Methoden der Produktentwicklung und Mechatronik

eFLIPS: Integrierte Flotten- und Depotplanung

Auslegung, Simulation und Optimierung elektrischer Fahrzeugflotten

Bei der Elektrifizierung von Transportnetzen, die durch regelmäßige Abläufe in Form von Umlauf- bzw. Tourenplänen charakterisiert sind, treten stets ähnliche Fragestellungen auf – unabhängig vom konkreten Anwendungsfall, etwa Bus-, Bahn-, Entsorgungs- oder Lieferverkehr. Diese sind u.a.:

  • Wie elektrifizierungsfreundlich sind die aktuellen Umlaufpläne? Mit welcher Technologie lässt sich jetzt oder in Zukunft ein möglichst hoher Anteil der bestehenden Umläufe elektrifizieren?
  • Sofern die Umläufe nicht unverändert elektrisch bedient werden können: Wie viele Fahrzeuge werden zur vollständigen Elektrifizierung benötigt (unter Berücksichtigung notwendiger Ladezeiten und/oder Reichweitenbeschränkungen)?
  • Wie viele Ladestationen bzw. Ladeplätze werden benötigt und wo sind diese aufzustellen? Welche Anschlussleistung ergibt sich je Station?
  • Welche Abstellordnung und Ladelogik sollten für ein elektrifiziertes Fahrzeugdepot gewählt werden, um eine hohe Verfügbarkeit der Flotte bei gleichzeitig möglichst niedriger Anschlussleistung zu gewährleisten? Wie beeinflusst ein Lademanagement den notwendigen Netzanschluss?
  • Wie kann der Ladevorgang im Depot in den Betriebsablauf, hauptsächlich bestehend aus täglichem Service, Parkplatzzuweisung und Fahrzeugdisposition, integriert werden?
  • Welche Gesamtkosten (TCO, Total Cost of Ownership) ergeben sich für verschiedene Systemkonfigurationen?

eFLIPS ist unsere leistungsfähige, interne Software zur Beantwortung dieser und weiterer Fragen. Sie wurde parallel in den Projekten BVG-Forschungskooperation, BEMU und Mobility2Grid entwickelt und deckt somit einen breiten Anwendungsbereich ab. Der Schwerpunkt der Anwendung liegt auf dem Bus- und Bahnverkehr, eine Anwendung in anderen Sektoren, etwa Liefer- und Entsorgungsverkehr, ist jedoch möglich.

Mit eFLIPS können alle gängigen Ladestrategien simuliert werden: Depotladung, Gelegenheitsladung an Haltestellen, Gelegenheitsladung während der Fahrt (sog. in-motion charging) sowie ein Batteriewechsel. Dadurch kann eine breite Palette an Technologieoptionen simuliert werden.

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Veröffentlichungen

  • Jefferies, Dominic (2021): Auslegung, Simulation und Optimierung elektrifizierter Stadtbussysteme. Dissertation. Technische Universität Berlin. DOI: 10.14279/depositonce-12098
  • Lauth, Enrico (2021): Simulationsbasierte Planung und Evaluation von Depots für elektrische Busse. Dissertation. Technische Universität Berlin. DOI: 10.14279/depositonce-12220
  • Zimmermann, Ulrich; Boev, Pavel; Mach, Stefan von; Buschbeck, Jan (2021): Optimierungsansätze für den Betrieb von Batteriezügen. Analyse der Wechselwirkungen zwischen Fahrzeug, Infrastruktur und Betrieb. In: ZEVRail. Ausgabe Sonderheft Graz 2021, Bd. 145. 46. Tagung Moderne Schienenfahrzeuge-TU Graz. Graz: Georg Siemens Verlag GmbH & Co. KG, S. 17–23. ONLINE: https://www.zevrail.de/artikel/optimierungsansaetze-fuer-den-betrieb-von-batteriezuegen-analyse-der-wechselwirkungen
  • Boev, Pavel; Lauth, Enrico; Göhlich, Dietmar (2020): Whitepaper: Betriebshöfe der Zukunft. Hauptaspekte bei der Umstellung auf Elektrofahrzeuge. ONLINE: https://new.siemens.com/de/de/produkte/energie/mittelspannung/loesungen/emobility/smartdepot.html
  • Jefferies, Dominic; Göhlich, Dietmar (2020): A Comprehensive TCO Evaluation Method for Electric Bus Systems Based on Discrete-Event Simulation Including Bus Scheduling and Charging Infrastructure Optimisation. In: WEVJ 11 (3), S. 56. DOI: 10.3390/wevj11030056.
  • Lauth, Enrico; Mundt, Patrick; Göhlich, Dietmar; Göhlich, Dietmar (2019): Simulation-based Planning of Depots for Electric Bus Fleets considering Operations and Charging Management. In: Proc. 4th International Conference on Intelligent Transportation Engineering. DOI: 10.1109/ICITE.2019.8880250
  • Jefferies, Dominic; Göhlich, Dietmar (2018): Integrated TCO Assessment of Bus Network Electrification Considering Rescheduling and Delays. In: EVS31 International Electric Vehicle Symposium and Exhibition. Kobe, Japan.