DE2331458A1

DE2331458A1 - Bremssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE2331458A1
Application number: DE2331458A
Authority: DE
Inventors: Arthur Maskery
Original assignee: Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
Current assignee: Siemens Mobility Ltd
Priority date: 1972-06-21
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1974-01-17
Also published as: IT991636B; CH575305A5; DE2331458C2; US3868150A

Description

Or. E. Wiegand, Dipl.-ing. W. Nfemanii Br. M. Koäkf. BIj!.-fog. C. 8ernhinlf

Patentanwälte

Hamburg 50 - Königstraße 28

12, 7. 73!

W. 25857/73 20/Bm

Westinghouse Brake and Signal Company Limited London (England)

Bremssteuervorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremssteuervorrichtung und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Steuern im Ansprechen auf ein Bremsbefehls-bzw. Bremsanforderungssignal und ein Signal, welches für ein Ausmaß bzw. Grad elektrischer Bremsung kennzeichnend ist, welches wirksam ist, um ein Steuersignal zum Steuern zusätzlicher Bremsmittel zu schaffen. Es ist bisher vorgeschlagen worden, ein Bremssystem, insbesondere für Eisenbahnanwendung, wo elektrische Fahrmotoren eingesetzt werden, zu schaffen, welches zum Bremsen eine Mischung bzw. Kombination elektropneumatischen und dynamischen Bremsens einsetzt. In einer solchen Anlage ist es üblich, ein Mischventil oder andere Mittel vorzusehen, welche auf ein. Bremsanforderungs-bzw. Befehlssignal und ein Signal ansprechen, welches für das Ausmaß bzw. den Grad des dynamischen Bremsens kennzeichnend ist, um ein Steuersignal zum Steuern der elektropneumatischen Bremse zu schaffen, um irgendeinen Mangel zwischen der

309883/0473

233U58

durch die dynamische Bremse erzeugten Bremsung und der durch das Anforderungssignal abgerufenen bzw. angeforderten Bremsung aufzunehmen bzw. auszugleichen.

Gemäß-der Erfindung ist eine Bremssteuervorrichtung geschaffen, die eine Einrichtung aufweist, die auf ein Bremsanforderungssignal und ein Signal anspricht, welches für die elektrische Bremsung zum Erzeugen eines Steuersignals für zusätzliche Bremsmittel kennzeichnend ist, um die zusätzlichen Bremsmittel zu veranlassen, einen Mangel zwischen der elektrischenBremse und der durch das Anforderungssignal geforderten Bremsung auszugleichen. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist weiterhin eine Einrichtung auf, die auf ein Signal anspricht, welches für eine Veränderung der elektrischen Bremswirkung zur Veranlassung des Steuersignals kennzeichnend ist, um um ein richtiges Ausmaß auf eine größere Veränderung der elektrischen Bremsung zu wechseln.

Durch die Erfindung können unerwünschte Effekte zufolge Ungleichmäßigkeit zwischen den Ansprechzeitverzögerungen, welche in typischen dynamischen und pneumatischen Bremseinrichtungen vorhanden sind, verringert werden.

■ Vorzugsweise weist die Einrichtung, welche auf das Signal anspricht, welches für die sich ändernde dynamische Bremswirkung kennzeichnend ist, einen elektrischen Stromkreis auf, dessen Speisung ausschließlich von dem genannten Signal hergeleitet wird, und zwar in einer Art und Weise, daß es das Versagen der Vorrichtung zufolge anderer Bedingungen als einer Sicherheitsbedingung nicht bewirken kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Pig. 1 stellt in vereinfachter Blockform eine typische Ausführungsform einer Bremssteuervorrichtung dar, an welcher die Erfindung angewendet werden kann.

Fig. 2 stellt graphisch die Wirkungen dar, welche in

einer Bremssteuervorrichtung gemäß der Erfindung und in einer sonstigen Bremssteuervorrichtung

auftreten.

309883/0473

_3_ -233H58

Fig· 3 stellt einen Stromkreis zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß Figur 1 dar, in welcher die Erfindung verkörpert ist.

Fig. 4 stellt eine andere Ausführungsform eines Stromkreises für eine Bremssteuervorrichtung gemäß der Erfindung dar.

Fig. 5 zeigt eine dynamische Bremssignalkurve, auf die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Vorrichtung gemäß Figur 4 Bezug genommen wird.

Die Teile des Bremssteuersystems, welche in den entsprechenden Stromkreisdarstellungen gezeigt sind, sind für den Einbau in Eisenbahnbremsausrüstungen derjenigen Art vorgesehen, die ein elektrisches Bremssystem in der Form eines dynamischen Bremssystems und ein elektropneumatische3 Bremssystem aufweisen. Eine derartige Einrichtung ist bekannt, und eine typische Ausführung eines derartigen Systems ist die sogenannte ^M Westcode "- Bremsausrüstung, welche beispielsweise beschrieben ist: in Band 8 von "An Introduction ' to Railway Braking" von H. R. Broadbent und in der Veröffentlichung "Combined Air and Dynamic Braking Systems for Railway Vehicles, Particularly the New Lighweight Cars for the Toronto Transit Commission" von Dr. I. G. Moore, welche von der Institution of Locomotive Engineers am 16. 12. 63 dargeboten und in deren Journal als Paper number 651 veröffentlicht worden ist.

Im Hinblick auf die Offenbarung in diesen Veröffentlichungen wird im Folgenden nur eine sehr allgemeine Beschreibung derartiger Bremsausrüstungen gegeben.

Soweit es die vorliegende Erfindung betrifft, weist die Westcode-Ausrüstung ein elektro-pneumatisches System auf welches durch die wahlweise Erregung in verschiedenen Kombinationen von Drähten gesteuert wird, welche über die Länge des Zuges hinweggehen und welche, an jedem Fahrzeug bzw. Wagon des Zuges, die ausgewählte Kombination von elektromagnetischen Ventilen erregen, deren pneumatische Ausgänge

309883/0473

an eine Mehrzahl von in verschiedenen Größen ausgebildeten Diaphragmen angelegt werden, um ein seibst-überdöckendes Ventil zu betätigen, um von diesem einen pneumatischen Druckausgang zu erzeugen, v/elcher zu dem Bremszylinder des Fahrzeugs geliefert wird, um durch das elektropneumatische Bremssystem ein Grad an Bremsung herbeizuführen, der durch die Kombination der Erregung der Drähte festgelegt bzw. bestimmt ist.

Die Westcode-Bremsausrüstung findet insbesondere an Schienenfahrzeugen von Commuter-Syebenen hoher Dichte Anwendung, und derartige Fahrzeuge tragen häufig zusätzlich zur mechanischen Bremse, die durch die Westcode-Bremsausrüstung gesteuert ist, eine dynamische Bremse,

Die vorliegende Vorrichtung wird insbesondere hinsichtlich des Problems der Diskrepanz zwischen den Ansprechzeiten des elektrischen Bremssystem, und der elektrischen Bremssysteme in derartigen Bremssysteinen in Kombination betrachtet.

In Figur 1 sind drei Zug-Drähte 1,2 und 3 an eine digitale Steuerventilvorrichtung augeschlossen, die durch den Block 4 gekennzeichnet ist, von der ein Ausgangsbefehlsdruck über eine Leitung 5 zn einem Mischventil, welches durch den Block 6 wiedergegeben ist_} geführt wird. Das Mischventil 6 empfängt außerdem einen weiteren Eingang über eine Leitung 7 von einem elektropneumatischen Konverter, der durch den Block 8 wiedergegeben ist. Der Konverter 8 ist vorzugsweise von der Art, wie in der Patentanmeldung P 22 08 932 beschrieben. Dieser Konverter 8 empfangt ein Gleichstromsteuersignal von einen: Gleichrichter 9* der Eingangsanschlüsse aufweist, die geschaltet sind, um ein Wechselstromsignal zu empfangen, welches für das Maß dynamischer Bremsung kennzeichnend ist, die durch die dynamische Bremseinrichtung an einem Fahrzeug, welches die Vorrichtung trägt, durchgeführt bzw. herbeigeführt wird.Der Ausgang des

-3 H q poo/ π /

_5~ 2331/; 58

Mischventils 6 ist ein Steuerdruck zum Anlegen an ein proportionales Verzögerungsventil oder direkt an einen Bremszylinder, der mit dem Bezugszeichen 10 versehen wiedergegeben ist. Die Drähte 1,2 und 3 sind Drähte, welche über Kupplungen zwischen den Fahrzeugen über die gesamte Länge eines Zuges elektrisch durchgehend geführt sind, und es wird eine Bremssteuervorrichtung nach Figur 1 an jedem Fahrzeug des Zuges angenommen. Die Drähte 1,2 und 3 tragen ausgewählte elektrische Erregung, um einen digital codierten Eingang zu der Digital-Steuervorrichtung zu schaffen, die in Blockform wiedergegeben ist. Diese Codes stellen sieben Abstand aufweisende Werte der Verzögerung dar, die durch den Fahrzeugführer oder eine Verzögerungssteuerung, die an dem Zug vorgesehen ist, abgerufen werden. In der Praxis ist das Mischventil oder die digitale Steuerventilvorrichtung normalerweise mit einer lastbewertenden Einrichtung zum Verändern bzw. Modifizieren des Ausgangs der Vorrichtung in Übereinstimmung mit dem Gewicht des Fahrzeugs versehen, jedoch ist die lastbewertende Einrichtung als solche kein Teil der vorliegenden Erfindung.

Die Anordnung nach Figur 1 arbeitet wie folgt. Die digitalen Signale, die auf den Leitungen 1,2 und 3 auftreten, werden in einen pneumatischen Druckausgang in der Leitung 5 umgewandelt, welche für den durch den elektropneumatischen Konverter 8 erzeugten Druck zweckmäßig proportioniert ist, wobei die Drücke in dem Mischventil 6 in Gegenwirkung zueinander vorhanden sind· Der Ausgangssteuerdruck oder von dem Mischventil 6 hergeleitete Bremsdruck ist daher ein Bremssteuerdrucksignal, welches für eine Bremskraft kennzeichnend ist, die erforderlich ist, um die angeforderte bzw. befohlene Verzögerung zu erreichen, wobei das Ausmaß der erzeugten dynamischen Bremsung abgezogen ist. Entsprechend ist die durch die pneumatische Bremsung herbeigeführte Bremsung derartig, daß irgendein Mangel in der dynamischen Bremsung im Vergleich zu der geforderten Bremsung ausgeglichen wird.

309883/0473

ORIGINAL INSPECTED

In Figur 2 ist eine typische Erensaiiforderung "bzw. exn typischer Bremsbefehl durch die Kurve (a) wiedergegeben. In der Kurve (a) ist zu sehen, daß (s.nfäuglicl: in dem Bereich AB) ein ungefähr linearer Anstieg der Erenisanforderung erzeugt wird. Dieser Bereich kann als der stoß- bzw. ruckgesteuerte Bereich betrachtet werden und schränkt das Ausmaß ein, mit welchem die Bremsung abgerufen werden kann, unabhängig davon, wie schnell beispielsweise der Fahrzeugführer den Bremshandgriff betätigt. Der Bereich BD ist ein Bereich stetiger Verzögerung, die aufrechterhalten werden muß, bis das Fahrzeug zur Ruhe kommt. Es wird bemerkt, daß in der Praxis die dynamische Bremsung sich in Richtung auf das Ende eine Fahrzeuganhaltevorganges sehr bemerkenswert abschwächt bzw. verringert, und daher wird über den Bereich GD die Bremsung vorherrschend durch das elektropneumatisch^ Bremsen herbeigeführt. Zu diesem Zweck ist- die elektropneumatische Bremsung, welche in dem vorliegenden Beispiel die zusätzliche Bremseinrichtung ist, weit mehr als eine Bereitschaftsbremse zur übernähme lediglich in dem Fall, daß die dynamische Bremse versagt» Die Kurve (b) stellt das Gleichstromsignal dar, welches an dem Eingarr <i--. al.-'lz~ tropneumatischen Konverters 8 gemäß j/igur 1 auftritt. Das Signal weist auf das Ausmaß dynamischer Bremsung hin, die an irgendeinem Zeitpunkt erzeugt wird und das Drucksignal, welches an dem zweiten Eingang zu den Mischventil 6 erscheint, ist-daher von dem Anforderungssignal an der Leitung 5 subtrahiert, um das gewünschte Ausgansbremssignal für die am Bremszylinder 10 vorgesehene elektropneumatische Bremsung zu erzeugen.

Da die Ansprechzeitkonstanten für die dynamische Bremssteuerung und die elektropneumatische Bremssteuerung nicht identisch sind - die der pneumatischen Bremssteuerung zugeordnete Konstante ist wesentlich langer a-ls die für die dynamische Bremssteuerung - entspricht die elektropneumatische

309883/0473

ORIGINAL INSPECTED

_₇_ . 233H53

Bremsung ohne Anwendung der Erfindung in ihrer Art und Weise der ausgezogenen Kurve (c) der Figur 2. Es ist zu sehen, daß in diesem Beispiel die dynamische Bremse vor dem Ansprechen auf die Anforderung bzw. den Befehl verzögert ist. Die elektropneumatische Bremse neigt dazu, die Anforderung während der Verzögerung zu ergänzen, ist jedoch nicht in der Lage, mit einer ausreichend schnellen Geschwindigkeit anzusprechen, um die Ergänzung, wenn die dynamische Bremsanlegegeschwindigköit sich erhöht, wenn sie den Punkt B erreicht, wegzunehmen· Die elektropneumatische Ergänzung ist daher immer noch vorhanden, wenn die dynamische Bremse den geforderten Pegel am Punkt B erreicht hat. Dies führt zu einer resultierenden Bremswelle, wie um den Punkt B in der ausgezogenen Kurve (d) gezeigt ist, welche die Summe der dynamischen Bremse und der elektropneumatischen Bremse darstellt, welche durch die Vorrichtung im Ansprechen auf das geforderte Bremssignal in der Kurve (a) erzeugt wird.

Wenn das dynamische Bremsen wieder anfängt, in Richtung auf das Ende der Bremskurve hin abzunehmen, spricht die elektropneumatische Bremse auf die Kurve in dem Bereich von CD etwas nach der Stelle C an, und daher erscheint auf den Punkt C in der resultierenden ausgezogenen Bremskurve (d) f lgend eine Depression.

Die zu beschreibene Stromkreisanordnung, sucht die oben gt-nannten Wirkungen zufolge der Ansprechzeitkonstanten-Diskrepanzen in der Vorrichtung zu reduzieren.

Die Stromkreisanordnung gemäß Figur 3 hat zwei Eingangsai .Schlüsse 11 und 12, die über eine Wicklung eines Stromwendlers bzw. Stromtransformators, der durch das Bezugszeicl en 13 gekennzeichnet ist, an eine Wicklung 15 eines Transxcrmators mit einem Kern 16 geschaltet sind. Der Transformator hat eine weitere Wicklung 17, deren Windungszahl ungefähr die Hälfte der Windungszahl der Wicklung 15 aufweist.

309883/0473

O 3 1 ; ■'■ λ 3 8 - . ~ ' " "

Die Wicklungen 15 und 17 sind an entsprechende Brückengleichrichter 18 bzw. 19 geschaltet. Der Gleichspannungsausgang des letztgenannten Brückengleichrichters ist mit der positiven und der negativen Schiene eines Transistorstromkreises und mit den Stromausgangsanschlüssen 20 und 21 verbunden. Der Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters 18 ist mit dem einen Anschluß gemeinsam mit dem entsprechenden Anschluß der Brücke 19 verbunden und mit dem anderen Gleichspannungsausgang, der der positive Anschluß bzw. Ausgang ist, über den Emitter-Kollektor-Weg eines Transistors eines Darlington-Paares, welches Transistoren 22 und 23 aufweist, mit der vorgenannten Schiene, welche mit dem Anschluß 20 verbunden ist, verbunden. Der vorgenannte Transistorstromkreis weist Transistoren 24, 25, 26 und 27 und unterschiedliche zugehörige Bestandteile auf. Der Transistor 24 hat einen Kollektorwiderstand 28, und seine Basiselektrode ist mit der Verbindung zwischen einer Diode 29 und einem Kondensator 30 verbunden, welche ihrerseits in Reihe mit einer weiteren Diode 31 und einem Widerstand 32 geschaltet sind, wobei, wie gezeigt, ein weiterer Widerstand 33 parallel zu der Diode 31 und dem Widerstand 32 geschaltet ist. Die Basiselektrode des Transistors 25 ist mit dem Kollektor des Transistors 24 und die Kollektorelektrode des Transistors 25 ist über einen Widerstand 34 zur Basiselektrode des oben genannten Transistors 23 geschaltet. Der Transistor 26 hat einen Emitterwiderstand 35» und der Kollektorstromkreis des Transistors 26 liegt zwischen den vorgenannten positiven und negativen Schienen, wobei die Basiselektrode über eine Zenerdiode 36 so angeschlossen ist, daß wenn die Zenerdiode 36 leitend ist, der Transistor 26 eine Konstantstromeinrichtung bildet. Die Basiselektrode des Transistors 26 ist weiterhin über einen Widerstand 38 mit dem Kollektorweg des Transistors 27 verbunden, dessen Emitter mit der vorgenannten positiven Speiseschiene bzw. dem Anschluß 20 verbunden ist. Zwischen der Basiselektrode

309883/ 0

233Ί458

des Transistors 27 und dieser Speiseschiene 20 ist eine Diode 37 angeordnet. Der Transformator 13 hat eine sekundäre Wicklung, welche mit einer weiteren Gleichrichterbrücke

38 verbunden ist, wobei der positive Gleichstromausgangsanechluß der Gleichrichterbrücke 38 über einen Widerstand

39 und einen Kondensator 40 zur Basiselektrode des Transistors 27 geschaltet ist. Der negative Gleichspannungsausgangsanschluß der Gleichrichterbrücke 38 ist mit der oberen Schiene des Transistorstromkreises verbunden, welche mit dem Anschluß 20 in Verbindung ist. Parallel zum Gleichspannungsausgang der Gleichrichterbrücke 38 sind ein Widerstand 41 und ein Kondensator 42 angeordnet. Ein weiterer Kondensator 43 ist zwischen die Verbindung des Widerstandes 39 und des Kondensators 40 einerseits und dem negativen Gleichspannungsausgangsanschluß der Brücke 38 andererseits geschaltet.

In der Arbeitsweise der Stromkreisanordnung gemäß Figur 3 ist dieser Stromkreis so angeordnet bzw. ausgebildet, um den Platz des Gleichrichters 9 der Figur 1 einzunehmen. Entsprechend ist zu Beginn eines Wechselstromeinganges an den Anschlüssen 11 und 12, eine Anzeige vorhanden, das dynamische Bremsung anfängt und zufolge der E.M.K. in der Wicklung 17 ist dieses ungefähr halb so groß, wie die in der Wicklung 15 des Transformators, der den Kern 16 aufweist. Die Gleichrichterbrücke 18 führt anfänglich Strom, um die Transistoren 22 und 23 mit Energie zu versorgen, um zu der Last 8 über die Anschlüsse 20 und 21 Strom zu liefern. Die durch die Gleichrichterbrücke 18 erzeugte Spannung lädt demgemäß den Kondensator 30 und schaltet den'Transistor 24 ein, um dann die Transistoren 25» 23 und 22 auszuschalten. Zu dieser Zeit ändert sich der über die Anschlüsse 20 und 21 fließende Strom und wird dem über die Anschlüsse 11 und fließenden Eingangsstrom gleich, der durch das Windungsverhältnis zwischen den Wicklungen 15 und· 17 geteilt ist. Der Strom verdoppelt sich demgemäß.

309883/0473

2 " 3': "^: 3

- ΊΟ -

Eine kurze Zeit, die durch die ZeitKonstaute der Bauteile 30 und 32 festgelegt- ist, nach dein Beginn des Ladens des Kondensators 30, wenn der Basis'strorc sue Transistor 24 aufhört, schaltet dieser Transistor aus. Als Folge hiervon werden die Transistoren 25, 23 und 22 wieder leitendgemacht. Der den Anschlüssen 20 und 21 zugeführte Strom wird daher wiederum um eine Hälfte verringert und ist irn Folgenden durch den über die Anschlüsse 11 und 12 gelieferten Strom bestimmt. Auch während des Arbeitens erzeugt der Stromtransformator 13 einen Strom, welcher über die Dioden-bzw. Gleichrichterbrücke 38 gleichgerichtet wird und den Kondensator 42 proportional zum Eingangsstrom auflädt, wobei der Widerstand 41 eine zweckmäßige Last für den Stromtransformator 13 darstellt. Der Kondensator 40 lädt sich außerdem auf eine entsprechende Spannung über die Diode 37 auf. Wenn der Strom zwischen den Anschlüssen 11 und 12 beginnt, sich am Ende der dynamischen Bremsphase zu verringern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich verringert hat, entlade sich demgemäß der Kondensator 40 über die Basis-Emitter-Diode des Transistors 27, was darin resultiert, daß de:· Tr<ΰζ^ζζοτ 27 leitend wird, um den Transistor 25 leitend z'i machen, um einen Strom einer Größe zu führen, welche durch den Begrenzungseffekt der Zenerdiode 36 bestimmt ist. Der Transistor wird daher zu dieser Zeit eine Koiutantstromoinrichtung, und es ist zu sehen, daß in einem solchen Zeitpunkt, d.h. wenn das dynamische Bremsstromsignal anfängt sich zu verringern, die Leitung des Transistors 26 einen vorbestimmten Stromanteil verursacht, der von den Ausgangsanschlüssen 20 und her-bzw. abgeleitet werden kann.

Es wird demgemäß beobachtet, daß zu Beginn eines dynamischen Bremszyklus, wenn das dynamische Bremssignal langsam ansteigt bzw. sich vergrößert, der Konverter 8 einem verstärkten oder vergrößerten dynamischen Bremssignal ausgesetzt wird, und dies findet während einer solchen Zeit statt,

309883/0473

ORIGINAL INSPECTED

wenn die dynamische Bremsung ansteigt und auch während einer Zeit nach dem Punkt B, die durch den Widerstand 32 und den Kondensator 30 festgelegt ist. Diese Verstärkung hat die Wirkung der Vergrößerung des Signals in der Leitung 7 und daher des Zurückhaltens des Anstiegs der pneumatischen Bremse für eine Zeit, welche ausreichend ist, daß, wenn dynamische Bremsung, die tatsächlich erzeugt wird, den gewünschten Wert bzw. das gewünschte Niveau, wie es durch das Anforderungs-bzw. Befehlssignal verlangt wird, erreicht hat, die pneumatische Bremse nicht einen Wert erreicht hat, welcher dazu neigt, das gewünschte Ausmaß zufolge der Ansprechzeit-Diskrepanzen zu überschreiten, und um so die pneumatische Bremswelle zu Beginn des Bremszyklus zu bewirken. Umgekehrt wird, wenn der Intervall des stetigen dynamischen Bremsens zwischen den Punkten B und G endet und das an den Anschlüssen 11 und 12 angelegte dynamische Bremstromsignal sich verringert, das Stromsignal, das zu dem Konverter 8 über die Anschlüsse 20 und 21 gespeist wird, rasch um ein vorbestimmtes Ausmaß zufolge der leitung des Transistors 26 stufenweise nach unten abgesenkt bzw. verringert v/ird. Dies hat die Wirkung, daß die pneumatische Bremsung vesentlieh schneller anspricht, als sie andererseits auf ein stetig abnehmendes dynamisches Brerassignal ansprechen würde und neigt daher dazu, den Mangel in der pneumatischen Bremsung auszufüllen, welche andererseits zu dieser Zeit zufolge : hrer Ansprechzeit erzeugt wird, welche im Vergleich zur cynamischen Bremsansprechzeit lang ist. Es wird weiter beirerkt, daß zufolge der gezeigten Anordnung, wo das Ausmaß, um welches das dynamische Bremssignal, das an den Konverter angelegt wird, gedämpft wird, und welche eine Zenerdiode 36 fufweist, der Punkt erreicht wird, wenn die Diode 36 nicht weiter leitend ist, der Strom, der in dem Transistor 26 fließt, nicht mehr konstant ist und daher ein progressiv sich ver-T Lngerndes Ausmaß an Strom von den Anschlüssen 20 und 21 gegen das Ende des Zyklus sich verringernder Bremsung hin abgeleitet wird, welche durch das Anforderungssignal der Wellenform (a) angefordert wird.

309883/ÜA7 3

Zum Vergleich der Wellenformen ist das modifizierte dynamische Bremsstromsignal, welches zwischen den Anschlüssen 2C und 21 erscheint, in der Wellenform (e) gezeigt und der Effekt des Anwendens dieser Wellenform wird im Vergleich zur Wellenform (b) durch die strichlierte Wellenform dargestellt, die gegenüber der ausgezogenen Wellenform (c) gezeigt ist, welche in einer modifizierten und verbesserten Verzögerungswellenform resultiert, die gegenüber der Wellenform (d) in unterbrochenen Linien gezeigt ist. Es ist zu sehen, daß unerwünschte Spitzen und Einsenkungen in der resultierenden Bremsung beseitigt bzw. verringert werden.

In einem typischen dynamischen Bremssystem wird der Bremsstrom durch eine Nockensteuerung gesteuert, welche den dynamischen Bremsstrom in einer Sägezahnart verändert, welche eine Kombination fallender Geschwindigkeit und Widerstandschaltung darstellt. Manchmal ist es erwünscht, sicherzustellen, daß der Verstärkerstromkreis nicht arbeitet, wenn er einem scharfen Anstieg in der dynamischen Bremsung ausgesetzt ist, was auftritt, wenn ein kleinerer Wert des dynamischen Bremslastwiderstandes durch die Nockensteuerung ausgewählt wird. Diese Möglichkeit ist durch Entladen des Kondensators 30 über die Diode 29 und den Widerstand 33 gegeben. Zufolge der Tatsache, daß die Zeitkonstante RC des Widerstandes 33 und des Kondensators 30 lang ist und daß der* Widerstand 33 zu dem Ausgangsanschluß 20 anstatt zu dem gemeinsamen Anschluß 21 zurückgeführt ist, ist die Entladungszeit des Kondensators 30 im Vergleich zur Anhaltezeit lang. Demgemäß ist zu Beginn des Bremsens, wenn der Kondensator keine Ladung aufweist, der Verstärkerstromkreis nicht in Tätigkeit, und der Kondensator 30 wird auf eine Spannung aufgeladen, die proportional zum verstärkten Strom ist, und zwar zufolge des durch die Last 8 hindurchgehenden Stromes, welche eine Spannung parallel zu den Anschlüssen 20 und 21 erzeugt. Wenn das dynamische Bremssignal einen vergleichsweise

309883/047 3

233 :',58

stetigen Zustand nach dem Punkt B in der Wellenform (e) erreicht, entlad sich der Kondensator mit einer niedrigen Geschwindigkeit über die Diode 29 und den Widerstand 33· Der Transistor 24- wird durch den Entladestrom, der durch die Diode 29 hindurchgeht, ausgeschaltet. Um den Verstärkerstromkreis wieder leitendzumachen, muß die parallel zu den Anschlüssen 20 und 21 erzeugte Spannung auf einen Wert über die Ladung des Kondensators 30 hinausgehend ansteigen. Da der Kondensator auf ungefähr das Doppelte der Gleichgewichtszustandsspannung während des Beginnens des Bremszyklus aufgeladen wird und die Entladezeit vergleichsweise lang ist, bringen die durch Widerstandsschaltung erzeugten Stufen, welche für gewohnlich im Vergleich zur verstärkten Spannung klein sind, den VerstärkerstromkreiE nicht in seinen Arbeitszustand. Während der Perioden zwischen dem Halten des Zuges ist die Entladungszeit des Kondensators 30 zufolge seines angestrebten Potentials effektiv kürzer, welches Null ist anstatt der Signalspannung parallel zu den Anschlüssen 20 und 21 zu entsprechen. Demgemäß ist die Entladungszeit im Vergleich zur Zeit zwischen den Halten kurz und zu Beginn des nächsten Halts ist die Ladung auf dem Kondensator 30 im wesentlichen Null.

In einer weiteren Anwendung der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung, welche auf ein Signal anspricht, welches für die Veränderung des elektrischen Bremsens kennzeichnend ist, um das Steuersignal zu erzeugen, um einen Wechsel um ein ausreichendes Ausmaß auf eine größere Veränderung des elektrischen Bremsens herbeizuführen, wirksam sein, um das Signal zu ergänzen, welches für die sich verändernde elektrische Bremsung um ein Ausmaß kennzeichnend ist, welches mit der genannten Veränderungsgeschwindigkeit zunimmt.

Eine Form der Stromkreisanordnung, um dies herbeizuführen, ist in Figur 4- gezeigt. Die Anwendung dieses Stromkreises ist in Fällen zweckmäßig, wenn die elektrische Bremse

309883/0473

ORIGINAL INSPECTED

..14. 23?;

vom Regenerationstyp ist, bei welcher Energie zum Fahrsystem zurückgegeben wird und die Geschwindigkeits-Drehmoment-Charakteristik eine rechtwinklige Hyperbel ist, die in Figur 5 in ausgezogener Linie dargestellt. Die Geschwindigkeit der Veränderung des Dreirmomentsignals ist bei hohen Geschwindigkeiten niedrig und Probleme können auftreten, die durch Hysterese in dem pneumatischen Bremssystem verursacht sind. Solche Probleme können verringert werden, indem ein kleines Gleichstrom-Dämpfungs-Signal dem Rückkopplungssignal beigefügt wird, um sicherzustellen, daß die sich bewegenden Teile des pneumatischen Abschnitts sich in der richtigen Stellung befinden, um ein ansteigendes Drehmomentsignal zu handhaben. Darüberhinaus ist die Geschwindigheit der Veränderung bei mittleren Geschwindigheiten hoch und führt zu Problemen zufolge der Anstiegszeit des Druckes in dem pneumatischen System. Dem kann durch ein Abkiingsignal entgegnet werden, welches zu der Geschwindigkeit der Veränderung proportional ist und zu einem resultierenden Rückkopplungssignal führt, wie in unterbrochenen Linien in Figur 5 gezeigt, welches sicherstellen kann, daß selbstüberdeckende Ventile, welche für gewöhnlich in dem pneumatischen Bremssystem eingesetzt werden, ausreichend geöffnet sind, um eine maximale Strömung von Luft zu gewährleisten. Praktische Schwierigkeiten sind beim Festlegen des Bereichs aufgetreten, in welchem eine einfache Stufe erforderlich ist, und beim Festlegen desjenigen Bereiches, in welchem eine wirksame Phasenvoreilung erforderlich ist. Es wurde gefunden, daß ein System, welches ausreichende Phasenvoreilung anwendet, um die Hystereseein— Wirkungen an sich langsam verändernden Signalen zu überwinden, in Bezug auf schnelle Signale außergewöhnlich empfindlich ist. Diese Schwierigkeit kann durch Einsetzen eines eine einzige Diode aufweisenden Begrenzungsstromkreises überwunden werden, um die Größe des phasenvoreilenden Signals zu begrenzen und außerdem ein der unterbrochenen Kurve in Figur 5 entsprechendes Rückkopplungssignal zu erzeugen.

309883/0473

■233!<':^:58

Ein typischer Stromkreis, um diese Arbeitsweise herbeizuführen, ist in Figur 4 gezeigt. In Figur 4 ist derjenige Teil des Stromkreises, welcher sich außerhalb des strichlierten Umrisses befindet, ein typischer dynamischer-Bremsstrom-Monitorstromkreis. Der Bremsstrom wird auf einer Sammelschiene 121 vermittels eines magnetischen Verstärkers überwacht. Der Ausgang konstanten Stromes des magnetischen Verstärkers 122 wird durch eine Gleichrichterbrücke 125 gleichgerichtet und in die Spule eines elektropneumatxschen Konverters 124 gespeist, der an den Ausgang des Monitorstromkreises geschaltet ist. Der Stromkreis für das Signal "Phasenvoreilung" ist innerhalb des strichlierten Umrisses gezeigt und weist einen Stromtransformator 125, einen Gleichrichter 126, eine Last 127 für den Gleichrichter und einen Glattrungskondensator 128 auf. Die Spannung, welche parallel zu dem Kondensator 128 auftritt, ist proportional zum dynamischen Brems-Rückkopplungssignal, und diese Spannung wird durch einen Kondensator 129 differentiert, welcher sich über den Emitterstromkreis eines Transistors 1JO mit geerdeter Basis auflädt. Der Kollektorstrom des Transistors 130 ist daher proportional zur Veränderungsgeschwindigkeit des dynamischen Bremssignalstromes und wird zu einer nichtlinearen last gespeist, die durch die Kette der Dioden 131,132,133» υ id 134- gebildet ist. Die parallel zur Last, welche durch die- £3 Dioden gebildet wird, entwickelte Spannung wird an eine Steuerwicklung 139 eines magnetischen Verstärkers 135 über einen Emitter-Folgetransistor 136 angelegt. Der Wechselspannungsausgang des magnetischen Verstärkers 135 wird durch eine Gleichrichterbrücke 137 gleichgerichtet und dem elektropneumatxschen Konverter zugeführt, der die oben genannte Steuerwicklung 124 aufweist. Auf diese Art und W_eise wird der Ausgang des magnetischen Verstärkers zu dem normalen dynamischen B-'ems-Bückkopplungssignal addiert, welcher über die Zenerdiode 118 zur Steuerwicklung 124 geführt wird. Die Zenerdiode

309883/0 A 73

233 K: 53

118 ist mit eingeschlossen, um eine Arbeitsspannung für die Transistoren 130 und 136 bei niedrigen Signalpegeln sicherzustellen.

Während die vorliegende Erfindung speziell in Bezug auf eine Vorrichtung beschrieben worden ist, die digitalcodierte Eingänge verwendet, ist die Erfindung in keiner Weise auf die Verwendung derartiger signalcodierter Eingänge beschränkt. Beispielsweise kann das System ein vollständig analoges System sein, in welchem die Einrichtung 4 der Figur 1 durch einen elektropneumatischen Konverter zum Umwandeln eines elektrischen Analogsignales in ein pneumatisches Signal zum Anlegen an das Mischventil 6 ersetzt ist.

309883/0Λ73

Claims

Patentansprüche

1. Bremssteuervorrichtung mit einer Mischeinrichtung, die auf ein Bremsanforderungs-bzw. Befehlssignal und ein Signal anspricht, welches für die elektrische Bremsung, die erzeugt wird, kennzeichnend ist, um ein Steuersignal für zusätzliche Bremsmittel zu erzeugen, um Unterschiede bzw. Mängel zwischen der elektrischen Bremse und der durch das Anforderungssignal angeforderten Bremsung auszugleichen, und mit einer Einrichtung, die auf ein Signal anspricht, welches kennzeichnend ist für die sich verändernde elektrische Bremsung, um zu bewirken, daß sich das Steuersignal um einen zweckmäßigen Betrag auf eine größere Veränderung der elektrischen Bremsung verändert.

2. Bremssteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf den Beginn des elektrischen Bremssignals anspricht, um einen Transistorstromkreis zu betätigen, um zu der Mischeinrichtung einen Ausgang eines stromverstärkenden Stromtransformators zu zu schalten, welchem das elektrische Bremssignal zugeführt wird, und durch einen eine Zeitkonstante aufweisenden Stromkreis, welcher den Stromtransformatorausgang nach einer begrenzten Zeit schaltet, nach welcher der proportional niedrige Wert des elektrischen Bremssignal zu der Mischeinrichtung geschaltet wird.

3. Bremssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf das Abfallen des Wertes des elektrischen «Bremssignals anspricht um einen Shunt-Stromweg parallel zur Mischeinrichtung

309883/0473

2331 :58

zu schalten, um das elektrische Bremssignal um ein vor_ herbestimmtes Ausmaß zu dämpfen bzw. abzusenken.

4-. Bremssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf die Geschwindigkeit der Veränderung des elektrischen Bremssignals anspricht, um ein elektrisches Bremssignalinkrement zum Hinzuzählen zu dem elektrischen Bremssignal, wie an die Mischeinrichtung angelegt, zu erzeugen.

309883/0473