Gekoppelte aerodynamische und fahrdynamische Simulation zur Optimierung von Tunnelfahrten

Eingleisige Tunnelröhren auf Hochgeschwindigkeitsstrecken stellen aufgrund der kleinen Querschnittsfläche in Bezug auf den Luftwiderstand bei der Tunneldurch-fahrt, der entstehenden Drucklasten sowie der Abstrahlung von Mikrodruckwellen, welche Ursache des sogenannten Tunnelknalls sind, besondere Herausforderungen an die Planung und Dimensionierung des Bauwerks. Gegenwärtig werden die akusti-schen Umweltwirkungen durch bauliche Anpassungen wie Portalhauben, Quer-schnittsaufweitungen oder Entlüftungsschächte beeinflusst. Im vorliegenden Beitrag wird untersucht, in wieweit betriebliche Anpassungen der Fahrkennlinie des Zuges geeignet sind, die Tunnelaerodynamik und -akustik zu beeinflussen. Hierzu werden eine aerodynamische Simulation der Druckentwicklung innerhalb des Tunnels sowie eine fahrdynamische Simulation in einem iterativen Prozess gekoppelt, sodass wech-selseitige Abhängigkeiten von Fahrverhalten und Tunnelaerodynamik modelliert werden können. Die Methodik wird anhand eines Fallbeispiels auf Basis des Katzen-bergtunnels getestet und es wird gezeigt, dass durch die Reduktion der Tunnelein-fahrgeschwindigkeit sowohl die Umweltwirkung von Tunnelfahrten als auch die Energieeffizienz positiv beeinflusst werden können bei relativ moderaten Fahrzeitver-lusten

Combining Operative Train Simulation with Logistics Simulation in SUMO

Rail freight logistics is usually planned and analyzed using a macroscopic aggregated view on railway networks and train operations. As a result, disjoint tools have developed for simulating train operations which requires a detailed representation of track assets as well as the signaling architecture and supply chain networks in logistics analyzing the flow of goods where mode-specific capacity and traffic situations are incorporated in an aggregated manner. However, integrating the two areas could help evaluating railway-specific operative implications (such as conflicts and consequent delays) on the level of transport chains and thus single transport units instead of trains or network areas. The simulation tool SUMO is identified to meet criteria from both disciplines. It is shown how a respective methodology can be realized in SUMO to create such a simulation model. A use case of northwestern Germany shows by the means of exemplary container trajectories that the two simulative approaches can be merged

Optimizing rollout strategies for migration to moving block signaling – A MINLP-based approach for on-board train integrity monitoring technology

Increasing demand on heavily-used rail corridors in line with the modernization of the signaling architecture are key drivers for migrating to modern, moving-block based train control in the European railway network. In order to maximally profit from the increase of reliability and reduction of costs associated with shifting towards full ETCS Level 3 from a network management perspective, additional requirements on the fleet management level arise. Amongst other things, if track vacancy detection equipment is to be eliminated, all trains operating on these lines need to be equipped with on-board train integrity (OTI) monitoring solutions. In order to facilitate the planning of the OTI network migration processes, a MINLP-model is proposed which allows economic optimization of OTI migration in view of fleet allocation and the removal of trackside equipment for train integrity verification within the network. The model is tested in a case-study based on a generic network abstracted from the Austrian mainline network and found to significantly enhance planning compared to heuristic migration strategies

Demand Responsive Transport im Schienenverkehr - Eine Analyse des Systemdesigns

DE: Demand Responsive Transport im Schienenverkehr ist geeignet, auch nachfrageschwache Strecken mit Direktverbindungen zu bedienen. Kurzen Reisezeiten stehen jedoch mitunter lange Vorlaufzeiten zur Buchung gegenüber. Anhand eines Anwendungsbeispiels im Großraum Braunschweig wird untersucht, wie grundlegende Systemparameter wie Infrastruktur, Fahrzeuganzahl und Planungsalgorithmen die Qualität des Angebots beeinflussen. Eine Untersuchung unterschiedlicher Systemdesigns zeigt, dass die Vorlaufzeiten durch gezielten Ausbau der Infrastruktur und einer erhöhten Anzahl an Fahrzeugen gesenkt werden können, die jedoch intelligent im Netz verteilt werden müssen. EN: Demand Responsive Transport in rail transport - an analysis of the system design. Demand Responsive Transport in rail transport is suitable to also serve low-demanded routes with direct connections. Short travel times are sometimes facing long preparation times for the booking. Using an application example in the Braunschweig metropolitan area, it is examined how basic system parameters such as infrastructure, number of vehicles, and planning algorithms influence the quality of the service. An examination of different system designs shows, that the preparation times can be lowered by systemized expansion of the infrastructure and an increased number of vehicles which, however, have to be distributed intelligently in the network

Entwicklung und Validierung von Anomaliedetektionsverfahren für Weichen

Das Überwachungssystem POSS® von Strukton Rail (SR) erfasst kontinuierlich den Stromverbrauch von Weichenantrieben, um deren Zustand zu überwachen. Basierend auf dieser Datengrundlage werden Wartungsmaßnahmen geplant. Dieser Beitrag berichtet über die gemeinsamen Forschungsaktivitäten von DLR und SR zur Entwicklung und Verbesserung von Algorithmen zur automatisierten Fehlererkennung. Ziel ist es, Anomalien und Fehler der Weichen zu erkennen, Warnmeldungen zu generieren und diese in ein umfassendes Zustandsüberwachungssystem zu integrieren. Hierzu werden in enger Kooperation Verfahren entwickelt, die das Expertenwissen der Wartungsanalytiker berücksichtigen. Die Verfahren, ihre prototypische Implementierung im SR Kontrollzentrum und erste Ergebnisse der Validierung werden nachfolgend vorgestellt

DFT modeling approach for operational risk assessment of railway infrastructure

Reliability engineering of railway infrastructure aims to understand failure processes and to improve the efficiency and effectiveness of investments and maintenance planning such that a high quality of service is achieved. While formal methods are widely used to verify the design specifications of safety-critical components in train control, quantitative methods to analyze the service reliability associated with specific system designs are only starting to emerge. In this paper, we strive to advance the use of formal fault-tree modeling for providing a quantitative assessment of the railway infrastructure's service reliability in the design phase. While, individually, most subsystems required for route-setting and train control are well understood, the system's reliability to globally provide its designated service capacity is less studied. To this end, we present a framework based on dynamic fault trees that allows to analyze train routability based on train paths projected in the interlocking system. We particularly focus on the dependency of train paths on track-based assets such as switches and crossings, which are particularly prone to failures due to their being subject to weather and heavy wear. By using probabilistic model checking to analyze and verify the reliability of feasible route sets for scheduled train lines, performance metrics for reliability analysis of the system as a whole as well as criticality analysis of individual (sub-)components become available. The approach, which has been previously discussed in our paper at FMICS 2019, is further refined, and additional algorithmic approaches, analysis settings and application scenarios in infrastructure and maintenance planning are discussed

Potenziale einer Multikuppelbarkeit im Schienenpersonennahverkehr

DE: Ein Großteil der Triebzüge im deutschen Schienenpersonennahverkehr besitzt die Scharfenbergkupplung Typ 10, die meist mechanisches und pneumatisches Kuppeln ermöglicht. Elektro-Kupplungen und Leittechnik sind aufgrund fehlender Normung größtenteils inkompatibel, sodass ein gekuppelter Betrieb unterschiedlicher Fahrzeugbaureihen nicht oder nur eingeschränkt möglich ist. Eine uneingeschränkte Kuppelbarkeit der Triebzüge könnte große Potenziale im täglichen Betrieb erschließen. Für diese Analyse wurde untersucht, welche technischen Maßnahmen eine Multikuppelbarkeit erfordert, wie regulatorische Anpassungen gestaltet werden könnten und welche betrieblichen Auswirkungen hierdurch zu erwarten sind. Erste Ergebnisse zeigen, dass durch eine Multikuppelbarkeit die Zahl an Direktverbindungen erhöht werden kann. Darüber hinaus kann die betriebliche Flexibilität durch den wechselseitigen Einsatz von Fahrzeugen gesteigert werden. Eine große Herausforderung stellt jedoch die Kuppelzeit innerhalb der Bahnhöfe und die damit verbundene Gleisbelegungszeit des Zuges dar. EN: The majority of multiple units in the German local rail passenger transport system have the Scharfenberg coupler type 10, which mostly allows mechanical and pneumatic coupling. Due to a lack of standardization, electric couplers and control technology are largely incompatible, so that coupled operation of different vehicle series is not possible or only possible to a limited extent. Unrestricted couplability of multiple units could open up great potential in daily operation. For this analysis, the technical measures required for multi-couplability were investigated, as well as how regulatory adjustments could be designed and what operational effects can be expected as a result. Initial results show that multicouplability can increase the number of direct connections. In addition, operational flexibility can be increased through the alternating use of vehicles. However, the coupling time within the stations and the associated track occupation time of the train pose a major challenge

Cryo-Electron Tomography of Marburg Virus Particles and Their Morphogenesis within Infected Cells

Ultrastructural analysis of a filovirus assembling within infected eukaryotic cells reveals differences in structure and assembly mechanisms between related RNA viruses

Studies of new Higgs boson interactions through nonresonant HH production in the b¯bγγ fnal state in pp collisions at √s = 13 TeV with the ATLAS detector

A search for nonresonant Higgs boson pair production in the b ¯bγγ fnal state is performed using 140 fb−1 of proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV recorded by the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. This analysis supersedes and expands upon the previous nonresonant ATLAS results in this fnal state based on the same data sample. The analysis strategy is optimised to probe anomalous values not only of the Higgs (H) boson self-coupling modifer κλ but also of the quartic HHV V (V = W, Z) coupling modifer κ2V . No signifcant excess above the expected background from Standard Model processes is observed. An observed upper limit µHH < 4.0 is set at 95% confdence level on the Higgs boson pair production cross-section normalised to its Standard Model prediction. The 95% confdence intervals for the coupling modifers are −1.4 < κλ < 6.9 and −0.5 < κ2V < 2.7, assuming all other Higgs boson couplings except the one under study are fxed to the Standard Model predictions. The results are interpreted in the Standard Model efective feld theory and Higgs efective feld theory frameworks in terms of constraints on the couplings of anomalous Higgs boson (self-)interactions