02 Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
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Item Open Access Modellierung des Zeitbedarfs für Verkehrshalte im spurgeführten Personenverkehr(2021) Uhl, Johannes; Martin, Ullrich (Prof. Dr.-Ing.)Die aktuellen Entwicklungen rund um die Haltezeiten der Züge in den Stationen stellen die Betriebsplanung sowie Betriebsführung im Bereich des spurgeführten Verkehrs vor beträchtliche Herausforderungen. Für eine effiziente Nutzung der Infrastruktur und eine zufriedenstellende Betriebsqualität wird dabei eine Kenntnis der zu erwartenden mittleren Haltezeiten wie auch ihrer Variationsbreite immer bedeutender. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher ein Modell zur linienbezogenen Prognose von Verkehrshaltezeiten in spurgeführten Verkehrssystemen entwickelt. Hierzu werden zunächst die zentralen Einflussfaktoren der Haltezeit sowie deren Zusammenhänge strukturiert dargestellt und quantifiziert. Dabei wird besonders auf das bei einer situativen Zugfolgezeit zu erwartende Fahrgastaufkommen, die Verteilung der Ein- und Aussteiger auf die Fahrzeugtüren sowie die resultierenden Fahrgastwechselzeiten vertieft eingegangen. Auf dieser Basis erfolgt dann - unter anderem mittels bedienungstheoretischer Ansätze - eine Modellierung der Verteilungsfunktion des für den Fahrgastwechsel sowie die hierfür erforderlichen vor- und nachgelagerten Prozesse anzunehmenden Zeitbedarfs. Der postulierte Ansatz ermöglicht eine hohe Prognosegüte und beschränkt sich hinsichtlich des Datenbedarfs auf typischerweise in Verkehrsunternehmen verfügbare Daten.Item Open Access Modeling of various mixed traffic zones for evaluation of operating performance on urban rail-bound networks(2017) Liu, Di; Martin, Ullrich (Prof. Dr.-Ing.)Item Open Access Die Zukunft des Verkehrs(2000) Heimerl, GerhardWenn Menschen einander näherkommen wollen, dann ist dazu ein intaktes Verkehrssystem erforderlich. Gleiches gilt analog für die Versorgung der Menschen, also für den Gütertransport, für Handel, Gewerbe und Produktion. Diese Grundbedürfnisse bestehen seit Beginn der Menschheitsgeschichte. Die Reichweite der menschlichen Beziehungen hängt von den verfügbaren Transportmöglichkeiten ab – vom Zu-Fuß-Gehen über den Einsatz von Reit- und Lasttieren bis zum ersten Fahrzeug, das mit der Erfindung des Rades durch die Sumerer möglich wurde. Bis zum 19. Jahrhundert hat sich über viertausend Jahre keine revolutionäre Veränderung ergeben. Erst mit der Dampfmaschine und der Eisenbahn, sodann dem Verbrennungsmotor und dem Automobil und schließlich mit dem Luftverkehr haben wir innerhalb von 150 Jahren Verkehrsmöglichkeiten geschaffen, die zu einer enormen Ausweitung der Verkehrsnachfrage im Personen- und Güterverkehr, im Nah- und Fernverkehr geführt haben. Zwischen Nachfrage und Angebot besteht bekanntlich ein sehr enger interdependenter Zusammenhang; gleiches gilt auch im Verkehrswesen.Item Open Access Probabilistic analysis of crack growth in railway axles using a Gaussian process(2020) He, Jiajie; Cui, Yong; Liu, Yusun; Wang, HuiItem Open Access Metaheuristic-based dispatching optimization integrated in multi-scale simulation model of railway operation(2017) Liang, Jiajian; Martin, Ullrich (Prof. Dr.-Ing.)The dispatching system serves as an integral component of railway operation control and aims to eliminate the negative impacts of unforeseen events occurred during the operation process. On account of the time-critical decision-making and the associated complexity of the process-integrated dispatching, an acceptable compromise must be found regularly between the processing time of a dispatching task, which is often determined by the computer technology, and the dispatching solution quality. This applies equally to simulation software of railway operation, in order to make the workload of operational investigations acceptable. Accordingly, it is particularly important in the design of dispatching tools to find a good balance between required computation time and sufficient quality of results. With this central goal, a dispatching optimization algorithm was developed in this dissertation, which is based on a widely used metaheuristic algorithm - tabu search - and the integration in a multi-scale simulation model. The approach is based directly on the findings from the DFG project “The influence of dispatching on the relationship between capacity and operation quality of railway systems” and expands these by a universal multi-scale model. The multi-scale simulation model is characterized by continuously scaling, in which railway operation processes are simulated on microscopic, mesoscopic and macro-scopic levels concurrently. For large investigation areas, the relevant areas are pre-sented on microscopic level, while the others are presented on more efficient mesoscopic and macroscopic levels. Furthermore, an assessment method for the multi-scale model was developed to determine the significant values of different in-frastructure elements in the investigation area. Depending on the significant values, the simulation model can migrate continuously between three abstraction levels, so that the computational complexity and the accuracy of simulation results are well-balanced. With the proposed multi-scale simulation model, the sequence of train movements can be determined by the simplest dispatching principle (First Come First Serve) or a predefined dispatching solution. “First Come First Serve” is employed to generate basic dispatching solutions, while predefined dispatching solutions are used to simulate and evaluate optimized solutions. The simulation model-supported tabu search-based algorithm for dispatching optimization is able to optimize the basic solution by a series of dispatching measures iteratively until a satisfactory solution is obtained. It could be proved by means of a reference example that the developed algorithm for dispatching optimization can provide a suboptimal/optimal solution in a limited time.Item Open Access Detektion von Fehlern am Gleis mittels Frequenzanalyse am Beispiel eines Fahrweg-Fahrzeug-Modells(2018) Aboul Seoud, IbrahimDurch die kontinuierlich steigende Verkehrsleistung im Eisenbahnverkehr erhöht sich auch die Anzahl der gefährlichen Ereignisse. Einige dieser Eisenbahnunfälle könnten durch eine frühzeitige Identifizierung von Fehlern am Fahrweg vermieden werden. Dabei könnte die kontinuierliche Überwachung und Bewertung des Fahrwegzustands in Echtzeit durch an Regel-zügen angebrachten Sensoren erfolgen, wodurch auch eine erhebliche Kostenersparnis und Erhöhung des Fahrkomforts sowie der Sicherheit ermöglicht würde. Zur Erkennung von Feh-lern können typische Frequenzbereiche genutzt werden. Um diese zu generieren wurde am Institut für Eisenbahn- und Verkehrswesen der Universität Stuttgart ein Modell gebaut. Im Modell können Gleisfehler mit unterschiedlichen Geometrien und Steifigkeiten am Fahrweg installiert werden. Zur Fehlerdetektion wurde die vertikale Beschleunigung mit einem Beschleunigungssensor am Fahrzeug erzeugt. Für das Beschleunigungssignal im Bereich von Fehlern wurden dann die Frequenzen analysiert. Der Vorteil des Modells ist, dass die Positionen der Fehler im Modell bekannt sind, wodurch leicht zwischen den einzelnen Fehlern im Mess-schrieb unterschieden werden kann. Um Einzelfehler im Messschrieb bewerten zu können, ist eine Klassifikation der detektierten Fehler notwendig. Im Rahmen der Bachelorarbeit erfolgt deshalb eine Frequenzanalyse zu einzelnen im Modell existierenden Fehlern. Die Messschriebe im Bereich von Fehlern wurden mittels Fast Fourier Transformation, der spektralen Beschleunigungsdichte und der Wavelet-Analyse untersucht. Darauf aufbauend wurde einer Logik zu Detektion der Gleisfehler im Modell entwickelt und mittels der Software Enterprise Architect diese dargestellt. Anschließend wurde diese Logik mit der Software MATLAB umgesetzt und getestet.Item Open Access Bewertung von Umweltwirkungen aus dem Energieverbrauch des ÖPNV – Entwicklung einer Methode für Variantenvergleiche unter Berücksichtigung der verkehrlichen Wirkungen(2001) Schmid, ChristineDer Verbrauch von Energie ist mit Umweltbelastungen verbunden, sei es bei der Verbrennung von Kraftstoff in Verbrennungsmotoren oder bei der Produktion von elektrischem Strom in Kraftwerken. Diese Belastungen sind unterschiedlicher Natur, die wichtigsten werden durch Luftschadstoffe hervorgerufen. Luftschadstoffe schädigen die menschliche Gesundheit, die Vegetation und das Klima. Da jeder Bereich eines Verkehrssystems mit dem Verbrauch von Energie verbunden ist, entsteht im Zusammenhang mit einer Verkehrsinfrastrukturmaßnahme eine Vielzahl von Wirkungen auf die Umwelt. Bei den drei derzeit eingesetzten gesamtwirtschaftlichen Bewertungsverfahren für Verkehrsinfrastrukturinvestitionen wird versucht, diese Wirkungen zu quantifizieren und zu bewerten. Die Quantifizierung erfolgt über die Bilanzierung von Schadstoffemissionen. Bei den EWS wird auch der Versuch unternommen, Immissionen zu ermitteln. Bei den EWS und dem Verfahren zur Aufstellung des BVWP werden ausschließlich direkte Emissionen quantifiziert. Das sind diejenigen Emissionen, die direkt am Fahrzeug bzw. am Kraftwerk entstehen. Bei der standardisierten Bewertung gehen zusätzlich Emissionen, die bei der Bereitstellung von Kraftstoff und Strom entstehen, in die Bilanzierung mit ein. Emissionen, die bei der Bereitstellung von Infrastruktur und Fahrzeugen entstehen, bleiben dagegen bei allen drei Verfahren unberücksichtigt. Die Bewertungssätze sind bei allen Verfahren ähnlich, da sich EWS und Standardisierte Bewertung an dem BVWP-Verfahren orientieren: Mithilfe von Toxizitätsfaktoren werden verschiedene Schadstoffe zusammengefasst zu Schadstoffäquivalenten. Durch eine Erhebung der luftschadstoffbedingten Gesamtschadenssumme eines Jahres und der Ermittlung der zugehörigen Schadstoffemissionen wird ein Kostensatz für Schadstoffäquivalente ermittelt. Mit diesem können die Emissionen bewertet werden, die durch die zu untersuchende Investitionsmaßnahme entstehen. In den Kostensatz gehen Atemwegserkrankungen, Schäden an Wäldern und Feldfrüchten sowie Schäden an Gebäuden mit ein. Unberücksichtigt bleiben weitere Gesundheitsschäden wie solche, die durch hohe Ozonkonzentrationen hervorgerufen werden sowie Krebserkrankungen. Ebenfalls unberücksichtigt bleiben Schäden an der natürlichen Flora und Fauna. Neben klassischen Schadstoffen werden auch CO2-Emissionen bewertet, da diese zu einer Änderung des Weltklimas beitragen. Da die zu erwartenden Schäden derzeit schwer quantifizierbar sind, wird für die Ermittlung der Kostensätze ein Vermeidungskostenansatz herangezogen. In dieser Arbeit wird eine verbesserte Bewertungsmethode entwickelt, die auf die untersuchten Bewertungsmethoden, insbesondere auf die Standardisierte Bewertung, aufbaut. Mit ihr ist es möglich, bei Infrastrukturmaßnahmen des ÖV Variantenvergleiche durchzuführen. Dabei werden neben den antriebsbedingten Emissionen auch Emissionen der Fahrzeug-, Infrastruktur- und Energiebereitstellung berücksichtigt. Für die monetäre Bewertung werden eigene Kostensätze entwickelt. Das Verfahren wird an einem Fallbeispiel demonstriert und dem entsprechenden Teilergebnis gegenübergestellt, das sich aus der Standardisierten Bewertung ergibt. Man erhält als Resultat zwar keine neue Variantenreihung, aber es ergeben sich deutlich andere Gesamtnutzen bzw. -kosten, so dass dem Bereich der Umweltwirkungen gegenüber anderen Nutzenkomponenten ein größeres Gewicht zukommt.Item Open Access Graphendatenbank-Modell für Infrastrukturdatensätze(2023) Schuk, Vitali; Martin, Ullrich (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)Item Open Access Investigation of form effect on ballast mechanical behavior based on discrete element modeling(2018) Wang, Bo; Martin, Ullrich (Prof. Dr.-Ing.)Item Open Access Modell zur Identifizierung von punktuellen Instabilitäten am Bahnkörper in konventioneller Schotterbauweise(2017) Rapp, Sebastian; Ullrich, Martin (Prof. Dr.-Ing.)Die Existenz von punktuellen Instabilitäten - sogenannten Schlammstellen - am Bahnkörper in Schotterbauweise ist seit Beginn des Eisenbahnbaus bekannt. Durch das Aufweichen des bindigen Bodens im Unterbau / Untergrund sowie das Aufsteigen von feinkörnigem Bodenmaterial unter Verkehrsbelastung kann sich die Tragfähigkeit und damit einhergehend die Gleislage in kurzem Zeitraum rapide verschlechtern. Um die Steifigkeits- sowie die Dämpfungsverhältnisse am Bahnkörper rechtzeitig vor einer einsetzenden signifikanten Schädigung zu erfassen, sind bislang Aufschlüsse mittels Bohrungen notwendig, die einen erhöhten Aufwand hervorrufen. Eine zerstörungsfreie Prüfung am Bahnkörper ist jedoch bis jetzt nicht befriedigend möglich. Gerade die kontinuierliche Erfassung des Qualitätszustands eines Bahnkörpers, besonders nach einer Instandsetzungsmaßnahme aufgrund einer punktuellen Instabilität oder deren Erkennung, verlangt eine für die Praxis leicht anwendbare sowie zerstörungsfreie Methode, die idealerweise auch im laufenden Betrieb nutzbar ist. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Entwicklung eines theoretischen Verfahrens zur zerstörungsfreien Erfassung der Bodenverhältnisse am Bahnkörper in konventioneller Schotterbauweise sowie der Modellierung einer punktuellen Instabilität als periodischer Längshöhenfehler.