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Integrated Model Predictive Control of High-Speed Railway Running Gears with Driven Independently Rotating Wheels

Ewering, Jan-Hendrik und Schwarz, Christoph und Ehlers, Simon und Jacob, Hans-Georg und Seel, Thomas und Heckmann, Andreas (2024) Integrated Model Predictive Control of High-Speed Railway Running Gears with Driven Independently Rotating Wheels. IEEE Transactions on Vehicular Technology. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TVT.2024.3350699. ISSN 0018-9545.

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Kurzfassung

Railway running gears with Independently Rotating Wheels (IRW) can significantly improve wear figures, comfort, and safety in railway transportation, but certain measures for wheelset stabilization are required. This is one reason why the application of traditional wheelsets is still common practice in industry. Apart from lateral guidance, the longitudinal control is of crucial importance for railway safety. In the current contribution, an integrated controller for joined lateral and longitudinal control of a high-speed railway running gear with driven IRW is designed. To this end, a novel adhesionbased traction control law is combined with Linear Time-Variant (LTV) and nonlinear Model Predictive Control (MPC) schemes for lateral guidance. The MPC schemes are able to use tabulated track geometry data and preview information about set points to minimize the lateral displacement error. Co-simulation results with a detailed Multi-Body Simulation (MBS) show the effectiveness of the approach compared with state-of-the-art techniques in various scenarios, including curving, varying velocities up to 400 km/h and abruptly changing wheel-rail adhesion conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/202095/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Integrated Model Predictive Control of High-Speed Railway Running Gears with Driven Independently Rotating Wheels
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ewering, Jan-Hendrikjan-hendrik.ewering (at) imes.uni-hannover.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schwarz, ChristophChristoph.Schwarz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehlers, Simonsimon.ehlers (at) imes.uni-hannover.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jacob, Hans-Georghans-georg.jacob (at) imes.uni-hannover.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seel, Thomasthomas.seel (at) imes.uni-hannover.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heckmann, AndreasAndreas.Heckmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3883-8653NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 Januar 2024
Erschienen in:IEEE Transactions on Vehicular Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/TVT.2024.3350699
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0018-9545
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Model Predictive Control, integrated control, adhesion control, railway vehicle dynamics, independently rotating wheels
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Schienenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V SC Schienenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - ProCo - Propulsion and Coupling
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik > Fahrzeug-Systemdynamik
Hinterlegt von: Heckmann, Dr.-Ing. Andreas
Hinterlegt am:17 Jan 2024 10:31
Letzte Änderung:29 Jan 2024 13:09

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