E-Mobilität mit LibroDuct

Gegenverkehr 3 PS 646 x 220 Hindernis 3 PS 646 x 220 Haltestelle-5-PS-646-x-220 Kreuzung-2-PS-646-x-220 Abbiegen-PS-646-x-220

Die Motivation

In jüngster Zeit gewinnt das Thema Elektromobilität unter dem Gesichtspunkt nachhaltiger Stadt- und Verkehrsplanung zunehmend an Relevanz, obwohl es schon seit über 100 Jahren elektrische Züge, Straßenbahnen und Automobile gibt. Insbesondere wegen ihrer geringeren Flexibilität setzten sich Oberleitungsbusse (auch Obusse oder Trolleybusse genannt) bisher aber nicht gegen die starke Verbrennungsmotorkonkurrenz durch, obwohl sie sowohl kostengünstig als auch energieeffizient und abgasfrei unterwegs sind. Durch die weitgehend feste Bindung an die Oberleitung ist zumindest ein manueller Eingriff, wenn nicht sogar eine bauliche Veränderung nötig, wenn der Bus z. B. um ein temporäres oder fixes Hindernis herumgeleitet werden muss. Eine zusätzliche Energiequelle an Bord, egal ob Batterie oder Hilfsdiesel, schafft bei solchen Problemen nur bedingt Abhilfe. Diese Nachteile bewirken, dass z. B. in Deutschland derzeit 23.000 Diesel-, aber noch nicht einmal 100 Oberleitungsbusse als Stadtbusse im Einsatz sind. Auch sonstige E-Mobilitätsvarianten wie Batterie-, Brennstoffzellen oder Hybridbusse bergen noch zu viele Einschränkungen bzgl. Reichweite oder Fahrkomfort bzw. gelten als Übergangstechnologien.

Die Lösung: das Verfahren LibroDuct

DIaLOGIKa suchte, zusammen mit Kummler+Matter AG als Kooperationspartner, nach Lösungen für diese Aufgabenstellung – und entwickelte das Verfahren LibroDuct. Mit seiner Hilfe können Oberleitungsbusse sowohl während der Fahrt als auch an Haltestellen vollautomatisch an- und abdrahten. LibroDuct basiert dabei auf herkömmlichen Stangenstromabnehmern und Oberleitungssystemen. Grundlage ist ein international zum Patent angemeldetes Steuerungssystem, das sich verschiedene softwaregestützte Verfahren zunutze macht. In der Kombination mit den neuen, ebenfalls zum Patent angemeldeten mechanischen Komponenten des Stromabnehmersystems, ermöglicht LibroDuct den automatischen Wechsel zwischen dem Fahren mit und ohne Oberleitung. Es ebnet damit dem öffentlichen Nahverkehr den Weg zur flächendeckenden Elektromobilität.

Die Technologie

Das LibroDuct-Verfahren vereint die positiven Aspekte der Trolley- und der Batteriebustechnologie. Es ermöglicht Batteriebussen, auf der Strecke (und sei es nur an Haltestellen) nachzuladen – eine drastische Reduktion an benötigter Batteriekapazität ist die Folge. Trolleybusse hingegen können via LibroDuct (kurze oder längere) Strecken ohne Oberleitung bewältigen. Der Oberleitungsbau kann daher beim Einsatz von LibroDuct kostengünstig auf Hauptrouten oder auch nur auf einige Haltestellen und Steigungsstrecken mit hohem Strombedarf beschränkt werden. Auch außergewöhnliche Situationen – wie plötzliche Unfallstellen, temporäre Baustellen oder das Queren denkmalgeschützter Plätze – können Trolleybusse via LibroDuct problemlos und flexibel, durch autarkes An- und Abdrahten, bewältigen.

Die Kernfunktionalität

    • Software statt Hardware zur Steuerung

      Anstelle störanfälliger mechanischer Sensoren erfolgt die Positionsbestimmung von Oberleitung und Stromabnehmer über stereooptische Mustererkennung mittels Digitalkameras. Diese Signale steuern die Komponenten des Stromabnehmersystems zum präzisen An- bzw. Abdrahten.

    • Keine Retriever

      Gleichfalls per Software wird die Entdrahtung erkannt und in diesem Fall die entgleiste Stange mittels der für die Stangenbewegung zuständigen Aktoren in eine sichere Position gebracht. Dabei wird insbesondere darauf geachtet, dass Kollisionen mit dem Fahrdraht, der anderen Stange oder sonstigen Hindernissen vermieden werden. Damit ist dieser Ansatz mechanischen Retrievern deutlich überlegen.


    Denkbare weitere mögliche Einsatzgebiete

      • Car-to-Car-Kommunikation

        Um sich mit anderen Bussen, die dieselbe Oberleitung benutzen, „abzusprechen“ (wer von beiden z. B. im Falle einer Überholung oder einer Begegnung bei nur einem Oberleitungspaar abdrahten soll), wird digitale Kommunikation (z. B. Bündelfunk oder digital short range communication gemäß ITS-G5) genutzt.

      • Navigation via GPS und eingebauter Karte

        Über sein GPS-Subsystem (und ggf. weitere Sensoren) „weiß“ LibroDuct jederzeit, wo sich der Bus befindet. Diese Information wird mit der gespeicherten Streckenkarte verglichen, in der insbesondere vermerkt ist, wo Oberleitungen erwartet werden können, an die angedrahtet werden kann und welche der ggf. mehreren Oberleitungen benutzt werden soll.

      • Kommunikation mit der Leitzentrale

        Updates für die Karte (mit Routeninformation) erhält LibroDuct über die digitale Funkschnittstelle automatisch von der Leitzentrale, so dass der Fahrer lediglich noch zu Fahrtbeginn die Kennung der Route eingeben muss. Alles Weitere erledigt LibroDuct. Umgekehrt kann LibroDuct über diese Schnittstelle auch Informationen über Sondersituationen (z. B. Hindernisse) für die Übermittlung an nachfolgende Busse an die Zentrale senden.

      • Energieeffiziente Fahrweise durch intelligente Systeme

        Mithilfe der Karte bzw. Statistiken aus vorausgegangenen Fahrten ist es für LibroDuct möglich, den Energieverbrauch bzw. die mögliche Energierekuperation auf der vor dem Bus liegenden Strecke zu prognostizieren. Diese Information benutzt LibroDuct dazu, Entnahme aus und Speicherung in den Energiespeicher zu optimieren.


      Partner

      Logo Kummler+Matter AG LibroDuct ist eine Entwicklung der DIaLOGIKa in Kooperation mit der Kummler+Matter AG, in die beide Firmen ihr spezifisches Know-how einbringen: Kummler+Matter als Marktführer für Trolleybus-Oberleitungen sowie Hersteller von Trolleybus-Stromabnehmerkomponenten und DIaLOGIKa als Systemhaus mit über 30 Jahren Erfahrung bei der Entwicklung anspruchsvoller technischer Software. Beide Firmen sind Mitglieder der trolley:motion, einer Aktionsgruppe aus Unternehmen, Mobilitätsberatern und E-Bus-Aktivisten zur Förderung moderner Trolleybus-Systeme.

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      Dr. Jan Messerschmidt

      Dr. Jan Messerschmidt
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      Gerne beantworte ich Ihre Fragen zu LibroDuct.


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