CargoCap ist ein Konzept für ein umweltfreundliches Systems zum unterirdischen Transport von Gütern in Ballungsräumen. In einem Netzwerk aus Rohrleitungen transportieren Fahrzeuge Europaletten zwischen Stationen, die z. B. in Innenstädten oder Industriegebieten liegen können. Die Fahrzeuge sind elektrisch betrieben, schienengeführt und bewegen sich autonom durch das Netzwerk. Sie können einzeln fahren oder sich zu energiesparenden und flexiblen Fahrverbänden zusammenschließen. Um eine unbegrenzte Erweiterbarkeit des Systems zu gewährleisten existiert keine zentrale Steuerung. Diese Arbeit legt die Grundlage für die steuerungstechnische Realisierung von CargoCap. Sie beschreibt die optimale Fahrweise der Fahrzeuge im Hinblick auf Ausnutzung der Kapazität des Transportsystems, Einhaltung von Sicherheitsabständen und Minimierung des Energiebedarfs. Dazu wird die für die Annäherung von Fahrzeugen notwendige sichere Trajektorie beschrieben und analysiert sowie ein Entscheidungskriterium zur Bewertung der Bildung von Fahrverbänden auf Basis der Energiebilanz hergeleitet. Für die Umsetzung der optimalen Fahrweisen in tatsächliche Fahrbewegungen sind in den Fahrzeugen Drehzahl- und Abstandsregler erforderlich. Auf Basis eines detaillierten nichtlinearen Ersatzmodells für Fahrzeug und Rohrleitungsumgebung werden beide Regelungen entworfen, ausgelegt und simuliert.

CargoCap is a concept for an eco-friendly system for underground freight transportation in densely populated urban areas. Individual transport vehicles carry euro-pallets through a network of tubes connecting stations e.g. in downtown or industrial areas. The vehicles are electrically driven, track guided and move autonomously through the network. They can either travel as single vehicles or form energy-efficient and flexible platoons. The system is not centrally controlled thus ensuring an unlimited expandability. This thesis lays the foundation for the development of a control system for CargoCap. It develops optimal operation characteristics under consideration of transport capacity, safety distances and energy consumption. This includes the description and analysis of a safe trajectory for the approach of vehicles and the derivation of adecision criterion for the formation of platoons based on energy balances. The execution of the optimal operation characteristics requires the implementation of speed and distance control systems. Both controls are developed, designed and simulated using a detailed non-linear vehicle model including the surrounding tubes.