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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
der Bremsanlage eine Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
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Ein
derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise
aus der
DE 41 12 845
A1 bekannt. Bei der dort beschriebenen Druckluftbremsanlage
wird durch Auswerten des zeitlichen Druckverlaufs der Bremsdrücke bei
einer Bremsbetätigung
der Anlegedruck der einzelnen Radbremsen bestimmt. Der ermittelte
Anlegedruck dient zur Korrektur des vom Fahrerwunsch abgeleiteten
Solldrucks für
die einzelnen Radbremsen im Sinne der Herstellung einer an allen
Fahrzeugrädern
bzw. an den Fahrzeugrädern
einer Achse gleich großen
Bremskraft. Die entsprechende Maßnahme wird auch beim Lösen der
Bremse zur Ermittlung des Lösedrucks
eingesetzt. Dabei hat sich gezeigt, daß bei unterschiedlichen Hysteresen
der Radbremsen beim Druckaufbau und Druckabbau die Anlege- bzw.
Lösedrücke der
einzelnen Radbremsen bzw. der Bremsen der Teilfahrzeuge einer Fahrzeugkombination
weit auseinander liegen können.
Dies führt
zu unterschiedlichen Bremskräften
an den einzelnen Radbremsen bzw. innerhalb der einzelnen Teilfahrzeuge,
was zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Radbremsen
und zu Längskräften zwischen
den Teilfahrzeugen führt.
Besonders problematisch ist die Ermittlung der Anlege- und/oder Lösedrücke bei
Anhängern
oder Aufliegern, bei denen keine Informationen über den aktuellen Zustand der
Radbremsen vorliegen.
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Bei
der bekannten Ausführung
werden die Druckwerte beim Anlegen der Bremsen erfaßt. Alternativ können auch
Werte erfaßt
werden, die die zum Anlegen bzw. Lösen der Bremsen vorzugebende
Steuergröße (z. B.
entsprechende Steuersignale) repräsentieren. Letzteres gilt insbesondere
für Bremssysteme
ohne flüssiges
(gasförmiges)
Bremsmedium. Daher wird als Verallgemeinerung im folgenden von Anlege-
bzw. Lösesteuergrößen gesprochen,
wobei das bevorzugten Ausführungsbeispiel
sich auf hydraulische oder pneumatische Bremsanlagen bezieht.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen
zur Bestimmung der Anlege- und/oder Lösesteuergrößen (bei Druckmittelbremsanlagen
der Anlege- und/oder Lösedrücke) der
Bremsen einer Wagenkombination anzugeben, welche eine hohe Genauigkeit
aufweisen.
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Dies
wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
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Aus
R. Isermann, Prozeßidentifikation,
Springer-Verlag Berlin Heidelberg NewYork, 1974, Seiten 52 bis 86
ist die Anwendung der Methode der kleinsten Quadrate zur Schätzung unbekannter
Prozeßgrößen bekannt.
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Aus
der
DE 44 29 231 C1 ist
ein Verfahren zur lastabhängigen
Bremsdruckregelung einer Fahrzeugkombination aus Zug- und Anhängefahrzeug
bekannt. Hierbei werden bei der Bremsteuerung sowohl beim Zugfahrzeug
als auch beim Anhängefahrzeug
die zum Anlegen der Bremsen notwendigen Steuergrößen berücksichtigt.
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Die
DE 43 10 422 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Bestimmung des Anlegedrucks an den Bremsen eines
Kraftfahrzeugs, das auf dem longitudinalen Kräftegleichgewicht des Fahrzeugs
aus Bremskraft und Trägheitskraft
basiert.
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In
der
DE 195 17 708
A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektronischen
Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs beschrieben, bei welchem
während
eines Bremsvorgangs die Anlegedrücke der
Radbremsen und die Bremsenkennwerte an den Bremsen wenigstens einer
Achse ermittelt werden.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Lösung gewährleistet
die genaue Ermittlung der Anlege- bzw. Lösesteuergrößen der Bremsen eines Aufliegers
oder Anhängers.
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Dabei
ist vorteilhaft, daß zur
Ermittlung keine Informationen bezüglich des aktuellen Zustandes
der Bremsen des Aufliegers bzw. Anhängers vorliegen müssen. Dadurch
können
die Anlege- bzw. Lösesteuergrößen auch
von Anhängern
oder Aufliegern ermittelt werden, die über eine konventionelle hydraulische
oder pneumatische Bremsanlage verfügen. Der Bremsvorgang des aus
einem Zugfahrzeug mit elektrisch geregelter Bremsanlage und einem
Anhänger
oder Auflieger mit konventioneller Bremsanlage bestehenden Wagenzuges
wird somit erheblich verbessert.
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Besonders
vorteilhaft ist, daß durch
die erfindungsgemäße Lösung keine
zusätzlichen
Sensoren oder Schalter erforderlich sind, sondern allein die Sensoren
ausreichen, die in einem Zugfahrzeug mit einer elektronisch geregelten
Bremsanlage vorhanden sind.
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Besonders
vorteilhaft ist, daß in
einer einfachen Ausführung
auf eine gezielte Steuerung der Bremsanlage des Anhängers oder
Aufliegers verzichtet werden kann und somit die Identifikation des
Anhängers
während
normalen Bremsvorgängen
ohne Beeinträchtigung
des Bremsvorgangs und des Bremskomforts durchgeführt wird.
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Besonders
vorteilhaft ist, daß nur
Phasen mit konstanter Bremskraft (Bremsdruck) ausgewertet werden.
Dadurch wird eine schnelle und genaue Ermittlung der Anlege- bzw.
Lösesteuergrößen der
Anhängerbremsen
ermöglicht,
da Phasen mit kon stanter Bremskraft nahezu unabhängig vom jeweiligen Fahrer
im Normalbetrieb sehr häufig
auftreten.
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Besonders
vorteilhaft ist, daß die
Anlege- bzw. Lösesteuergrößen der
Anhängerbremsen
aus Größen abgeschätzt werden
können,
die in wenigen Messungen ermittelt werden. Dabei ist besonders vorteilhaft,
daß weder
die Fahrbahnsteigung noch die Fahrzeugmasse bekannt sein müssen, so
daß die
Schätzung
unabhängig
von der Fahrbahnsteigung und der Beladung des Fahrzeugs ist.
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Besonders
vorteilhaft ist die Verwendung von Schätzalgorithmen zur Ermittlung
einer Näherungslösung, beispielsweise
die Verwendung der bekannten Methode der kleinsten Quadrate. Dadurch
werden die Meßfehler
deutlich reduziert und die Genauigkeit der Schätzung der Anlege- bzw. Lösesteuergröße deutlich verbessert.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen,
bzw. aus den abhängigen
Patentansprüchen.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen
näher erläutert. Dabei
zeigt 1 eine schematische Darstellung der Bremsenhysteresen
eines Zug- und eines Anhängerfahrzeugs.
In 2 sind schematisch die an einem Wagenzug auftretenden
Kräfte
während
eines Bremsvorgangs dargestellt. 3 zeigt
ein Zeitdiagramm des dem Anhänger
zugeführten
Steuersignals (Steuerdruck) für
einen typischen Bremsverlauf, in dem die zur Ermittlung der Anlege-
bzw. Lösesteuergrößen verwendeten
Stationärphasen
gekennzeichnet sind. In 4 ist eine elektronische Steuereinheit
dargestellt, welche die Steue rung der Bremsanlage des Zugfahrzeugs
sowie gegebenenfalls eine Beeinflussung des Steuersignals (Druck)
zum Anhänger
vornimmt. In den 5 und 6 schließlich sind
Flußdiagramme
skizziert, welche eine Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung als
Programm des Mikrocomputers der Steuereinheit beschreiben.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Zugfahrzeuge
mit elektronisch geregelter Druckluftbremse werden häufig mit
Anhängern
bzw. Sattelaufliegern kombiniert, die eine konventionelle pneumatische
Bremsanlage besitzen. Durch die zusätzlichen Relaisventile und
große
Leitungslängen
der Anhänger-
bzw. Aufliegerbremsanlage wird die Bremshysterese des Anhängers gegenüber der
des Zugfahrzeugs stark vergrößert. In 1 sind
beispielhaft Bremshysteresen der beiden Teilfahrzeuge für eine typische
Fahrzeugkombination dargestellt. In 1 ist das
Bremsmoment über
dem Bremsdruck aufgezeichnet. Für
das Zugfahrzeug Z (durchgezogene Linie) legen die Radbremsen bei
einem Druck PAZ an, bei einem Druck PLZ, der kleiner als der Anlegedruck
PAZ ist, lösen
die Bremsen. Die Hysterese der Zugfahrzeugbremsen ist ferner in
der Regel durch unterschiedliche Steigungen der Bremsenkennlinien
für den
Druckanstieg und den Druckabfall gekennzeichnet. Entsprechendes
gilt für
den Anhänger
bzw. Auflieger A (gestrichelte Linie). Diese gegenüber der
des Zugfahrzeugs in der Regel größere Hysterese
besitzt einen Anlegedruck PAA, welcher im gezeigten Beispiel größer als
der Anlegedruck PAZ des Zugfahrzeugs ist, und einen Lösedruck
PLA, welcher im gezeigten Beispiel kleiner als der Lösedruck
PLZ des Zugfahrzeugs ist.
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Die
Folge einer derartigen Hysterese ist eine ungleichmäßige Bremskraftverteilung
zwischen Zugfahrzeug und Anhänger
bzw. Auflieger. Daraus resultieren ungleichmäßiger Verschleiß und ungleichmäßige Erwärmung der
Bremsbeläge
der beiden Teilfahrzeuge sowie mangelnder Fahrkomfort. Darüber hinaus
tragen die unterschiedlichen Hysteresen zum Aufbau von Kräften zwischen
den Teilfahrzeugen bei, welche den Bremsvorgang erheblich stören können.
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In 2 sind
die auf den Wagenzug bei einem Bremsvorgang wirkenden Kräfte skizziert.
Der Fahrwiderstand des Wagenzuges ist als F0 dargestellt. An den
Achsen des Zugfahrzeugs Z treten die Bremskräfte FB1 an der Vorderachse
und FB2 an der Hinterachse auf. Darüber hinaus tritt gegebenenfalls
zusätzlich
zur Bremskraft der Reibungsbremse an der Hinterachse des Zugfahrzeugs
die Bremskraft eines Retarders FREI auf. Entsprechend tritt an den
als eine Achse gezeichneten Achsen des Anhängers A die Bremskraft FB3
auf. Aufgrund dieser Kräfteverhältnisse
lässt sich
die Impulsbilanz in Fahrzeuglängsrichtung
wie folgt darstellen. m·g·z = FB1
+ FB2 + F63 + FRET + F0 (1)
- m:
- Gesamtmasse des Zuges
- g:
- Erdbeschleunigung
- z:
- Abbremsung des Zuges
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Durch
Ersetzen der Bremskräfte
durch Bremsenkennwert, Bremsdruck und Anlege- bzw. Lösedruck ergibt
sich: m·g·z = C1·(P1 – PA1) + C2·(P2 – PA2) + C3·(P3 – PA3) + FRET + F0 (2)
- Ci:
- Bremskennwert (ΔFBi/ΔPi)
- Index 1:
- Vorderachse Zugfahrzeug
- Index 2:
- Hinterachse Zugfahrzeug
- Index 3:
- Kupplungskopf zum
Anhänger
(= Anhängerachsen)
- Pi:
- Druck in Vorder- und
Hinterachse des Zugfahrzeugs
- Pai:
- Anlegedruck der Bremsen
der Achse i bzw. des Aufliegers bezogen auf den Kupplungskopf
- PAi:
- Anlegedruck der Bremsen
der Vorder- und Hinterachse des Zugfahrzeugs (ausgewählte Radbremse,
Mittelwerte oder gemeinsamer Wert)
- FRET:
- Bremskraft durch Retarder
- F0:
- Fahrwiderstand (Rollwiderstand
+ Luftwiderstand + Hangabtrieb)
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Dabei
werden für
die Verzögerung
und für
die Drücke
jeweils die Mittelwerte dieser Größen über die Dauer der betrachteten
Stationärphase
der Bremsdrücke
eingesetzt. Eine entsprechende Gleichung läßt sich für das Lösen der Bremsen aufstellen,
wobei anstelle der Anlegedrücke
PAi die Lösedrücke PLi
einzusetzen sind.
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Der
unbekannte Fahrwiderstand F0, der sich aus Rollwiderstand, Luftwiderstand
und Hangabtrieb zusammensetzt, wird zweckmäßigerweise durch eine Messung
der Verzögerung
Z0 vor Beginn der Bremsung ermittelt. Für die weitere Auswertung wird
dann angenommen, daß sich
der Fahrwiderstand F0 während
der relativ kurzen Bremsdauer nicht wesentlich ändert. Damit ergibt sich aus
Gleichung 2:
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Dies
entspricht einer linearen Gleichung für die unbekannten Fahrzeugparameter: Θ1
= C1/mg (4) Θ2
= C2/mg (5) Θ3
= C3/mg (6) Θ4
= C3·PA3/mg (7) Θ5
= 1/mg (8)
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Wird
die Gleichung 3 in jeweils fünf
Stationärphasen
(für Anlegedruck
bzw. Lösedruck)
aufgestellt, ergibt sich ein lineares Gleichungssystem, aus dessen
Lösung
der Anlegedruck PA3 (bzw. Lösedruck
PL3) des Anhänger
bzw. Aufliegers errechnet wird: PA3
= Θ4/Θ3 (9)
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Durch
diese Division entfällt
die unbekannte Fahrzeugmasse, so daß die Schätzung des Anlege- bzw. Lösedrucks
unabhängig
von der Beladung ist.
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Zur
Elimination von Meßfehlern
ist es vorteilhaft, deutlich mehr als fünf Stationärphasen zur Auswertung heranzuziehen.
In diesem Fall entsteht aus der Gleichung 3 ein überbestimmtes Gleichungssystem,
für das
mit der bekannten Methode der kleinsten Quadrate gemäß dem eingangs
genannten Stand der Technik eine Näherungslösung bestimmt werden kann.
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Voraussetzung
für die
oben skizzierte Vorgehensweise ist, daß das Zugfahrzeug über Raddrehzahlsensoren
sowie über
Drucksensoren in den Bremszylindern verfügt, daß für die Achsen des Zugfahrzeugs eine
elektronisch geregelte Druckluftbremse vorhanden ist und daß während des
Meßvorgangs
die Bremsung durch eine Dauerbremsung verhindert wird oder die durch
die Dauerbremse zusätzlich
verursachte Verzögerung
bekannt ist. Optional kann vorgesehen sein, daß im Kupplungskopf zum Anhänger ein
Drucksensor vorhanden ist und daß sich der Druck im Kupplungskopf
mit Hilfe einer entsprechenden Steuereinrichtung (Anhängersteuermodul)
beeinflussen läßt.
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Darüber hinaus
sind die Anlege- bzw. Lösedrücke der
Zugfahrzeugbremsen bekannt. Dies wird in einem ersten Schritt, beispielsweise
auf einem Bremsenprüfstand
oder im laufenden Betrieb mit Anhänger, durchgeführt. Entsprechende
Verfahren sind aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt.
Da sich diese Druckwerte über
die Lebensdauer des Zugfahrzeugs im allgemeinen nur sehr langsam ändern und
insbesondere von der Beladung oder von einem vorhandenen Anhänger unabhängig sind,
ist es zweckmäßig, die einmal
ermittelten Drücke
in einem batteriegepufferten RAM oder einem elektrisch programmierbaren
ROM zu speichern. Dadurch kann z. B. bei einem Wechsel des Anhängers ohne
Zeitverlust mit dem Erkennungsverfahren für die Anhängeranlege- bzw. -lösedrücke begonnen
werden. Sind die Anlege- bzw. Lösedrücke über die
Lebensdauer des Zugfahrzeugs hinreichend stabil, genügt es, diese
Werte bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs auf einem Bremsenprüfstand zu
ermitteln und in einem über
eine entsprechende Testervorrichtung programmierbaren ROM abzulegen.
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Sind
die Anlege- bzw. Lösedrücke der
Zugmaschine bekannt, wird anhand des Druck- und Verzögerungsverlaufs
bei Bremsungen im normalen Fahrbetrieb der Anlege- bzw. Lösedruck
der Anhängerbremsen mit
der oben skizzierten Vorgehensweise bestimmt.
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In 3 ist
ein Beispiel für
einen Zeitverlauf des Drucks im Kupplungskopf zum Anhänger bei
einem typischen Bremsvorgang dargestellt. Zur Anlege- bzw. Lösedruckschätzung werden
sogenannte Stationärphasen,
d. h. Zeitintervalle mit nahezu konstantem Druck, verwendet. Zur
Anlegedruckschätzung
werden Stationärphasen
verwendet, die auf einen Abschnitt mit steigendem Druck folgen,
wobei das Druckniveau sicher über
einem zu erwartenden Anlegedruck des Anhängers liegen muß. Außerdem muß die Dauer
der Stationärphasen
einen bestimmten Mindestwert (typischerweise eine Sekunde) überschreiten.
Zur Schätzung
des Lösedrucks
werden Stationärphasen
verwendet, die auf einen Abschnitt mit fallendem Druck folgen, der
zumindest aus einem Druckniveau oberhalb des zu erwartenden Lösedrucks
erfolgt. In 3 ist der zeitliche Druckverlauf
des Anhängersteuerdrucks
P3 dargestellt. Der zu erwartende Anlegedruck des Anhängers sei
P30. Mit Beginn der Bremspedalbetätigung zum Zeitpunkt T1 wird
Druck in die Anhängersteuerleitung
eingesteuert. Eine erste Stationärphase 1 liegt
unterhalb des zu erwartenden Anlegedrucks, so daß hier keine Anlegedruckschätzung durchgeführt werden
kann. Ein zweite Stationärphase 2 liegt über dem
zu erwartenden Anlegedruck, so daß dort alle Bedingungen zur
Durchführung
der Anlegedruckschätzung
erfüllt
sind. Zum Zeitpunkt T3 fällt
der Druck ab, so daß die
nachfolgende Stationärphase 3 zur
Schätzung
des Lösedrucks
ausgewertet werden kann. Der Druckabfall muß dabei so groß sein,
daß die
Hysterese der Anhängerbremsen
sicher überwunden
wird und die Stationärphase
sich auf dem abfallenden Ast der Hysterese der Anhängerbremsanlage befindet.
Typischerweise ist die Hysteresebreite 1 bar. Für die Schätzung des Anlege- bzw. Lösedrucks
kann jede Stationärphase
ausgewertet werden, die auf einen Druckanstieg oder einen entsprechend
großen
Druckabfall folgt.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden alle während
des Bremsvorgangs auftretenden Stationärphasen ermittelt, zur Anlegeerkennung
nur die verwendet, die über
dem zu erwartenden Anlegewert liegen.
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In
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
werden die Stationärphasen
unter bestimmten Bedingungen durch Konstanthalten des Drucks unabhängig vom
Fahrerbremswunsch künstlich
erzeugt. Dies kann dann vorgenommen werden, wenn die Variation im
Fahrerbremswunsch einen vorgegebenen Bereich nicht überschreitet,
so daß durch
das Konstanthalten des Bremsdrucks der Fahrkomfort und die Ausführung des
Bremswunsches nicht beeinträchtigt
wird.
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Entsprechend
wird in einem Ausführungsbeispiel
zur Erhöhung
der Genauigkeit der Schätzung
ein von Bremsung zu Bremsung variierender Offset auf den Druck am
Kupplungskopf aufgeschaltet. Die Variation dieses Offsets ist jedoch
so klein zu halten, daß der
Fahrkomfort nicht beeinträchtigt
wird und daß die
nach ECE R13 vorgeschriebenen Bremsbänder nicht verletzt werden.
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Fehlt
in einem Ausführungsbeispiel
eine Vorrichtung zur Erfassung und/oder gezielten Beeinflussung des
Drucks im Kupplungskopf zum Anhänger,
wird anstelle des Meßwertes
P3 der aus der Bremspedalstellung über eine Kennlinie abgeleitete
Solldruck des Betriebsbremsventils PBBV verwendet. Da in diesem
Fall der Druck im Kupplungskopf nicht mehr gezielt verändert werden
kann, wird anstelle des Druckoffsets ΔP3 ein entsprechender negativer
Offset ΔPZ
auf den Drucksollwert für
die Zugmaschinenbremsen addiert. Die Vorgehensweise zur Schätzung erfolgt
wie oben bzw. nachfolgend beschrieben.
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Verfügt das Zugfahrzeug
in einem Ausführungsbeispiel über einen
Retarder, dessen Bremsmoment bekannt ist, wird durch Lösung des
Gleichungssystems die Fahrzeugmasse ermittelt. Es folgt dann aus
Gleichung 8: m = Θ5·g (10)
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Mit
dem auf diese Weise bestimmten Schätzwert für die Fahrzeugmasse werden
dann aus den Gleichungen (4) bis (6) die Bremsenkennwerte C1, C2
und C3 berechnet: C1 = Θ1·m·g (11) C2 = Θ2·m·g (12) C3 = Θ3·m·g (13)
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Die
Bremsenkennwerte werden in einem Ausführungsbeispiel bei Kenntnis
der Fahrzeugmasse entsprechend den oben erwähnten Gleichungen ermittelt.
Bei Kenntnis der Bremsenkennwerte (Steigung der Hystereseäste) und
der Anlege- bzw. Lösedrücke wird
bei der Umsetzung des Fahrerbremswunsches in einen Solldruckwert
durch Berücksichtigung
dieser Werte der Bremsvorgang weiter optimiert, indem bei der Bildung der
Ventilansteuergröße aus dem
Fahrerbremswunsch diese Werte berücksichtigt werden.
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Häufig sind
nicht nur die Anlege- und Lösedrücke des
Zugfahrzeugs, sondern auch die Bremsenkennwerte C1 und C2 bekannt
und über
die Lebensdauer des Fahrzeugs nur wenig veränderlich. Dann wird die Gleichung
(3) wie folgt verändert:
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Voraussetzung
ist, daß ein
Schätzwert
für die
Fahrzeugmasse vorliegt.
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Die
Gleichung (14) stellt ebenfalls ein lineares Gleichungssystem für die Unbekannten Θ1
= C3/mg (15) Θ2
= C3·PA3/mg (16)dar. Die
Lösung
erfolgt entsprechend der Lösung
für Gleichung
(3). Vorteil hierbei ist, daß nur
zwei Unbekannte er mittelt werden müssen. Demnach genügen nur
zwei Meßdaten-Sätze zur Anlegedruck- bzw. Lösedruckschätzung. Das
Verfahren konvergiert also deutlich schneller.
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In 4 ist
eine elektronische Steuereinheit skizziert, die die Bremsanlage
des Zugfahrzeugs und gegebenenfalls den Druck im Kupplungskopf steuert.
Die Steuereinheit 10 umfaßt eine Eingangsschaltung 12, wenigstens
einen Mikrocomputer 14, wenigstens ein Speicherelement 16 und
eine Ausgangsschaltung 18. Diese Elemente sind über ein
Kommunikationssystem 20 miteinander verbunden. Der Eingangsschaltung 12 werden
Eingangsleitungen 22, 24 und 26 bis 29 sowie
gegebenenfalls 30 zugeführt.
Die Eingangsleitung 22 verbindet die Steuereinheit mit
wenigstens einer Meßeinrichtung 32 zur
Ermittlung der Bremspedalbetätigung, die
Eingangsleitung 24 verbindet die Steuereinheit 10 mit
einer Meßeinrichtung 34 zur
Ermittlung des Drucks im Kupplungskopf, während die Eingangsleitungen 26 bis 29 die
Steuereinheit 10 mit Meßeinrichtungen 36 bis 39 verbindet,
die die Raddrehzahlen des Zugfahrzeugs und die Bremsdrücke in den
Radbremsen des Zugfahrzeugs erfassen. Ferner wird der Steuereinheit 10 in
einem Ausführungsbeispiel über die
Leitung 30 das von einem Retardersteuergerät ermittelte,
vom Retarder erzeugte Bremsmoment übermittelt. Über Ausgangsleitungen 40 bis 43 und 44 betätigt die
Steuereinheit 10 die Ventile 46 bis 49 zur
Steuerung des Bremsdrucks in den Radbremsen des Zugfahrzeugs sowie
das Anhängersteuerventil 50, über welches
der Druck in der Steuerleitung zum Anhänger bzw. Auflieger beeinflußt wird.
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Der
wenigstens eine Mikrocomputer 14 der Steuereinheit 10 führt die
zur Schätzung
des Anlege- bzw. Lösedrucks
der Anhängerbremsen
beschriebene Vorgehensweise aus. Realisierungsbeispiele für derartige Programme
sind anhand der Flußdiagramme
in den 5 und 6 dargestellt. Dabei zeigt 5 ein
Programm zur Bestimmung der Fahrzeugverzögerung vor Bremsbeginn, während 6 ein
Programm zur Bestimmung des Anlege- bzw. Lösedrucks der Anhänger- bzw.
Aufliegerbremsen während
eines Bremsvorgangs darstellt.
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Das
in 5 skizzierte Programm startet zu vorgegebenen
Zeitpunkten mit einem ersten Schritt 100, in dem die Raddrehzahlen
des Zugfahrzeugs eingelesen werden. Aus diesen Raddrehzahlen wird
im darauffolgenden Schritt 102 mit bekannten Methoden (beispielsweise
Vergleich des Mittelwertes der Raddrehzahlen der nicht angetriebenen
Räder mit
dem Mittelwert aus einem vorhergehenden Programmdurchlauf) die Verzögerung Z
des Wagenzuges bestimmt. Im darauffolgenden Abfrageschritt 104 wird überprüft, ob der
Beginn eines Bremsvorgangs vorliegt, d. h. ob der Fahrer gerade
das Bremspedal betätigt
hat. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 106 die
im Schritt 102 berechnete Verzögerung Z als Verzögerung Z0
angenommen und der Programmteil wie im Falle einer Neinantwort im
Schritt 104 beendet. Das Programm wird dann außerhalb
und während
eines Bremsvorgangs zu vorgegebenen Zeitpunkten zur Berechnung der
Fahrzeugverzögerung
wiederholt, wobei Schritt 106 nur bei erstmaliger Betätigung des
Bremspedals, nicht bei betätigtem
Bremspedal, durchlaufen wird.
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Ist
ein Bremsvorgang eingeleitet, so wird das Programm nach 6 gestartet.
Im ersten Schritt 200 wird der Druck P3 in der Anhängersteuerleitung
erfaßt.
Daraufhin wird im Schritt 202 überprüft, ob ein Druckanstieg vorliegt.
Dies erfolgt im bevorzugten Ausführungsbeispiel
durch Vergleich des im Schritt 200 erfaßten Bremsdrucks mit einem
aus einem vorgehenden Programmdurchlauf ermittelten (beim erstmaligen
Durchlaufen mit dem Wert 0). Liegt ein Druckanstieg vor, wird im
darauffolgenden Abfrageschritt 204 überprüft, ob der Bremsdruck P3 oberhalb
des erwarteten Anlegedrucks P30 liegt. Ist dies nicht der Fall,
muß auf
eine Anlegedruck schätzung
verzichtet werden. Entsprechend wird im Abfrageschritt 206 beispielsweise
anhand des Bremspedalschaltersignals und/oder anhand von Drucksignalen überprüft, ob der
Bremsvorgang beendet wurde. Ist dies der Fall, wird das Programm
beendet, dauert der Bremsvorgang an, wird das Programm mit Schritt 200 wiederholt.
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Hat
Schritt 204 ergeben, daß der Bremsdruck oberhalb des
zu erwartenden Anlegedrucks sich befindet, wird im Schritt 208 überprüft, ob eine
stationäre
Druckphase vorliegt. Dies erfolgt durch Vergleich laufend ermittelter
Druckwerte, wobei eine stationäre
Druckphase erkannt wird, wenn die aufeinanderfolgenden Druckwerte
im Rahmen einer vorgegebenen Toleranz gleich sind. Dauert die Stationärphase eine
vorgegebene Zeit, z. B. eine Sekunde, an, werden im Schritt 210 die
aktuelle Fahrzeugverzögerung
Z, die aktuellen Bremsdrücke P3,
P1 und P2, die gespeicherten Anlegedrücke PA1 und PA2 des Zugfahrzeugs
sowie gegebenenfalls das Retarderbremsmoment FREI erfaßt. Im darauffolgenden
Schritt 202 wird dann der Anlegedruck PA3 des Anhängers nach
Maßgabe
der vorstehend dargestellten Gleichungen bzw. im Rahmen eines Schätzverfahrens ermittelt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird Schritt 212 durchgeführt, wenn die in Schritt 210 gespeicherten
Werte jeweils wenigstens fünfmal
vorliegen. In einem anderen Ausführungsbeispiel
wird Schritt 212 immer durchgeführt, wenn jeweils wenigstens
einmal aktuelle Werte vorliegen, wobei zu Beginn des Betriebszyklus
des Fahrzeugs bei den ersten Erfassungen der Werte die zur Berechnung
notwendigen, nicht erfassen Wertegruppen fest vorgegeben sind (z.
B. typische Bremsdruckwerte des Zugfahrzeugs und die zugeordneten, vermuteten
Verzögerungswerte).
Nach Schritt 212 folgt Schritt 206. Dies gilt
auch, wenn im Schritt 208 keine Stationärphase ermittelt wurde und
die Anlegedruckschätzung
nicht durchgeführt
werden kann.
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Hat
Schritt 202 ergeben, daß kein Druckanstieg vorliegt,
so wird im Abfrageschritt 214 überprüft, ob ein Druckabfall (nach Überschreiten
des zu erwartenden Anlegedrucks) stattgefunden hat. Der Druckabfall muß dabei
eine bestimmte Größe (Größenordnung
1 bar) überschritten
haben, die gewährleistet,
daß die
Hysterese der Anhängerbremsen überwunden
ist und die Moment/Druck-Kennlinie der absteigende Ast der Hysterese
ist. Wurde ein derartiger Druckabfall nicht erkannt, folgt Schritt 206.
Wurde ein Druckabfall erkannt, so wird im Abfrageschritt 216 analog
zum Schritt 208 überprüft, ob eine
Stationärphase
vorliegt. Ist dies nicht der Fall, folgt Schritt 206, andernfalls
werden im Schritt 218 die entsprechenden, der Lösedruckschätzung zugrundeliegenden
Größen erfaßt und gespeichert.
Diese Größen sind
Fahrzeugverzögerung
Z, Bremsdrücke
P3, P1 und P2 sowie die abgespeicherten Lösedrücke PL1 und PL2 des Zugfahrzeugs
und gegebenenfalls das Bremsmoment FREI des Retarders. Entsprechend
Schritt 212 wird im darauffolgenden Schritt 220 der
Lösedruck
PL3 des Anhängers
bzw. Aufliegers auf der Basis der im Schritt 218 ermittelten
Größen berechnet
bzw. geschätzt.
Auch hier erfolgt eine Berechnung bzw. Schätzung im bevorzugten Ausführungsbeispiel
erst dann, wenn wenigstens fünf
Stationärphasen
durchlaufen wurden und somit fünf
verschiedene Wertekombinationen vorliegen. Nach Schritt 220 folgt
Schritt 206. Die oben erwähnten alternativen Ausführungsformen
werden bei der Lösedruckschätzung ebenfalls
angewendet.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand einer pneumatischen Bremsanlage
erläutert.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
wird die erfindungsgemäße Lösung mit
den angegebenen Vorteilen auch bei einer hydraulischen Bremsanlage
angewandt. Entsprechend zeigen sich die beschriebenen Vorteile bei
der Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung bei
einer rein elektrisch gesteuerten Bremsanlage mit elektromotorischer
Zuspannung. In diesem Fall werden nicht Anlegedrücke- bzw. Lö sedrücke ermittelt, sondern Werte
für die
Steuergröße (Strom,
Spannung, etc.), die gerade zum Anlegen bzw. Lösen der Bremsen führen. Letzteres gilt
auch für
hydraulische oder pneumatische Bremsanlagen, bei denen nicht Druckwerte,
sondern z. B. die Ventilansteuergrößen erfaßt werden, die zum Anlegen
bzw. Lösen
der Bremsen auszugeben sind.
