Ecodrive: La Guida Ecologica Davide BARLINI 1 Dicembre 2016
AGENDA Priorità economica Vs Impatto ambientale Minimizzare il Consumo Energetico su un Treno Il problema di EcoDrive Principio di Funzionamento Esempi in simulazione Il prodotto Ecodrive 2
Priorità economica Vs Impatto ambientale Fonte TI: Expo Ferroviaria 2014 3
Minimizzare il Consumo Energetico su un Treno «Efficientamento» sistema trazione «Efficientamento» sistema ausiliario Aerodinamica, Riduzione massa veicolo Recupero dell energia cinetica in frenatura Stile di guida Motorizzazione PMM, SiC Condizionamento & illuminazione a bisogno per ottimizzazione comfort, gestione porte, etc Riduzione della resistenza all avanzamento Sincronizzazione Treni, Sottostazioni reversibili, Sistemi di accumulo TS EN 50591: Specification and verification of energy consumption for railway rolling stock 4
Il Problema di Ecodrive Dato un profilo di linea (altimetrico, curve, limitazioni di velocità, tipo di alimentazione) Da percorrersi in un tempo T X Mission time Con un rotabile che trasporta M X Quale profilo di velocità applicare per consumare il meno possibile? La soluzione trovata ha impatti sul comfort è di facile implementazione? Se le condizioni al contorno cambiano (stop del treno, carico passeggeri differente), chi calcola la nuova soluzione? 5
STOP_1 STOP_2 STOP_1 STOP_2 STOP_N ECODRIVE 2.1 Principio di Funzionamento Speed Non serve calcolare tutta la tratta! Tra due stazioni la massa del treno (passeggeri), non cambia Position Identifico i settori tra due fermate Cambiamento della velocità limite Cambiamento della pendenza, etc Limit (E 2,V a2,v b2 ) (E 4,V a4,v b4 ) (E M,V am,v bm ) Il profilo di velocità deve essere semplice M Ogni settore i [1, M] è rappresentato [eff_rate i, V ai,v bi ] (E 1,V a1,v b1 ) (E 3,V a3,v b3 ) Obiettivo: trovare la combinazione di [eff_rate i, V ai,v bi ] Speed limit Vai Per rispettare il Mission Time Minimizzare il consumo energetico Cruising Coasting Freno Vbi Accelerazione 6
EcoDrive Algoritmo Evolutivo Condizione iniziale Valori pre-calcolati Speed Profile Record Considera «la storia passata», esperienza Evolve una soluzione fattibile Veloce a proporre soluzione Possibilità di essere integrato nell elettronica imbarcata Best Solution? End time? 7
Mission time Esempio Metro: Bruxelles L5 (Demey-Beaulieu): Evoluzione soluzione 8 Acceleration till target speed (V a ) Coasting driving style till target speed (V b ) Cruising driving style till new driving style required Braking full performance with margin safety definition
Esempio Tram: Impatto ambientale Extra TIME Guida «normale» EcoDrive 2.1 EIME Environmental Improvement Made Easy (ALSTOM Tool for LCA) (Case one tram only for 30 years of service) Impact indicator Category AA for PEP (Air Acidification) kg H+ eq Air AT for PEP (Air Toxicity) m³ Air GWP for PEP (Global Warming Potential) kg CO₂ eq. Air ODP for PEP (Ozone Depletion Potential) kg CFC-11 eq. Air POCP for PEP (Photochemical Ozone Creation Potential) kg C₂H₄ eq. Air WD for PEP (Water Depletion) dm³ Water WE for PEP (Water Eutrophication) kg PO₄³ eq. Water WT for PEP (Water Toxicity) m³ Water HWP for PEP (Hazardous Waste Production) kg Earth RMD for PEP (Raw Material Depletion) 1 / year Earth 9 ED for PEP (Energy Depletion) MJ Energy TRAM
Roma Termini Roma Tiburtina Firenze SMN Esempio AV: Studio su NTV (Registrazione) Treno T18: 06/07/2016 Roma Firenze 3kV Tempo: 6195s Consumo Netto: 3623.8 kwh Punti di registrazione 10
Studio su NTV Simulazione delta Energy Vs Reg time [s] Energy Consumption [kwh] % All out 5296 4326 19% Ecodrive 6012 3182-12% Registrazione 6195 3624 0% All-out La registrazione mette in evidenza come l ultima parte del percorso sia stata fatta a velocità ridotta per arrivare ON-TIME in stazione. ECODRIVE riduce la velocità di picco per essere compatibile con il tempo di arrivo riduzione consumo energetico 11
EcoDrive: Prodotto per il rotabile Ecodrive Interfaccia GPS TCMS Speed Il Task Ecodrive gira su DDU: L interfaccia con TCMS per scambio dati (Input: Time mission, GPS position, Weight; Output: Driving styles) In stazione restituisce una prima soluzione fattibile (anche se non ottimale) che evolve nel tempo migliorando la soluzione stessa nel tempo Algoritmo genetico 12 Rapida soluzione Parte dall esperienza Calcolo in tempo reale Evoluzione Cambio condizione Nuova soluzione
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