Ecodrive : speed tuning for energy saving in railway vehicles

Since rail is still by far the most efficient means of transport in terms of energy consumption (on average, -68% and -73% compared with cars and planes respectively) there can be no doubt that it is a strategic sector in today's society. However, air pollution and steadily increasing rail traffic in industrialised countries are making the search for new energy-saving methods and ways to improve locomotive efficiency a top priority. In recent years much has been done and is still being done to improve the efficiency of locomotive traction chains because increased efficiency reduces operational energy consumption and waste. Further improvements can be achieved by ensuring that driving styles adhere to the restrictions imposed by rail operators (timetables, track speed limits) and routes, and minimise energy consumption on given sections of track. Appropriate station-to-station speed profiles play a major role and can significantly reduce energy consumption. Our aim is to design a system that processes all necessary information to create speed profiles that adhere to operational constraints (time, speed limits, train performance) and minimise energy consumption on given sections of track. The effectiveness of our solution will be demonstrated using simulations obtained by applying the algorithm to a number of actual cases.

Il trasporto ferroviario rimane di gran lunga il mezzo più efficiente dal punto di vista energetico (in media -68% rispetto all'auto e -73% rispetto all'aereo) e quindi senza dubbio un settore strategico nella società odierna. Tuttavia, il costante aumento del traffico ferroviario nei paesi industrializzati, unito al problema delle emissioni in atmosfera, rendono fondamentale la ricerca di soluzioni innovative per il risparmio energetico e l'aumento di efficienza nei mezzi di trasporto su ferro. In questi anni molto si e fatto e molto si sta facendo sugli elementi che compongono la catena di trazione di un mezzo ferroviario, poiché l'aumento della loro efficienza comporta una diminuzione del consumo energetico e delle perdite in fase d'uso. Un ulteriore miglioramento si può ottenere curando la condotta di guida, Driving Style, scelta in modo da rispettare i vincoli imposti dalla compagnia ferroviaria (timetable, limiti di velocità della tratta) e dal percorso ma, allo stesso tempo, minimizzando l'energia spesa per compiere una data tratta. Il profilo di velocità da seguire tra due stazioni ricopre quindi un ruolo importante; una scelta intelligente di questo può infatti ridurre sensibilmente il consumo energetico. Il nostro obiettivo sarà dunque quello di progettare un sistema che ricevendo in ingresso tutte le informazioni necessarie, generi il profilo di velocità che rispetti i vincoli (tempo, limiti di velocità, prestazione del mezzo) e minimizzi l'energia spesa per compiere una certa tratta. La bontà della soluzione trovata verrà quindi giustificata dai risultati delle simulazioni ottenuti applicando l'algoritmo a diversi casi reali.