DE2227873A1

DE2227873A1 - Verfahren und einrichtung zur verhinderung des schleuderns oder gleitens fuer fahrzeugraeder oder fahrzeugradsaetze auf einer roll- oder gleitbahn

Info

Publication number: DE2227873A1
Application number: DE2227873A
Authority: DE
Inventors: Joseph Adde
Original assignee: Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse SA
Current assignee: Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse SA
Priority date: 1971-06-11
Filing date: 1972-06-08
Publication date: 1973-01-11
Also published as: US3819004A; BE784470A; FR2140919A5

Description

Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse, 95-Freinville-Sevran (Frankreich)

Verfahren und Einrichtung zur Verhinderung des Schleuderns oder Gleitens für Fahrzeugräder oder Fahrzeugradsätze auf einer Roll- oder Gleitbahn

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verhinderung des Schleuderns oder Gleitens der Räder eines Fahrzeuges oder einer Fahrzeuggruppe sowie auf eine elektronische Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich insbesondere, keineswegs jedoch ausschließlich, auf Kraftfahrzeug- oder Schienenfahrzeugbremsen, welche mit Elektroventilen für die Einsteuerung oder Entlüftung von Druckmitteln ausgestattet sind, wobei das Druckmittel die Bremsorgane eines Fahrzeuges für sich allein oder aber einer aus mehreren, miteinander verbundenen Fahraeagzeugen bestehenden Gruppe betätigt.

Beim Schleudern eines Fahrzeugrades kennt man die Phase des progressiven Blockierens des Rades, welches dann entsteht, wenn man zur Herabsetzung der Geschwindigkeit des mit den Rädern versehenen Fahrzeuges ein Bremsmoment auf das Rad ausübt, das

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die Summe aus dem auf das Rad einwirkenden Verzögerungsdrehmomentes, genauer gesagt Trägheitsmomentes, und dem Haftreibungsmoment ist, welche an der Berührungsstelle zwischen Rad und Schiene verfügbar ist. Das Haftreibungsmoment hängt von der Fahrzeuglast, der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der augenblicklichen Haftreibung zwischen Fahrzeugrad und Roll- oder Gleitbahn ab.

Mit dem Ausdruck "Gleiten" bezeichnet man die Phase des progressiven Durchdrehens des Rades, wenn man zur Bewegung des Fahrzeuges auf das Fahrzeugrad ein Dreh- oder Anzugsmoment ausübt, welches die Summe aus dem Augenblickswert des Reibungsmomentes und dem Beschleunigungsmoment, genauer gesagt dem Trägheitsmoment ist, das auf das Rad aufgebracht wird. Ein Rad ist dann als im Zustand des Gleitens anzusehen, sobald dessen Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, mit welchem das Rad ausgerüstet ist. Die Umfangsgeschwindigkeit ist dabei auf der Höhe des mittleren Rollenradius des Rades zu messen, da bei einem luftbereiften Rad in der Berührungszone zwischen Rad und Gleit- oder Rollbahn ein leichtes Schleudern oder Gleiten aufkommen kann, welches die Haftreibung bei normalem Rollvorgang erhöht.

Zur Vermeidung des Schleuderns eines Fahrzeugrades ist es bekannt, dem Rad eine Meß- oder E'e st Stellvorrichtung zuzuordnen, welche ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Frequenz von der Drehgeschwindigkeit abhängt. Diese Frequenz wird dann in eine Spannung umgewandelt, wobei diese Spannung nach der Zeit differentiert wird, so daß ein Signal erzeugt wird, welches ein Maß für den Augenblickswert der Beschleunigung des Rades ist. Dann wird diese, ein Maß für die Verzögerung bildende Spannung mit einer Bezugsspannung verglichen, welche einer Grundverzögerung entspricht derart, daß ein Fehlersignal erzeugt wird, welches die Intensität des Bremsvorganges herabsetzt, der,sofern er auf das Rad zur Einwirkung gelangt, die Tendenz zeigt, einen Schleudervorgang hervorzurufen.

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Diese zum Stande der Technik zählenden Verfahren und Einrichtungen haben einen schwerwiegenden Nachteil: sie sind dann unwirksam, also untätig, wenn ein progressiver Schleudervorgang oder Gleitvorgang auftritt, welcher eine Verzögerung oder eine Beschleunigung hervorruft, die nicht den Grenzwert der Schleuderschutz- oder Gleitschutzorgane übersteigt. Es tritt somit ein zunehmend größer werdendes Gleiten des Rades auf, welches die Stabilität des Fahrzeuges stört, sobald der Gleitvorgang denjenigen Wert überschreitet, für welchen die Haftreibung des Rades auf der Roll- oder Gleitbahn maximal ist. Dabei muß man sich vor Auge halten, daß das Gleiten das Verhältnis der Differenz zwischen der linearen Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der linearen Umfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugrades einerseits und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges andererseits ist.

Von diesem Gleitwert ausgehend, welcher der maximalen Haftreibungskraft entspricht, läuft die Gleitbewegung Gefahr, auf diese Weise sich nach und nach, und zwar stufenweise, zu akzentuieren, bis - im Falle des Schleuderns - das Fahrzeugrad . vollkommen zum Stillstand gelangt. Dies hat nicht nur eine Instabilität zur Folge, sondern zieht auch eine Beschädigung oder einen Verschleiß des Fahrzeugreifens nach sich, und zwar im Falle des Schleuderns, und eine Beschädigung der Roll- oder Gleitbahn im Falle eines Gleitvorganges.

Es ist auch bekannt, bei einem Einzelfahrzeug mit zwei Achsen mit einem jeden Fahrzeugrad eine Vorrichtung zum Messen oder Feststellen der Geschwindigkeit zuzuordnen, welche eine von der Drehgeschwindigkeit abhängige Frequenz erzeugt, die wiederum in eine Spannung umgewandelt wird. Diese, den Geschwindigkeiten der gleichen Achse entsprechenden Spannungen werden miteinander verglichen, so daß beispielsweise eine erste Spannung erzeugt wird, welche die mittlere Geschwindigkeit der beiden Räder der Vorderachse anzeigt und eine zweite Spannung erzeugt wird, welche die langsamste Geschwindigkeit der beiden Räder der Hinterachse anzeigt. Dann wird ein elektronischer Schleuderschutz-

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kreis ausgelöst, wenn die zweite Spannung um ein bestimmtes Maß kleiner ist als die erste Spannung.

Diese an sich bekannte Vorrichtung hat - sofern sie überhaupt ein Schleudern oder progressives Gleiten eines Rades verhindern kann - den Nachteil, daß sie entweder in sehr hastiger und überstürzter Weise die Schleuder- oder Gleitschutzvorrichtung mit großer Geschwindigkeit auslöst, wenn die Trägheit der Räder lange Schleudervorgänge bewirkt, und zwar ohne dabei Gefahr zu laufen, daß die Bereifung der Räder verschleißt oder aber eine weitere Regelung erforderlich macht, mit welcher die Schleuderschutz- oder Gleitschutzvorrichtung mit kleiner Geschwindigkeit verzögert ausgelöst wird, der Grenzwert der Geschwindigkeitsabweichung konstant ist.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, die Mangel und Unzuträglichkeiten dieser bekannten Verfahren und Einrichtungen zu vermeiden. Die Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verhinderung des Schleuderns oder Gleitens von Fahrzeugrädern oder Fahrzeugradsätzen auf einar Roll- oder Gleitbahn, wobei die tatsächliche Drehgeschwindigkeit eines jeden Rades oder einen jeden Radgruppe gemessen und ein dieser Drehgeschwindigkeit entsprechendes Signal erzeugt wird und diese Signale* welche der Geschwindigkeit von zumindest zwei Rädern oder Radgruppen entsprechen, summiert werden und das der Geschwindigkeit eines Rades oder einer Radgruppe entsprechende Signal mit einem Bezugsignal vergleichen wird, welchens von dem Wert des durch Summation entstehenden Wertes abhängt, daß ein Steuersignal erzeugt wird, welches auf die Bremsoder Antriebsorgane zumindest eines Rades oder einer Radgruppe einwirkt und daß die Entstehung dieses Signales von der Differenz zwischen einerseits der Abweichung zwischen diesem Bezugsignal und dem Signal für die Geschwindigkeit des Rades oder der Radgruppe, für welche der Vergleich erfolgt und andererseits einem vorbestimmten Grenzwert ist, bewirkt wird. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der vorbestimmte Grenzwert eine Funktion des Signales für die Drehgeschwindigkeit zumindest eines Rades oder einer Radgruppe ist.

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Das Steuersignal erlaubt auf diese Weise - selbst dann wenn das Fahrzeugrad oder die Gruppe der Fahrzeugräder keine große Verzögerung oder Beschleunigung besitzt - augenblicklich das Brems- oder Antriebsmoment herabzusetzen oder gänzlich zum Verschwinden zu bringen, welches auf das ins Auge gefaßte Rad oder die Rädergruppe zur Einwirkung gelangt und die Gefahr eines Schleuderns oder Gleitens heraufbeschwört, und zwar mit einer Geschwindigkeit des veränderbaren Auslösungsvorganges in Abhängigkeit von der zumindest auf einem Rad gemessenen Geschwindigkeit derart, daß eine Anpassung an die Veränderungen der Haftreibungsbedingungen möglich ist. Wenn also beispielsweise bei Schienenfahrzeugen - bei abnehmender Geschwindigkeit der Reibungskoeffizient des Rades oder des Radsatzes stärker abweicht als der Reibungskoeffizient zwischen Rad und Schiene, wird der vorbestimmte Grenzwert bei nur geringer Geschwindigkeit kleiner sein als bei einer mittleren Geschwindigkeit. Ebenso wird bei einer größeren Geschwindigkeit und bei einer Abnahme des Reibungskoeffizienten zwischen Rad und Schiene der vorbestimmte Grenzwert ebenfalls kleiner sein als bei einer mittleren Geschwindigkeit. Beim Bremsen eines Kraftfahrzeuges, in welchem Falle der Reibungskoeffizient zwischen Luftreifen und Straße mit zunehmender Geschwindigkeit kleiner wird, wird der vorbestimmte Grenzwert bei größerer Geschwindigkeit kleiner sein. Im Verlaufe eines lang anhaltenden Bremsvorganges, was beim Betrieb von Schienenfahrzeugen sehr häufig vorkommt, wird der Grenzwert selbsttätig zunehmend kleiner, und zwar nach Maßgabe der abnehmenden Geschwindigkeit, was einen günstigen Effekt hervorruft. Die Veränderung des Grenzwertes mit der Geschwindigkeit kann gegebenenfalls mit einer Veränderung des Druckes in den Bremszylindern in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit kombiniert werden..

Der vorbestimmte Grenzwert kann vorteilhaft von dem Bezugsignal abhängig sein, das wiederum von dem durch Summierung erhaltenen Wert mehrerer, der Geschwindigkeit entsprechenden Signale abhängig sein kann. Hierdurch wird zwischen dem vorgenannten Grenzwert und der Reisegeschwindigkeit des Fahrzeuges oder des aus diesen Fahrzeugen bestehenden Zuges ein genaues

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und getreues Verhältnis sichergestellt.

Der vorbestimmte Grenzwert kann kleiner oder größer sein als die Abweichung zwischen dem Bezugsignal und dem der Geschwindigkeit des Rades oder der Gruppe der Räder entsprechenden Signal sein, welche einem Vergleich unterworfen werden. Das Steuersignal bewirkt somit ₉ daß der Brems- oder Antriebsvorgang völlig eingestellt oder herabgesetzt bzw. der Bremsvorgang vollständig oder nur/teilweise wieder aufgenommen wird, und zwar zumindest hinsichtlich desjenigen Rades oder der Radgruppe, welches einem Vergleich unterworfen wird«, Dieser Grenzwert zur Wiederaufnahme des Bremsvorganges kaxm demjenigen Grenzwert verschieden sein, welcher zur Einstellung oder Herabsetzung des Bremsvorganges führt. Er kann aber auch diesem Wert gleich sein, also entsprechen. Die Verwendung eines Grenzwertes für die Wiederaufnahme des Brems- oder Antriebsvorganges erlaubt eine bessere Verwendung der zwischen der Roll- oder Gleitbahn und dem Rad zur Verfügung stehenden Reibungskraft.

Das Steuersignal, welches aus der Differenz zwischen der Abweichung und dem vorbestimmten Grenzwert erzeugt wird, ist logisch oder analogisch.

Wenn es logisch ist, kann es vor dem Einführen in die Steuerorgane der Bremsen oder Antriebe verstärkt werden. Im Falle einer Bremsung, deren Intensität durch die Veränderung des Druckmitteldruckes geregelt wird, kann das Steuersignal auf diese Weise in ein Elektroventil eingesteuert werden, welches in dem Kreis liegt _s dar von dem Druckmittel durchströmt wird und welches die augenblickliche Herabsetzung oder Annullierung, beispielsweise in zeitlich verzögerter Form des Druckes bestimmt, der auf das mechanische Bremsorgan des schleudernden Rades einwirkt.

Um ein totales oder nur teilweises Wiederherstellen des Druckes su bewirken ₉ kann das »Steuersignal in das gleiche Elektroventil oder ein unterschiedliches Elektroventil eingesteuert werden_B In ähnlicher Weise kann beim Antrieb mit Elek-

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tromotor das Steuersignal durch Betätigung eines Relais oder dergleichen den Nebenschluß des Ankers desjenigen Motors bewirken, welcher das gleitende Rad oder die Gruppe der gleitenden Räder antreibt; es kann aber auch einen Kommutator oder einen Felddämpfer betätigen.

Wenn das Steuersignal analogisch ist, kann es verstellt und anschließend daran in ein Organ mit veränderlicher Wirkung konstant eingesteuert werden, welches in dem elektrischen Kreis oder in dem Druckmittelkreis angeordnet ist. Dabei kann es sich beispielsweise um ein veränderliches Elektroventil handeln, sofern es in einem Druckmittelkreis zum Bremsen und zum Antreiben verwendet wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Bezugsignal das arithmetische Mittel der der Geschwindigkeit entsprechenden Signale. Wenn im Falle eines Eisenbahnfahrzeuges ein Bremsvorgang durchgeführt wird, so schleudern die ersten Räder des Zuges dann, wenn sie eine Schienenzone mit geringer Haftreibungskraft überfahren, wodurch der arithmetische Mittelwert beeinflußt wird. Im Falle eines Kraftfahrzeuges kann der vorbestimmte Grenzwert ziemlich klein angesetzt werden, da trotz der Absenkung des arithmetischen Mittelwertes der der Geschwindigkeiten entsprechenden Signale als Folge des Schleuderns eines der Räder - das Steuersignal schnell erzeugt wird.

Das Bezugsignal kann aber auch das arithmetische Mittel sein, welches mit einem von der Zahl 1 der Geschwindigkeitssignale abweichenden Koeffizienten multipliziert wird derart, daß der Augenblick der Entstehung und Übertragung des Steuersignales regelbar ist. Das Signal kann auch eine Integralfunktion des arithmetischen Mittels sein, welches gegebenenfalls mit einem von der Zahl 1 abweichenden Koeffizienten multipliziert wird, um den Augenblick der Erzeugung und übertragung des Signales noch besser einstellen zu können.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird parallel zu dem für die Unterdrückung oder Verminderung oder aber totale

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"bzw. teilweise Wiederaufnahme des Brems- oder Antriebsvorganges erforderlichen Steuersignal ein weiteres Steuersignal für die Unterdrückung oder Verminderung oder aber totale bzw. teilweise Wiederaufnahme des Brems- oder Antriebsvorganges durch Ableitung des der Geschwindigkeit des Rades oder der Radgruppe und Vergleich mit einem Bezugswert für die Beschleunigungjoder Verzögerung erzeugt. Das erste, entstehende Signal der beiden Steuersignale wirkt dabei auf die Brems- oder Antriebsorgane ein, um eine Unterdrückung oder Verminderung bzw. eine totale oder nur teilweise Wiederaufnahme des Brems- oder Antriebsvorganges zu bewirken.

Durch diese Kombination der Auswertung der Signale für die Geschwindigkeit, die Beschleunigung oder aber die Verzögerung kann die Erfindung schnell ein Steuersignal auslösen, indem gewährleistet ist, daß beispielsweise im Falle eines regelbaren Schleudervorganges ein Steuersignal erzeugt und übertragen wird, obgleich eine Überschreitung des Grenzwertes für die Verzögerung nicht erfolgt.

Die Erfindung hat auch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand. Diese Einrichtung besitzt Mittel zur Feststellung, Umwandlung und Übertragung der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit eines jeden Rades oder Radgruppe in ein dieser Drehgeschwindigkeit entsprechendes Signal, Mittel zur Summierung der der Drehgeschwindigkeit entsprechenden Signale, wobei diese Mittel mit den verschiedenen Mitteln zur Messung und Umwandlung verbunden sind, Mittel zum Vergleichen des der Geschwindigkeit des Rades oder der Radgruppe entsprechenden Signales mit einem Bezugsignal in Abhängigkeit des Ausgangswertes der Summierungsmittel, wobei diese Vergleichsmittel mit Summierungsmitteln verbunden sind, und die Feststell- oder Meßmittel für den Geschwindigkeitsgrenzwert zwischen den Vergleichsmitteln und Steuerorganen für den Brems- oder Antriebsvorgang für zumindest dasjenige Rad oder die Gruppe von Rädern geschaltet sind, für welche ein Vergleich durchgeführt wird und die Feststell- oder Meßmittel für den Grenzwert in diese Organe ein Steuersignal einsteuern, wenn die Abweichung zwischen dem Be-

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zugsignal und dem der Geschwindigkeit entsprechenden Signal von dem Grenzwert abweicht. Die Einrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß eine Eingangsseite der Mittel zur Messung und Feststellung des Grenzwertes mit den Mitteln zur Feststellung und Umwandlung zumindest eines Rades oder eher Gruppe von Rädern oder des Wagenzuges verbunden ist.

Die Eingangsseite der Mittel zur Feststellung und Messung des Geschwindigkeitsgrenzwertes ist mit den Mitteln zur Summierung verbunden derart, daß ein vorbestimmter Grenzwert in Abhängigkeit des Bezugsignales, insbesondere aber des anfchmetischen Mittelwertes der der Geschwindigkeit entsprechenden Signale gewählt werden kann. Die Summierungsmittel sind außerdem Integratoren, also Summenbildner.

Die Mittel zur Feststellung, Messung und Umwandlung sind mit den Mitteln zur Ableitung verbunden, welche wiederum mit Mitteln zur Feststellung oder Messung des Beschleunigungsund Verzögerungsgrenzwertes verbunden sind, die mit den Steuerorganen für den Brems- oder Antriebsvorgang in Verbindung stehen und parallel zu den Mitteln zur Feststellung und Messung des Geschwindigkeitsgrenzwertes geschaltet sind, um eine kombinierte Ausnutzung der Geschwindigkeiten und der Beschleunigungen zu bewirken.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Mittel zur Feststellung und Messung des Grenzwertes der Beschleunigung und Verzögerung mit den Summierungsmitteln für die Geschwindigkeit verbunden derart, daß das Bezugsignal für die Beschleunigung oder Verzögerung dieser Feststell- oder Meßmittel für den Grenzwert von der mittleren Geschwindigkeit derjenigen Räder abhängig ist, welche mit diesen Mitteln zur Feststellung oder Messung und Umwandlung ausgerüstet sind.

Die der Geschwindigkeit entsprechenden Signale und das Steuersignal sind mechanischer, pneumatischer oder elektrischer Natur. Das der Geschwindigkeit entsprechende Signal geht - sofern es sich um ein elektrisches Signal handelt - in der

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üblichen Weise durch herkömmliche Mittel, insbesondere Filter und dergleichen hindurch.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas näher veranschaulicht. In der Zeichnung zeigen in rein schematischer Weise:

Fig. 1 ein Schaltschema einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleuder- oder Gleitschutzeinrichtung,

Fig. 2 ein Schaltschema einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleuder- oder Gleitschutzeinrichtung .

Die Vorrichtungen und Einrichtungen, welche in den Fig. 1 und 2 abgebildet sind, werden in einen Druckmittelkreis geschaltet, welcher die Bremsen eines Fahrzeuges betätigt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 handelt es sich um einen Druckluftkreis, welcher die Bremsen eines Schienenfahrzeuges betätigt. Diese Vorrichtungen können auch im Zusammenhang mit einer Schleuderschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug oder aber in Verbindung mit einer Gleitschutzvorrichtung für eine Zugmaschine eines Schienenfahrzeuges verwendet werden.

An einem Rad R., welches einem Schleudervorgang unterworfen sein kann, sind mechanische Bremsorgane 1, z.B. Bremsschuhe vorgesehen, welche von mechanischen Übertragungsorganen

2 gesteuert und bewegt werden, welch letztere über ein System

3 - welches den Bremsvorgang (Fig. 1) steuert - verschiebbar sind.

Die Schleuderschutzvorrichtung besitzt einen einem jeden Rad R_if R. zugeordneten Generator, welcher ein analogisches Signal V₁-, V^ liefert, das ein Maß für die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugrades ist.

Dieser Generator wird von einem magnetischen Meßwert-209887/0637 "¹¹"

geber oder Meßwertfühler 11 gebildet, in dessen Luftspalt sich ein Rad dreht, welches mit dem Rad R^ verbunden ist. Dieser Meßwertfühler 11 liefert eine Spannung mit einer Frequenz, welche proportional der Drehgeschwindigkeit des Rades ist und mit einem Frequenzspannungswandler 12 verbunden ist, welcher das mit der Bezugsziffer V., V. angedeutete Signal liefert.

über/ Der Wandler 12 des Rades R^ ist eine Leitung 13 mit

einem analogisch arbeitenden Organ 14 verbunden, welches über die Leitung 15, das Signal V_r empfängt, das ein Maß für die Bezugsgeschwindigkeit ist. Bei dieser Ausführungsform steht die Leitung 15 mit einem Verstärker 16 in Verbindung, welcher ein Bezugsignal V_r liefert, und zwar in Abhängigkeit von dem arith metischen Mittelwert der Signale für die tatsächliche Geschwin digkeit V. sämtlicher Räder:

v f ( σ V

Der Verstärker 16 steht deshalb über die Leitungen 17 mit den Ausgangsklemmen der Generatoren für die Geschwindigkeitssignale sämtlicher Räder R., R. in Verbindung.

Das Steuerorgan 14 ist auf seiner Ausgangsseite mit einem Grenzwertprüfer 18 verbunden, welcher ein Auslöser, z.B. eine Schmitt-Wippe ist, die an ihrer Ausgangsseite ein Steuersignal erzeugt, wenn das Spannungssignal - welches in diese Wippe von dem Organ 14 eingesteuert wird - den Grenzwert V in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit zumindest eines Fahrzeugrades überschreitet. Der Grenzwertprüfer 18 ist an ein Leistungsorgan 19 angeschlossen, welches auf das Bremssystem 3 einwirkt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besitzt die Schleuderschutzvorrichtung außer den Elementen der Fig. 1 welche mit den gleichen Bezugsziffern angedeutet sind - ein Differenziergerät 20, das über eine Leitung 21 mit der Ausgangs-

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seite des Generators für das Geschwindigkeitssignal verbunden ist. Das Differenziergerät 20 steht mit seiner Ausgangsseite mit einem Grenzwertprüfer 22 in Verbindung, welcher beispielsweise eine Schmitt-Wippe ist, wobei dieser Grenzwertprüfer 22 mit einem Element 23 in Verbindung steht, welches zwei Größen Vq, Π,. erzeugt, und zwar die eine Größe V_Q eines Verzögerungsgrenzwertes und die andere Größe C¹ eines Wiederbeschleunigungswertes nach Unterbrechung des Bremsvorganges.

Der Grenzwertprüfer 18 und der Grenzwertprüfer 22 für den Beschleunigungsgrenzwert sind parallel zu einem Lei- ■ stungsorgan 19 geschaltet, welches seinerseits mit dem Bremssystem 3 verbunden ist, das im vorliegenden Falle durch ein Elektroventil 24 gebildet wird, welches in einem pneumatischen Bremskreis liegt und darüber hinaus ein Bremszylinder 25 vorgesehen ist. Das Elektroventil 24 besitzt eine Druckluftquelle 26, eine Entlüftung 27 und eine Verbindung 28 mit dem Bremszylinder 25. Darüber hinaus steht der Grenzwertprüfer 18 mit einem Organ 29 in Verbindung, welches die Größe V_Q in Abhängigkeit von der mittleren Geschwindigkeit £ V. der Räder liefert und deshalb mit dem Verstärker 16 verbunden ist, welcher seinerseits die gewünschte Funktion dieser Mittelgeschwindigkeit, z.B. die mittlere Geschwindigkeit selbst liefert. Das Element 23 kann - wie in Fig. 2 angedeutet - mit der Ausgangsseite des Generators V. oder aber mit der Leitung 13 über die Leitung 30 verbunden sein derart, daß ein Grenzwert Γ_ der Formel^ +i* V^ gebildet wird, wobei sL und f> Konstanten sind.

Die Wirkungsweise der Schleuderschutzvorrichtung nach Fig. 1 der Zeichnung ist die folgende:

Wenn sich das Rad R^ dreht, überträgt der Meßwertfühler 11 seine Geschwindigkeit über eine Frequenz, wobei diese Frequenz von dem Wandler 12 in eine der Geschwindigkeit entsprechende analogische Spannung V^ umgewandelt wird. Das gleiche gilt auch für die anderen Räder R des Zuges. Die

Signale V., V. gelangen über die Leitungen 17 zu dem zen-

tralen Verstärker, welcher eine Spannung erzeugt, die gleich

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ist dem arithmetischen Mittelwert der Spannungen VV., V.. Indem das Organ 14 eine Mittelspannung V und die Spannung V. erhält, liefert es eine Differenzspannung V„ - V^ für den Grenzwertprüfer 18, welcher im übrigen auch die Spannung Vq empfängt, welche der Größe eines vorbestimmten Differenzgrenzwertes zwischen der mittleren Geschwindigkeitsspannung V^ und der tatsächlichen Geschwindigkeitsspannung V. entspricht.

Wenn im Bedarfsfalle das Rad R^ schleudert, wird dessen Geschwindigkeitsabnahme von dem Generator in eine Niederspannung umgeformt oder umgewandelt. Die Differenz V„ - V. wird dabei größer und überschreitet bald den Grenzwert Vq. Der Grenzwertprüfer 18 erzeugt dann ein Steuersignal, welches von dem Organ 19 verstärkt wird und welches in dem System 3 ein teilweises oder totales Lösen der Bremsen des Rades R^ bewirkt, und zwar zeitlich verzögert oder auch nicht.

Die Anordnung oder Schaltung nach Fig. 2 der Zeichnung arbeitet im Falle eines hinreichend langsamen Schleuderns in der gleichen Weise. Bei einer Schnellbremsung überschreitet das dem Differenziergerät 20 gelieferte Signal Γ - welches ein Maß für die Verzögerung des Rades R^ ist - den Grenzwert Tq und der Grenzwertprüfer 22 steuert in das Leistungsorgan 19 ein Steuersignal ein, bevor der Grenzwertprüfer 18 sein Signal abgegeben hat. Wenn das Elektroventil 24 das Steuersignal empfängt, welches der Überschreitung des Geschwindigkeitgrenzwertes oder des Grenzwertes für die Verzögerung entspricht, sperrt es die Druckluftleitung 26 und verbindet den Bremszylinder 25 mit der Entlüftung 27.

Wenn das Rad R. wiederbeschleunigt wird, sofern seine Beschleunigung einen Wert erreicht, welcher durch Überschreiten des Grenzwertes Γ-j durch das Signal Γ ^ gebildet wird, liefert der Grenzwertprüfer 22 ein Signal zum teilweisen oder vollständigen Wiedereinsetzen des Bremsvorganges. In diesem Beispiel stellt dieses Signal die Wiedereinführung der Luftzufuhr her, nachdem die Entlüftung unterbunden wurde. Die Anord-

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nung nach Fig. 2 stellt somit eine Überwachung und eine Festlegung auf einem annehmbaren Niveau des Bremsvorganges sicher, und zwar durch Kombination einer Steuerung aufgrund des Überschreitens eines bestimmten Grenzwertes V_Q durch die Differenz zwischen der Spannung V^ und der Bezugsspannung V_R =5. V. sowie einer Steuerung aufgrund des Überschreitens eines bestimmten Grenzwertes Γ„ durch die Verzögerung Γ .. Man kann auch diese Wiederherstellung der Anfangsbremsung durch ein nicht gezeigtes Verzögerungselemeni^iervorrufen, welches durch das von dem Organ 18 und 19 abgegebene Steuersignal erzeugt wird.

Es ist klar, daß diese beiden Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise abge—ändert werden können, ohne daß hierdurch der Rahmen der Grundkonzeption gesprengt wird.

Das Bremssystem 3 kann hiernach aus einem Organ gebildet werden, welches in einem hydraiischen Kreis liegt, wobei das durch das Leistungsorgan 19 verstärkte Signal darauf abzielt, das Bremsventil von den Bremszylindern zu trennen. Dabei kann es sich auch um ein Organ handeln, welches ein langsames Bremsen steuert. Die Bezugsgröße V_R kann durch den größten Mittelwert V der Werte für die tatsächliche Geschwindigkeit V_i gebildet werden, welche in das Organ 16 eingesteuert wird und welche in diesem Falle die Vergleichsrolle spielt, gegebenenfalls unter Einschaltung eines von dieser Geschwindigkeit V abweichenden Koeffizienten durch dieses Organ 16.

Darüber hinaus kann das von dem Organ 14 erzeugte Signal unmittelbar in das Leistungsorgan 19 eingesteuert werden und auf diese Weise ein progressives Regelelement des Bremssystems oder Antriebssystems, z.B. ein Elektroventil bzw. im Falle der Druckluftbremsung ein veränderbares Elektroventil, zu betätigen. Man braucht somit weder ein Auslöseorgan 18 noch einen Grenzwert V_Q.

Das Organ des Bremssystems 3, welches das Maß der Bremsung im Falle der Verwendung eines Druckmittelkreises verändert, kann anstelle eines Elektroventiles ein Verteiler oder

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ein Relais sein.

Der Generator zur Erzeugung der Geschwindigkeitssignale kann aus einem Dynamotache-meter bestehen, welcher unmittelbar eine analogische Spannung liefert.

Um mit dem gleichen Gerät einen Übergang vom Schleuderschutz auf Gleitschutz zu bewerkstelligen, genügt es, das Vorzeichen der Differenz V_R - V. umzukehren und deshalb das Differenzsignal in ein das Vorzeichen änderndes Gerät einzusteuern.

Da der Generator des Geschwindigkeitssignals ein sich drehendes oder ein anderes bewegliches Organ ist, dessen Zentrifugalkraft eine axiale Verschiebung in Abhängigkeit von dieser Kraft hervorruft, kann diese Verschiebung zur Steuerung eines Ventiles dienen, welches in einem Druckmittelkreis angeordnet ist und ein Drucksignal V. erzeugt oder aufkommen läßt, das dann mit einem Bezugsdruck V_R verglichen wird, um auf diese Weise einen Differenzdruck zu erzeugen, der wiederum einen Druck oder eine Spannung zur Entstehung bringt, die in einen Detektor mit einem bestimmten Grenzdruck eingesteuert wird oder aber eine Spannung V_Q erzeugt wird, welche jenseits dieses Grenzwertes ein Steuersignal auslöst, das von dem Bremsoder Antriebssystem verwertet wird.

Das verstärkte Steuersignal, welches von dem Steuerorgan 19 (Fig. 1 und 2) hervorgerufen wird, kann zwei Elektroventile pro Rad oder Radgruppe betätigen, das heißt ein Elektroventil für das Bremsenanlegen und ein Elektroventil für das Bremsenlösen.

Der Grenzwert Vq, welcher von der Geschwindigkeit eines Rades oder aber von der mittleren Geschwindigkeit der Räder abhängt, kann vorteilhaft als konstanter Wert gewählt werden, v/elcher der mittleren Geschwindigkeit der Fahrzeugräder proportional ist. Diese Regelung des Grenzwertes erlaubt es, einen Grenzwert für das Gleiten zu verwenden, welcher eine Verringe-

rung bzw. die Wiederaufnahme des Bremsens oder des Antriebes auslöst, sobald der Gleitvorgang einen vorbestimmten Wert überschritten hat.

Diese Art der Verwendung eines Grenzwertes für die Gleitbewegung zwischen dem Rad einerseits und der Fahrbahn, also der Schienen, andererseits ist namentlich bei Fahrzeugen sehr vorteilhaft und zweckmäßig, die mit Luftreifen ausgestattet sind, bei welchen die Haftreibung bis auf einen Gleitwert von etwa 20 % zunimmt und anschließend daran langsam bis über diesen Grenzwert von 20 % hinaus abnimmt.

- Patentansprüche -

Claims

PATBNTANSPRÜ CHE

M. !Verfahren zur Verhinderung des Schleuderns oder Gleitens von Fahrzeugrädern oder Fahrzeugradsätzen auf einer Rolloder Gleitbahn, wobei die tatsächliche Drehgeschwindigkeit eines jeden Rades oder einer jeden Radgruppe gemessen und ein dieser Drehgeschwindigkeit entsprechendes Signal erzeugt wird und diese Signale, welche der Geschwindigkeit von zumindest zwei Rädern oder Radgruppen entsprechen, summiert werden und das der Geschwindigkeit eines Rades oder einer Radgruppe entsprechende Signal mit einem Bezugsignal vergleichen wird, welches von dem Wert des durch Summation entstehenden Wertes abhängt, daß ein Steuersignal erzeugt wird, welches auf die Brems- oder Antriebsorgane zumindest eines Rades oder einer Radgruppe einwirkt und daß die Entstehung dieses Signales von der Differenz zwischen einerseits der Abweichung zwischen diesem Bezugsignal und dem Signal für die Geschwindigkeit des Rades oder der Radgruppe, für welche der Vergleich erfolgt und andererseits einem vorbestimmten Grenzwert ist, bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der vorbestimmte Grenzwert eine Funktion des Signales für die Drehgeschwindigkeit zumindest eines Rades oder einer Radgruppe ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der vorbestimmte Grenzwert eine Funktion des Bezugs&iales ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß der vorbestimmte Grenzwert im wesentlichen konstant proportional dem Bezugsignal ist derart, daß ein Steuersignal erzeugt wird, welches auf die Bremsoder Antriebsorgane des Rades oder der Radgruppe einwirkt, sobald das Gleiten relativ zu diesem Rad oder zu dieser Radgruppe den vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der vorbestimmte Grenzwert.

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->*- 2227B73

λ*

kleiner -±β% als die Abweichung zwischen dem Bezugsignal und dem der Geschwindigkeit des Rades oder der Radgruppe entsprechenden, dem Vergleich unterworfenen Signal ist, das Steuersignal eine die Brems- oder Antriebskraft für zumindest das dem Vergleich unterworfene Rad oder Radgruppe zum Verschwinden bringt oder aber verringert.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß wenn der Grenzwert größer-±β%· als die Abweichung zwischen dem Bezugsignal und dem der Geschwindigkeit des Rades oder der Radgruppe entsprechenden, dem Vergleich unterworfenen Signal ist, das Steuersignal eine totale oder teilweise Wiederaufnahme des Bremsvorganges oder des Antriebes für zumindest das dem Vergleich unterworfene Rad oder die Radgruppe bewirkt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Differenz zwischen der Abweichung und dem vorbestimmten Grenzwert gebildete Signal logisch ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Differenz zwischen der Abweichung und dem vorbestimmten Grenzwert gebildete Signal analogisch ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Bezugsignal der arithmetische Mittelwert der den Geschwindigkeiten entsprechenden Signale ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Bezugsignal der arithmetische Mittelwert der entsprechenden Geschwindigkeitssignale ist, multipliziert mit einem von der Zahl 1 abweichenden Koeffizienten.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch g e -

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kennzeichnet , daß das Bezugsignal eine Integralfunktion des arithmetischen Mittelwertes der der Geschwindigkeit entsprechenden Signale ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß parallel zu dem Steuersignal, welches dem Verschwinden oder aber der Verminderung des Bremsvorganges oder Antriebsvorganges entspricht, ein weiteres Steuersignal" für das Verschwinden oder für die Minderung erzeugt wird, welches durch Ableitung des der Geschwindigkeit des Rades oder der Radgruppe entsprechenden Signales und Vergleich mit einem Bezugsignal für die Beschleunigung oder Verzögerung erhalten wird, und daß das erste, auftretende Signal dieser beiden Steuersignale für das Verschwinden oder für die Verminderung des Bremsvorganges auf Bremsoder Antriebsorgane einwirkt derart, daß der Bremsvorgang oder der Antrieb verschwindet oder vermindert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem der totalen oder teilweisen Wiederaufnahme des Bremsvorganges oder Antriebsvorganges entsprechenden Steuersignal ein zweites Steuersignal für die totale oder teilweise Wiederaufnahme des Brems- oder Antriebsvorganges durch Ableitung des der Geschwindigkeit des Rades oder der Radgruppe und Vergleich mit einem Bezugsignal für die Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt wird und daß das erste, auftretende Signal der beiden Steuersignale für die Wiederaufnahme des Bremsoder Antriebsvorganges auf die Brems- oder Antriebsorgane einwirkt derart, daß eine totale oder teilweise Wiederaufnahme des Brems- oder Antriebsvorganges bewirkt wird.
13. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 12, mit Mitteln zur Feststellung, Umwandlung und Übertragung der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit eines jeden Rades oder Radgruppe in ein dieser Drehgeschwindigkeit entsprechendes Signal, Mitteln zur Summierung der der Drehge-

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schwindigkeit entsprechenden Signale, wobei diese Mittel mit den verschiedenen Mitteln zur Messung und Umwandlung verbunden sind, Mitteln zum Vergleichen des der Geschwindigkeit des Rades oder der Radgruppe entsprechenden Signales mit einem Bezugsignal in Abhängigkeit des Ausgangswertes der Summierungsmittel, wobei diese Vergleichsmittel mit Summierungsmitteln verbunden sind, und die Feststell- oder Meßmittel für den Geschwindigkeitsgrenzwert zwischen den Vergleichsmitteln und Steuerorganen für den Brems- oder Antriebsvorgang für zumindest dasjenige Rad oder die Gruppe von Rädern geschaltet sind, für welche ein Vergleich durchgeführt wird · und die Feststell- oder Meßmittel für den Grenzwert in diese Organe ein Steuersignal einsteuern, wenn die Abweichung zwischen dem Bezugsignal und dem der Geschwindigkeit entsprechenden Signal von dem Grenzwert abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangsseite der Mittel zur Messung und Feststellung des Grenzwertes mit den Mitteln zur Feststellung und Umwandlung zumindest eines Rades oder einer Gruppe von Rädern oder des Wagenzuges verbunden ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsseite der Mittel zur Feststellung und Messung des Geschwindigkeitsgrenzwertes mit den Mitteln zur Summierung verbunden ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Summierungsmittel außerdem Integratoren, also Summenbildner sind.
16. Einrichtung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Feststellung und Messung sowie Umwandlung mit Mitteln zur Ableitung verbunden sind, welche wiederum mit Mitteln zur Festeteilung und Messung des Beschleunigungs- und Verzögerungsgrenzwertes verbunden sind, die mit den Steuerorganen für den Bremsoder Antriebsvorgang in Verbindung stehen und parallel zu

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den Mitteln zur Feststellung und Messung des Geschwindigkeitsgrenzwertes geschaltet sind.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Feststellung und Messung des Grenzwertes der Beschleunigung und Verzögerung mit Summierungsmitteln für die Geschwindigkeit verbunden sind derart, daß das Bezugsignal für die Beschleunigung oder Verzögerung dieser Feststell- oder Meßmittel für den Grenzwert von der mittleren Geschwindigkeit derjenigen Räder abhängig ist, welche mit diesen Mitteln zur Feststellung oder Messung und Umwandlung ausgerüstet sind.

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