Direkte experimentelle Bestimmung der maximalen Leistungsfähigkeit bei Leistungsuntersuchungen im spurgeführten Verkehr
Final Report Abstract
Nachfolgend werden die wesentlichen Forschungsergebnisse der vier Arbeitspakete zusammengefasst. Mit dem neuen Algorithmus zur Generierung eines für Leistungsuntersuchungen geeigneten zufälligen Fahrplans kann der reale Betrieb nun hinreichend genau in systematischer Form abgebildet werden. Gleichzeitig wird das zu untersuchende Betriebsprogramm in seiner Struktur beibehalten. Somit können die Simulationsergebnisse als zuverlässige Grundlage für alle darauf aufbauenden Untersuchungen verwendet werden. Die maximale Leistungsfähigkeit ist ein entscheidender Eingangsparameter für die Bestimmung der Wartezeitfunktion, aus der der optimale Leistungsbereich letztendlich ermittelt wird. Die Genauigkeit der simulativen Methode zur Bestimmung der maximalen Leistungsfähigkeit ist somit ein entscheidender Einflussfaktor für die Aussagekraft des optimalen Leistungsbereichs. Mit der in diesem Projekt entworfenen Methode wird eine hinreichende Genauigkeit der ermittelten maximalen Leistungsfähigkeit gewährleistet. Darüber hinaus ist die Methode noch modifizierbar, so dass die Genauigkeit je nach Aufgabenstellung angepasst werden kann. Bei der Bestimmung der Wartezeitfunktion sowie des optimalen Leistungsbereichs spielt die Modellfunktion eine große Rolle. Eine Modellfunktion mit großem Bestimmtheitsmaß kann den Zusammenhang der Datenpunkte besser repräsentieren. Die neu konstruierte Modellfunktion besitzt im Vergleich zu der vorhandenen Modellfunktion ein signifikant größeres Bestimmtheitsmaß. Durch die Anwendung der neuen Modellfunktion erfolgt eine realitätsnahe Auswertung der Simulationsergebnisse. Die angepassten Parameter der Modellfunktion, die mit dem Trust-Region-Algorithmus und einem robusten Regressionsverfahren ermittelt werden, sind robust gegen Ausreißer. Demzufolge erhält der daraus ermittelte optimale Leistungsbereich eine höhere Aussagekraft. Um eine uneingeschränkt praktische Anwendung der beschriebenen geschlossenen Lösung zu erreichen, erscheint es sinnvoll, über das hier bearbeitete Forschungsprojekt hinaus einen Untersuchungsansatz zu verfolgen, bei dem aus einer Vielzahl von Anwendungsfällen mit der neu entwickelten Methode eine Systematik zur direkten Aussonderung der Ausreißer abgeleitet wird. Zusammengefasst werden für künftige Leistungsuntersuchungen zur Ermittlung des optimalen Leistungsbereichs folgende Maßnahmen empfohlen: Für Fahrplanverdichtungen ist die Verdichtungsstrategie „Dynamisierung von Zeitscheiben“ einzusetzen. − Zur Ermittlung der maximalen Leistungsfähigkeit ist die Methode zur Bestimmung der Abweichungspunkte zwischen Eingangs- und Ausgangsbelastung geeignet. − Zur Bestimmung des optimalen Leistungsbereichs ist eine neue konstruierte Modellfunktion zu nutzen. − Allgemein sollen die Fahrplanverdichtungen gleichmäßig mit verschiedenen Verdichtungsstufen (bis 1,25 * maximale Leistungsfähigkeit) und mindestens insgesamt 80 (unter der maximale Leistungsfähigkeit) generiert werden. Bei Berücksichtigung dieser Empfehlungen werden die Genauigkeit und die Aussagekraft der simulativen Methode zur Leistungsuntersuchung deutlich erhöht. Infolgedessen kann der aus der neu entwickelten Methode ermittelte optimale Leistungsbereich nicht nur zu Vergleichszwecken, sondern nun auch als Richtwert für die praktische Anwendung verwendet werden. Das Arbeitsprogramm wurde vollständig innerhalb des vorgesehenen Zeitplans bearbeitet. Auch wenn der uneingeschränkte Praxiseinsatz der entwickelten geschlossen Lösung der Wartezeitfunktion aufgrund des Entwicklungsstands der externen synchronen Simulationswerkzeuge noch nicht möglich ist, ergeben sich aus den erreichten Forschungsergebnissen wichtige Impulse für eine Weiterentwicklung. Unabhängig davon führten die weiteren Ergebnisse des Forschungsvorhabens zu einem signifikanten Erkenntnisgewinn der eisenbahnbetriebswissenschaftlichen Grundlagenforschung und entfalten eine unmittelbare Praxiswirksamkeit.
