Energy-Efficient Train Control tramite programmazione dinamica: verifica, validazione e studio della scalabilità di un algoritmo

Il controllo dell’efficienza energetica dei treni (EETC) consiste nel determinare strategie di guida che minimizzano il consumo energetico nel rispetto dei tempi di percorrenza assegnati. La presente tesi verifica, valida ed estende un algoritmo di programmazione dinamica di tipo label-based, sviluppato in un precedente lavoro di tesi, per l'ottimizzazione dei profili di velocità su linee ferroviarie. La verifica ha portato a migliorare alcuni aspetti del lavoro di riferimento, relative all'efficienza di trazione adottata nel confronto con la libreria TTOBench e al trattamento delle perdite in frenatura pneumatica, e due difetti dell'implementazione, riguardanti la ripartizione del tempo di percorrenza tra i blocchi e il controllo dei limiti di velocità. La validazione è stata estesa all'intero catalogo TTOBench, confermando la robustezza delle conclusioni qualitative; un'analisi sistematica dello slack time ne ha inoltre legato il valore ottimale alla complessità dell'istanza. Per affrontare istanze di maggiori dimensioni è stato sviluppato un metodo di riduzione del tracciato, basato sulla classificazione delle pendenze in categorie funzionali e sull'aggregazione gerarchica dei limiti di velocità. Applicato ai tracciati CH_Fribourg_Bern e CH_StGallen_Wil, ha reso trattabili istanze altrimenti fuori portata. Poiché tutte le soluzioni rispettano i limiti di velocità del tracciato ridotto, la configurazione è scelta minimizzando il numero di punti di discretizzazione, così da contenere il tempo di calcolo senza penalizzare la qualità. Il confronto con il metodo Direct Multiple Shooting [19] mostra risultati competitivi: nella formulazione con le sole perdite degli ausiliari in frenata, usata come riferimento, la programmazione dinamica ottiene consumi inferiori su entrambi i tracciati, con il margine più ampio su CH_StGallen_Wil grazie alla struttura altimetrica prevalentemente discendente.