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Verfahren ziir Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges,
bei dem in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istgeschwindigkeit
des Fahrzeuges die Ausgangsgröße eines Geschwindigkeitsreglers die Antriebs- oder
Bremssteuerungseinrichtungen beeipflußt, Bei Verfahren dieser Art wird ein vorgegebener
Geschwindigkeitssollwert in einem Geschwindigkeitsregler mit der Istgeschwindigkeit
des Fahrzeuges verglichen. Sind beide Geschwindigkeiten gleich, dann wird die gerade
vorhandene Zug-oder Bremskraft beibehalten. Weicht jedoch der Geschwindigkeitswert
von dem eingestellten Sollwert ab, gleicht der Geschwindigkeitsregler die Geschwindigkeitsdifferenz
aus, indem er eine entsprechende Änderung der Zug- oder Bremskraft veranlaßt. Dieses.wird
z. B. nach. der DAS 1 438 816 erreicht, indem einem Beschleunigungsregler die Differenz
beider Geschwindigkeitswerte als Sollwert für die Beschleunigung
oder
Verzögerung zugeführt und mit der Ist-Beschleunigung bzw. Ist-Verzögerung verglichen
werden. Bei bestehender Differenz werden entweder ein Auf- oder Abkommando, z. B.
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an ein Schaltwerk zum stufenweisen Verändern der Spannung für die
Fahrmotoren gegeben, oder es werden die Bremsen angesteuert.
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Wird die Kennlinie, die die Zug- bzw. Bremskraft in Abhängigkeit von
der Differenzgeschwindigkeit darstellt, nach kleiner werdender Differenzgeschwindigkeit
durchlaufen, so schaltet die Pahrzeugsteuerung zweckmäßigerweise nicht bei Differenzgeschwindigkeit
Null von Fahren auf Bremsen bzw.
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von Bremsen auf Fahren, sondern erst, wenn die angeforderte Zug- bzw.
Bremskraft Null ist.
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Bei einem anderen Verfahren wird die Zug- oder Bremskraft eines Fahrzeuges
dadurch verändert, daß man in einer Antriebs- und Bremssteuerungseinrichtung mit
Hilfe eines Stromreglers den Fahr- oder Bremsstrom der Fahrmotoren auf einen Stromsollwert
regelt. Vorzugsweise geschieht dieses z. B. durch einen Thyristorsteller. Für den
Stromsollwert Null wird der Motorstrom auch auf Null eingestellt. Soll nach diesem
Verfahren die Geschwindigkeit des Fahrzeuges geregelt werden, kann mit Hilfe eines
Geschwindigkeitsreglers der Stromsollwert aus der Differenzgeschwindigkeit zwischen
Soll- und Istgeschwindigkeit abgeleitet werden. Nimmt nach Zugkraftvorgabe die Differenzgeschwindigkeit
ab, so wird bei einem Wert Null der Motor-Strom zu Null. Bei nachfolgender negativer
Differenzgeschwindigkeit muß Jedoch zuerst die Stromrichyung im Motorkreis z. B.
durch einen Schwellwertschalter umgeschaltet werden.
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Um' die Geschwindigkeit genau regeln zu können, wird man versuchen,
die Hysterese dieses Schwellwertschalters möglichst klein zu halten. Das hat den
Nachteil zur Folge, daß bei einem bestimmten Verhalten des Fahrzeuges, z. B. bei
Beharrungsfahrt,
wo die Differenzgeschwindigkeit in der Regel um
Null schwar@t, die Fahrzeugsteuerung ständig von Fahren auf Bremsen umgeschaltet
wird. Das Umschalten bewirken z.--B. Schütze, die damit einem hohen Verschleiß unterliegen.
Das häufige Umschalten wird vermieden, wenn die Hysterese größer gewählt wird, Das
hat Jedoch den Nachteil zur Folge, daß einmal die Schütze unter Last geschaltet
werden, die damit wiederum eine: hohen Verschleiß unterliegen. Zum anderen tritt,
da z. B. der Prstrom schlagartig abgeschaltet wird, ein Ruck auf, der eine Fahrkomfortminderung
bedeutet. Außerdem ist bei Beharrungsfahrt eine genaue Regelung der Geschwindigkeit
nicht möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Regelung der
Geschwindigkeit eines Fahrzeuges, bei dem in Abhängigkeit von der Differenz zwischen
Soll- und Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges die Ausgangsgröße eine. Geschwindigkeitsreglers
unter Vermeidung von häufigem Umschalten von Fahren auf Bremsen die Antriebs- oder
Bromssteuerungseinrichtungen besinflußt, wobei mit kleiner werdender Differenzgeschwindigkeit
die Zug-oder Bremskraftsollwerte kleiner werden, anzugeben, das die aufgeführten
Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß a) bei Abnahme
der positiven Differenzgeschwindigkeit über den Wert Null in einem Bereich zwischen
der DifferenzgeschwindigkeitNull und eines durch eine erste einstellbare Schwelle
eines Triggers wählbaren Wertes der negativen Differenzgeschwindigkeit; oder b)
bei Abnahme der negativen Differenzgeschwine digkeit über den Wert Null in einem
Bereich zwischen der Differenzgeschwindigkeit Null und eines durch eine zweite einste4lbare
Schwelle
eines Triggers wählbaren Wertes der positiven Differenzgeschwindigkeit der Zug-
und Bremskraftsollwert Null und nach Erreichen der Schwellen des Triggers ein diesen
zugeordneter Zug- oder Bremskraftsollwert über einen Steilheitsbegrenzer an die
Antriebs- oder Bremssteuerungseinrichtung ausgegeben wird.
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Die Durchführung des Verfahrens geschieht erfindungsmäßig mit einer
Anordnung derart, daß die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers dem Trigger
zugeführt wird, der in Abhängigkeit seiner zwei Schwellwerte einen Umschalter und
je einen vorzugsweise als Feldeffekttransistor~schalter ausgebildeten Schalter steuert,
die die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers sowohl über einen Differenzverstärker
als auch über die Reihenschaltung eines Differenzverstärkers mit einer Umkehrstufe
an einen Steilheitsbegrenzer schalten.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß das Fahrzeug mit dem Zugkraftsollwert Null in einem gewissen negativen Differenzgeschwindigkeitsbereich
auch noch mit der Antriebssteuerungseinrichtung und in einem gewissen positiven
Differenzgeschwindigkeitsbereich mit dem Bremskraftsollwert Null noch mit der Bremssteuerungseinrichtung
fahren kann.
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Im Folgenden soll die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert werden, aus dem sich sowohl weitere Einzelheiten
als auch weitere Vorteile erg,eben.
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In de tig. 1 ist die Kennlinie Zug- bzw. Bremskraftsollwert in Abhängigkeit
der Differenzgeschwindigkeit für. den Fall dargestellt, daß sie von positiven Differenzgeschwindigkeiten
aus durehlauSen wird.
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In der Fig. 2 ist die Kennlinie Zug- bzw. Bremskraftsollwert in Abhängigkeit
der Differenzgeschwindigkeit für den Fall dargestellt, daß sie von negativen Differenzgeschwindigkeiten
aus durchlaufen'wird.
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In der Fig. 3 ist ein Blockschaltbild zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1 angegeben.
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Nach der in der Fig. 1 angegebenen Kennlinie nimmt der Zugkraftsollwert
in Pfeilrichtung mit kleiner werdender positiver Differenzgeschwindigkeit ab. Wenn
die Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges gleich der geforderten Sollgeschwindigkeit
ist, wird kein Zugkraftsollwert an die Antriebssteuerungseinrichtung gegeben. Es
erfolgt aber auch noch keine Umschaltung auf die Bremssteuerungseinrichtung.
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Selbst wenn die Differenzgeschwindigkeit durch leichtes Gefälle der
Fahrstrecke zeitweise negativ wird, bleibt bis zum Punkt B in Fig. 1 die Antriebssteuerungseinrichtung
angeschaltet, ihr wird jedoch weder ein Zugkraft- noch ein Bremskraftsollwert zugeführt.
Ist das Gefälle der Fahrstrecke zu Ende, folgt nach wieder positiver werdender Differenzgeschwindigkeit
der Zugkraftsollwert der-Kennlinie der Fig. 1 in der mit Doppelpfeilen markierten
Richtung.
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Nimmt die negative Differenzgeschwindigkeit über den Punkt B hinaus
zu, erfolgt im Punkt 3, mit dem Bremskraftsollwert Null die Umschaltung der Antriebssteuerungseinrichtung
auf die Bremssteue,rung,se.nri,chtung,. AuBerdem wirdein in der Fig 3 dargestellter
un,d satter beschriebener Steilheitsbegrenzer mit dem der Kennlinie ent-sprechenden
Bremskraftsollwert beaufschlagt.
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In der Fig 2 wird die Kennlinie in Pfeilrichtung mit kleiner werdender
negativer Differenzgeschwindigkeit durchlaufen, dabei nimmt der Bremskraftsollwert
auf Null ab. Wenn die Istgeschwindigkeit des Fahr-zeuges gleich der gefördertenSollgeschwindigkeit
ist, wird kein Bremskraftsollwert an die Bremssteuerungseinrichtung
gegeben.
Es erfolgt aber auch noch keine Umschaltung auf die Antriebssteuerungseinrichtung.
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Selbst wenn die Differenzgeschwindigkeit durch eine leichte Steigung
der Fahrstrecke zeitweise positiv wird, bleibt bis zum Punkt F die Bremssteuerungseinrichtung
eingeschaltet, ihr wird jedoch weder ein Bremskraft- noch ein Zugkraftsollwert zugeführt.
Ist die Steigung der Fahrstrecke zu Ende, folgt nach wieder negativer werdenden
Differenzgeschwindigkeiten der Bremskraftsollwert der Kennlinie der Fig. 2 in der
mit Doppelpfeilen markierten Richtung.
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Nimmt die positive Differenzgeschwindigkeit über den Punkt F hinaus
zu, erfolgt im Punkt F mit dem Zugkraftsollwert Null die Umschaltung der Bremssteuerungseinrichtung
auf die Antriebssteuerungseinrichtung, die über den in der Fig. 3 dargestellten
und später beschriebenen Steilheitsbegrenzer mit dem der Kennlinie entsprechenden
Zugkraftsollwert beaufschlagt wird.
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Wie die Figuren 1 und 2 veranschaulichen, kann das Fahrzeug in dem
Differenzgeschwindigkeitsbereich BO in vorteilhafter Weise sowohl mit dem der Kennlinie
entsprechenden Bremskraftsollwert bremsen, als auch mit dem Zugkraftsollwert Null
fahren. In dem Differenzgeschwindigkeitsbereich OF kann das Fahrzeug in vorteilhafter
Weise sowohl mit dem der Kennlinie entsprechenden Zugkraftsollwert fahren, als auch
mit dem Bremskraftsollwert Null bremsen.
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In der Fig. 3 ist mit 1 ein Geschwindigkeitsregler dargestellt, dessen
Ausgangsgröße Je einem Differenzverstärker 2 und 3 und ein'em Trigger 4 zugeführt
wird. Jeder Ausgang der Differenzverstärker 2 und 3 fuhrt zu Je einem Schalter 5
und 6. Die Schalter 5 und 6 werden von Je einem Ausgang des Triggers 4 gesteuert.
Außerdem sind die Ausgänge des Triggers 4 mit einem Umschalter 7 verbunden, der
die Umschaltung der Antriebs- und Bremssteuerungseinrichtung von Fahren auf Bremsen
bzw. umgekehrt bewirkt. Der Ausgang des Schalters 5
führt über eine
Umkehrstufe 8 zu einem Steilheitsbegrenzer-9.
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Der Ausgang des Schalters 6-ist direkt mit dem Steilheitsbegrenzer
9 verbunden.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Der als Differenzverstärker
ausgebildete Geschwindigkeitsregler 1 vergleicht die Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs
mit einer-vorgegebenen Sollgeschwindigkeit. Ist die Sollgeschwindigkeit größer als
die Istgeschwindigkeit, ist die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers 1 eine
positive Differenzgeschwindigkeit, die .als Zugkraftvorgabe wirkt, wenn sie einen
Schwellwert F (in Fig. 1 und 2) des Triggers 4 überschreitet. Der Umschalter 7 ist
dann in der Stellung ?Fahren11 und der vorzugsweise als Feldeffekttransistorschalter
ausgebildete Schalter 6 ist geschlossen. Die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers
wird dann im Differenzverstärker 3 in deren negativen Wert umgewandelt, der über
den geschlossenen-Schalter 6 dem Steilheitsbegrenzer 9 zugeführt wird.
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Mit kleiner werdender Differenzgeschwindigkeit wird von dem Wert Null
an am Ausgang des Geschwindigkeitsreglers ein negativer Wert ausgegeben, der im
Differenzverstärker 2 in einen positiven Wert umgewandelt wird. Da der Schwellwert
B (in Fig. 1 und 2) des Triggers 4 Jedoch noch nicht erreicht ist, ist der vorzugsweise
als Feldeffekttransistorschalter ausgebildete, vom Trigger 4 gesteuerte Schalter
5 geöffnet, so daß dem Steilheitsbegrenzer 9 der Wert Null zugeführt wird. Gleichzeitig
wird durch eine im Rückkopplungsweg des Differenzverstärkers 3 angeordnete Diode
3a verhindert, daß an dessen Aúsgang ein positives Signal entsteht. Dem Steilheitsbegrenzer
9 wird also dem Differenzverstärker 3 über den Schalter 6 auch der Wert-Null zugeführt.
Erst wenn die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers 1 eo weit negativ geworden
ist, daß der Schwellwert B des Triggers 4 erreicht ist, schaltet dieser den Schalter
5 zu und den Schalter 6 auf.
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Gleichzeitig wird dabei der Umschalter 7 in die Stellung "Bremsen"
gebracht. Das positive Ausgangssignal des Differenzverstärkers 2 wird in der Umkehrstufe
8 in ein negatives Signal umgeformt und dem Steilheitsbegrenzer 9 zugeführt. Der
Steilheitsbegrenzer hat die Aufgabe, daß der Brems- oder der Zugkraftsollwert an
den durch die Schwellwerte des Triggers 4 vorgegebenen Umschaltpunkten B und F auf
den der Kennlinie entsprechenden Wert nicht beliebig schnell ansteigt. Realisiert
wird dieses durch eine bekannte Integrationsschaltung.
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Wird die negative Differenzgeschwindigkeit am Ausgang des Geschwindigkeitsreglers
kleiner, so wird dort vom Wert Null an ein positiver Wert ausgegeben. Da der Schwellwert
F des Triggers 4 noch nicht erreicht ist, hat der Umschalter 7 weiterhin die Stellung
"Bremsen", Schalter 6 ist geöffnet, Schalter 5 ist geschlossen. Durch eine im Rückkopplungsweg
des Differenzverstärkers 2 angeordnete Diode 2a wird verhindert, daß an dessen Ausgang
ein negatives Signal entsteht.
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Der Steilheitsbegrenzer erhält also Null als Eingangssignal.
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Erst wenn die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers 1 so weit
positiv geworden ist, daß der Schwellwert F des Triggers 4 erreicht ist, schaltet
dieser den Schalter 6 zu und den Schalter 5 auf. Gleichzeitig wird dabei der Umschalter
in die Stellung "Fahren" gebracht.
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Das positive Ausgangssignal des Geschwindigkeitsreglers 1 wird im
Differenzverstärker 3 in ein negatives Signal umgewandelt und dem Steilheitsbegrenzer
9 über den Schalter 6 zugeleitet.