Module (TEM) als Herausforderung dar. Dies macht eine Optimierung auf Systemebene unabdingbar, welche mit numerischen Methoden effizient und wirtschaftlich durchgeführt werden kann. Aufgrund der Systemkomplexität und unterschiedlichen Skalierungsebenen der Systemkomponenten wird dazu ein Multi-Layer-Multi-Scale Optimierungsansatz vorgestellt, welcher eine realitätsnahe Konzeption und Bewertung des Systems ermöglicht. Wesentliche Fragestellungen der thermomechanischen Festigkeit des Moduls, der technischen Realisierbarkeit bis hin zur Gestaltung einer systemleistungsorientierten Betriebsstrategie werden im Laufe des implementierten Prozesses mit Hinblick auf die maßgebende maximale Systemleistung adressiert und beantwortet.

Diese Arbeit entstand an der Professur für Fahrzeugmodellierung und –simulation der TU Dresden in Zusammenarbeit mit der Fa. Bombardier Transportation („Bombardier Center of Competence“). In einem Teilprojekt dieser Kooperation wird die Einführung technischer Funktionen und Systeme zur Energieeinsparung bei Lokomotiven untersucht. Die Nutzung von Speichertechnologien ist neben der Abwärmenutzung und der energiesparenden Fahrweise die effizienteste Maßnahme zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs bei Dieselfahrzeugen. Zusätzlich zur Rekuperation von Bremsarbeit können die Funktionen Lastpunktverschiebung und emissionsfreier Betrieb mit Hilfe eines Energiespeichers realisiert werden. Der Einsatz elektrischer Energiespeicher erweist sich als geeignet für dieselelektrische Schienenfahrzeuge im Personenverkehr, da diese durch die bereits vorhandenen elektrischen Antriebskomponenten relativ einfach zu hybridisieren sind und eine nutzungsgerechte Speicherauslegung aufgrund weitgehend bekannter Fahraufgaben möglich ist. In der Arbeit wird ein durchgängiges Verfahren zur Auslegung von dieselelektrischen Lokomotiven mit Energiespeichern im Personenverkehr beschrieben. Im Fokus liegt dabei der Einsatz von Optimierungsalgorithmen zur Verbesserung des Generatorsystems und des Einsatzes von elektrischen Energiespeichern im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch und die weiteren Anteile der Lebenszykluskosten. Das im Rahmen der Arbeit erstellte Programm zur energetischen Simulation bildet die Basis zur Untersuchung verschiedener Strategien für die Fahrtgestaltung unter Berücksichtigung der Fahrzeitreserven, den Betrieb des Energiespeichers und der Steuerung von Anlagen mit mehreren Dieselmotorgeneratorsätzen. Neben der Nutzung regelbasierter Strategien werden dabei auch vorausschauende Betriebsstrategien eingesetzt, welche die Möglichkeiten der bei Schienenfahrzeugen im Vorfeld bekannten Streckengeschwindigkeit und -topologie nutzen. Die dafür angewandten Methoden sind die Dynamische Programmierung nach BELLMANN und der äquivalenzkostenbasierte Betrieb. Die Optimierung der Fahrzeugkonfiguration wird durch einen Programmbaustein realisiert, welcher unter Berücksichtigung der Lokkonfiguration und der Energiesimulation für ein vorgegebenes Streckenprofil die Verbrauchs-, Instandhaltungs- und Anschaffungskosten für das Fahrzeug berechnet.

The main aim of this work is to provide decision makers suitable approaches for solving two crucial planning problems in the railway industry: the locomotive assignment problem and the crew scheduling problem with attendance rates. On the one hand, the focus is on practical usability and the necessary integration and consideration of real-life requirements in the planning process. On the other hand, solution approaches are to be developed, which can provide solutions of sufficiently good quality within a reasonable time by taking all these requirements into account.

The increase in demand for passenger transportation, the change in the qualitative characteristics of demand and consumer behavior patterns, as well as the involvement innovative, digital and knowledge-intensive technologies makes it necessary to radically transform the business of railway companies around the world. In the long term, based on the technologies already being deployed and the accumulated experience, it is necessary to realize driving trains in fully automatic mode without a driver on board. Engineers strive to recreate as many risky situations as possible in order to increase the safety of the new driving technology. Therefore, an integral part of the implementation of such changes in the current activities of the railway company is the identification of risks for the purpose of their subsequent effective management. The purpose of the work is to develop risk management measures for the project of organizing unmanned driving. The object of the study is an unmanned locomotive project implemented by JSC "Russian Railways". The practical significance lies in the fact that the results obtained during the identification of risks and the development of measures for their management can be used in the organization of the risk management system of JSC "Russian Railways" as part of the implementation of the “Digital Railway” project. The application of the developed risk management measures is also possible within the framework of the introduction of the unmanned locomotive "Lastochka" on the sections of the Moscow Central Ring. / Увеличение спроса на пассажирские перевозки, изменение качественных характеристик спроса и моделей поведения потребителей, а также вовлечение в оборот инновационных, цифровых и наукоемких технологий делает необходимой кардинальную трансформацию бизнеса железнодорожных компаний во всем мире. В долгосрочной перспективе на основе развертываемых уже сейчас технологий и накапливаемого опыта предстоит реализовать вождение поездов в полностью автоматическом режиме без машиниста на борту. Инженеры стремятся воссоздать как можно больше рисковых ситуаций, которые могут произойти в пути следования с целью увеличения безопасности новой технологии вождения. Поэтому неотъемлемой частью внедрения подобных изменений в текущую деятельность железнодорожной компании является идентификация рисков с целью последующего эффективного управления ими. Цель работы состоит в разработке мероприятий по управлению рисками проекта организации беспилотного вождения. Объектом исследования является проект беспилотного локомотива, реализуемый ОАО «РЖД». Практическая значимость состоит в том, что результаты, полученные в ходе идентификации рисков и разработке мероприятий по их управлению, могут быть использованы при организации системы риск-менеджмента ОАО «РЖД» в рамках реализации проекта «Цифровая железная дорога». Применение разработанных мероприятий по управлению рисков также возможно в рамках внедрения беспилотного локомотива ЭС2Г «Ласточка» на участках Московского центрального кольца.

Biological invasion is a strong threat to native biodiversity, with limnic systems being especially vulnerable due to historical separation and resulting prey naivety. The prey naivety hypothesis states that native species may not be able to recognize novel predators due to a lack of common evolutionary background and, therefore, become easy targets. In a laboratory experiment, we added cues of native European bullhead (Cottus gobio Linnaeus, 1758) and invasive round goby [Neogobius melanostomus (Pallas, 1814)] to Ancylus fluviatilis Müller, 1774 originating from two different populations within the same river (one naive, one experienced towards round goby) and compared their predator avoidance behavior. Individuals from both populations recognized cues from the known predator C. gobio and reduced their locomotive activity. To round goby cues, however, naive individuals did not respond, thereby supporting the prey naivety hypothesis. Experienced individuals, in contrast, reduced their activity, suggesting a learning effect due to the co-occurrence of invasive predator and prey. At fast moving invasion fronts of highly invasive species like N. melanostomus, prey naivety can, hence, enhance their negative impact on ecosystems. Behavioral adaptation of native species resulting in predator avoidance reactions could, therefore, play an important role in ecosystem resilience and temporal invasion dynamics.

The thesis is divided into two main parts, theoretical and practical. It deals with the solution to assess the level of physical skills combined with preschool children, as a higher level of organized skiing helps training organized by kindergarten and what effect this can have skiing skills training on cognitive abilities and social side of the child's personality. The first section contains theoretical information drawn from the bibliographic sources of pedagogy, psychology, antropomotoriky, physical education and sport. Proceeds from the general content of the first chapter of her kindergarten educational concepts of the system, organizational forms of physical education and movement preschool child. It is followed by the second chapter a more specific topic for skiing children. Based on the development of motor skills through learning to its evaluation of motor skills on skis. Linkages between individual chapters see you in finding criteria for assessing the level of motor skills, cognitive skills and socialization in FEP PE curriculum. The practical part describes the action research group involved in preschool children with processed results of a detailed assessment of the level of motor skills on skis. At each level of subchapters is compared to skiing skills between age and sex of children,...

Dans une démarche globale d'asservissement du bilan énergétique et climatique de son pack d'engins ferroviaires, et pour acquérir le savoir-faire en matière de spécification de futures locomotives électriques multi-tensions dépendant d'un kit autonome hybride, ALSTOM Transport s'intéresse de près à la problématique de l'hybridation ferroviaire pour des locomotives électriques multi-tensions en leurs intégrant une source d'énergie hybride embarquée. C'est dans cet élan que s'inscrit le projet d' "Etude et développement d'un concept de locomotive hybride à chaîne de traction électrique autonome propre et durable ". Ce projet a été réalisé dans le cadre d'une thèse CIFRE lancé par l'Association Nationale de la Recherche Technique (ANRT) et mené par la société ALSTOM Transport et le laboratoire SET-UTBM. Il a pour but d'étudier et de développer un kit autonome hybride respectant l'environnement, à intégrer dans une locomotive électrique multi-tensions à chaîne de traction électrique, en prenant en compte l'encombrement disponible ; ceci est prévu pour des applications dans les domaines de locomotives tirant jusqu'à 1800 Tonnes et circulant en Europe, remplaçant ainsi les locomotives de manoeuvre dans certains bouts de lignes non-électrifiées afin d'éviter le trafic ferroviaire, et les temps d'attente en réduisant ainsi les coûts d'exploitation, et en minimisant fortement la consommation du carburant, et les émissions du CO2. Ce qui ramène la nouveauté dans le projet est de pouvoir intégrer un groupe hybride autonome dans une locomotive électrique multi-tension sans effectuer des modifications dans son architecture. Les travaux réalisés ont consisté dans un premier temps à définir les différentes missions ferroviaires auprès des opérateurs privés sur des bout de lignes non-électrifiées répondant à notre problématique, et permettant ainsi de réaliser un dimensionnement énergétique du kit hybride autonome, respectant le cahier des charges de l'étude lié essentiellement à l'encombrement disponible. Ensuite, nous avons identifié les deux sources de tension et de courant de la source d'énergie hybride embarquée après avoir évalué plusieurs technologies potentielles. Dans un deuxième temps, et après avoir défini l'architecture technique de la chaîne de traction de la locomotive électrique multi-tension à option du kit hybride, nous avons présenté la démarche de dimensionnement et de modélisation des ces deux sources d'énergie et de puissance. La structure étant définie, nous avons abordé enfin la dernière phase d'étude qui est le développement du contrôle-commande, et la mise en oeuvre de la gestion d'énergie entre les deux sources présentes à bord du véhicule, en tenant compte des limitations énergétiques du système de stockage et du dimensionnement du système. Le but de ces stratégies d'énergie est de maximiser par exemple le rendement global de la chaîne de traction. Les dimensions et choix en termes de stratégie de gestion issus de cette thèse seront directement exploités dans le projet au moment de sa construction.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bernardo Nogueira Neto.pdf: 936161 bytes, checksum: 8cae25f84e9e07f78244f10040d97213 (MD5) Previous issue date: 2010-06-04 / In this dissertation, we explore the application of the Theory of System Identification to develop a mathematical model that represents the behavior of the electrical current rectifier used to power the traction motors of a locomotive diesel-electric, based on mathematical manipulation of its temperature data. It was developed an ARX model and, using the aid of the computational system identification toolbox of MATLAB ®, simulations were made for estimation and validation of the order of the model that best describes the dynamic response of the physical system. The input and output data of the rectifier are obtained from the direct measurement of the output current of main generator, which is the input, and from the measurement of the temperature on the rectifier, which corresponds to the output. These data are used in developing the mathematical model of the system under study. The goal is to obtain a model that best represents the behavior of the main engine rectifier, allowing control actions to optimize the relation between supplied and required power of locomotive, so that downtime events resulting from self-protection mechanisms against high temperatures during operation of the rectifier in severe operations are minimized. As a result, we have a more advanced and efficient model that allows a strategy to monitoring the equipment at the various points of operation, considering their variation and ensuring a stable and safety locomotive's operation. / Nesta dissertação, aborda-se a aplicação da Teoria de Identificação de Sistemas para escolha de um modelo polinomial, que represente o comportamento do retificador de corrente elétrica, utilizado para suprimento dos motores de tração de uma locomotiva dieselelétrica, a partir da manipulação matemática de seus dados de temperatura. Desenvolve-se um modelo ARX e, com auxílio da ferramenta computacional do toolbox de identificação do MATLAB®, são feitas simulações para estimação e validação da ordem do modelo que melhor descreva a resposta dinâmica do sistema físico. Os dados de entrada e saída do retificador são obtidos a partir da medição direta da corrente de saída do gerador principal, que corresponde à entrada, e da medição da temperatura na bancada retificadora, que corresponde à saída. Estes dados são utilizados na elaboração do modelo matemático do sistema em estudo. Busca-se obter um modelo matemático que represente o comportamento do retificador principal da locomotiva, possibilitando ações de controle para uma melhor otimização entre a potência fornecida e a requerida para tração, de tal forma que os eventos de downtime, decorrentes da atuação da proteção contra altas temperaturas do retificador durante operações em regimes severos, sejam minimizados. Como resultado, tem-se um método mais avançado, eficaz e que possibilita uma estratégia de monitoramento nos diversos pontos de operação do equipamento, considerando suas variações e garantindo uma operação estável e segura do sistema.

The focus of the work is the calculation and design of battery-powered drive of locomotive, operating in the sub-siding mode, ie when the locomotive is moving on the track section without the overhead line. The proposed battery groups to ensure the drive train will be installed directly into the locomotive engine room. In the theoretical part of the work there has been done the analysis of the electrical locomotives and electrical unit, which nowadays are used in the Czech Republic in driving of voltage controller with the integrated circuit. Then, in the chapter there is a brief description modern locomotives frequency convertor’s and rectifier’s function. The practical part of the work contains the necessary force and energy calculation for train moving on the determined rails. On the base of the received data, the design of battery groups has been done. These battery groups will work as an independent traction which insures the moving of the train on the determined rails. In the work the design, which consists of STEP-UP and STEP-DOWN convertors, has also been done. The power model and model management were created in Matlab Simulink programme. Data and graphs exported from the Matlab Simulink programm are determined for verifying convertor’s function, which can be found in a separate chapter. In addition to the proposal of the battery drive is at work also has been calculated loss of traction rectifier during normal operation of the locomotive, ie outside siding mode. For this calculation, in the conclusion is listed the theory of calculation of the losses incipient in the transistor and freewheeling diode of rectifier. According to the theory own calculation is performed. Subsequently the liquid cooler calculation of the rectifier is calculated.

Ausbildung mit moderner Software für Festigkeitsberechnungen ist im Ingenieursstudium unabdingbar. Die Studierenden sollten hierbei bevorzugt Methodenkompetenz erwerben, um auf spätere Umgebungs- und Generationswechsel bestmöglich vorbereitet zu sein. Einfach zu erlernende und zu bedienende Programme sind hierfür von Vorteil. Langfristiges Ziel ist es, Wissen zu aktuellen Berechnungs- und Nachweismethoden in die Industrie zu transferieren. Es werden zwei SimSolid-Berechnungsprojekte - Kranhilfsrahmen und Lokomotiv-Dampfkessel – aus Branchen vorgestellt, denen bisher praktikable Möglichkeiten für Festigkeitsberechnungen an großen Baugruppen fehlten. / Training with modern software for strength calculation is essential in engineering studies. The students should preferably acquire methodological competence. In this way, they are best prepared for changes in software version or program environment. Programs that are easy to learn and use are advantageous for this. The goal is to transfer knowledge about current calculation and verification methods to industry. Two SimSolid calculation projects will be presented - Crane Subframe and Locomotive Boiler. Strength calculations on large assemblies have not been common in these industrie sectors up to now.