Software für die Untersuchung, Konzipierung und Dimensionierung von Stromversorgungsnetzen und Triebfahrzeugen

FABEL ist ein von ENOTRAC AG entwickeltes Softwarepaket, das der Betriebssimulation fahrleitungsgebundener Verkehrssysteme (Bahnen, Tram, Trolleybusse) dient. Dabei wird ein fahrplanmässiger Betrieb in Wechselwirkung mit dem überlagerten Wechsel- oder Gleichstromnetz während einem gewünschten Zeitraum simuliert. Das Netz kann stark vermascht und von einer praktisch beliebigen Anzahl Züge gleichzeitig befahren werden.

FABEL eignet sich unter anderem für die Auslegung von neuen Stromversorgungen, zur Optimierung bestehender Anlagen, zur Planung von Umbauten, zur Auslegung von Schutzeinstellungen sowie zur Dimensionierung von Fahrzeugen. Das elektrische Netz in FABEL erlaubt zudem das Ermitteln von Kurzschlussströmen an beliebigen Kurzschlussorten.

Eingabe:

Für die Berechnung (Fahrsimulation) werden im Modell Parameter zur Strecke, zum elektrischen Netz, zu den Fahrzeugen und zum Betrieb berücksichtigt. Diese gestatten ein realistisches Abbild des zu untersuchenden Systems. Zu den Parametern gehören:

Streckendaten:	Haltestellen, Höhenprofil (Steigung/Neigung), Kurvenradien, Geschwindigkeitsprofil, Tunnel, Zahnstangen.
Elektrisches Netz:	Eine komplette Abbildung des elektrischen Netzes unter Berücksichtigung sämtlicher Leitungen, Quellen, Schalter, Trennstellen. Eingegeben werden Netzelemente mit ihren spezifischen Impedanzwerten, den Abschnittlängen sowie deren Bezug zu anderen Netzelementen und zur Strecke.
Fahrzeugdaten:	Mechanische sowie elektrische Eigenschaften der Fahrzeuge wie Fahrzeugmasse, Länge etc., Zug- Bremskraftcharakteristiken (siehe dazu Z-V-Diagramm), netzspannungsabhängige Leistungsbegrenzung, Verluste, Leistungsfaktor, Rekuperierfähigkeit, Leistung der Hilfsbetriebe und Komfortanlagen, Fahrwiderstandsparameter.
Betrieb:	Fahrplan, Fahrverhalten, Passagierzuladung, Zugformationen.

Berechnung:

FABEL verbindet in einem iterativen Prozess die Zugfahrtsimulation mit der Netzberechnung. D. h., die gegenseitige Beeinflussung von Stromversorgung und Fahrverhalten wird in der Simulation berücksichtig. In einem ersten Schritt berechnet FABEL die vom Fahrzeug total benötigte Leistung. In einem weiteren Schritt wird überprüft, ob die zum Fahren der zulässigen Geschwindigkeit erforderliche Leistung erbracht werden kann. Falls ja, wird diese Leistung für die Berechnung des resultierenden Stromes, unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrleitungsspannung, verwendet. Falls nicht, wird zur Berechnung des Stromes die in diesem Betriebszustand maximal mögliche Leistung benutzt. Die ermittelte Strombelastung geht örtlich und zeitlich in die übergeordnete Netzberechnung ein, in welcher sämtliche Belastungen und Spannungen berechnet werden. Dieser Ablauf wird für jeden Zeitschritt solange wiederholt, bis die Strom/Spannungs-Situation ausreichend konvergiert ist.

Auswertung:

Die Resultate einer Netzsimulation in FABEL werden in einer Datenbank abgelegt. Die Auswertung erfolgt grösstenteils automatisiert. Dies ermöglicht eine schnelle und einfache Auswertung der Simulationsergebnisse. Die Resultate können in tabellarischer sowie grafischer Form dargestellt werden. Die automatisierte Auswertung erlaubt zudem die Mittelwertbildung von beliebigen Ergebnisdaten über beliebige Zeiträume.

Bei den Fahrzeugen können sämtliche Angaben zur Zugfahrt, wie die Spannung am Stromabnehmer, der Strombezug respektive die Stromabgabe (Rekuperation), die Zugkraft, das Fahrverhalten (Geschwindigkeit oder Beschleunigung) etc. ausgewertet werden. Vom elektrischen Netz sind vorwiegend Strom-, Spannungs- und Leistungsverlauf sämtlicher Netzelemente (z. B. Unterwerke, Speiseleitungen, Fahrleitungen, statische Verbraucher...) auswertbar.

Beispiel siehe untenstehende Abbildungen.

FABEL wird von ENOTRAC seit über 20 Jahren in Projekten weltweit eingesetzt und fortlaufend weiterentwickelt. Das Programm ist durch mehrere Vergleichsmessungen an realen Stromversorgungsanlagen validiert worden.