DE2544420C2 - Verfahren zur elektronischen Steuerung eines Stufenschaltwerkes für die Fahrmotoren von Gleichstrombahnen - Google Patents

Description

Durch diese Vorteile kann die Abwicklung einer Stufe verkleinert werden, da die Sicherheitszonen für den Sthaltpunkt nur noch den Abstand beinhalten. Damit ist eine feinstufigere Abwicklung bei gleichem Arbeitsbereich möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Mit 1 ist eine Vergleichsstufe bezeichnet, der über eine Klemme a der gemessene Fahrmotorstromistwert und über eine Klemme b ein vorgegebener Fahrmotorstromsollwert zugeführt wird. Die Vergleichsstufe 1 ist mit einem Zweipunktregler 2 verbunden, dessen Ausgang über eine Logik 3 zu einem Drehzahlregler 4 und einem Lagerregler 5 führt. Die Logik 3 verknüpft die vom Fahrzsugführer oder von einer automatischen Zugsteuerung gegebenen Befehle mit den Signalen des Zweipunktreglers 2 und einer eingestellten Schaltwerksstufe eines Schaltwerkes 9. Die Auseänee des

Il Drehzahlreglers 4 und des Lagereglers 5 führen über

Sf einen Verstärker 6 auf einen Schaltwerksmotor 7, der

fs die Nockenwalze des Schaltwerkes 9 und einen

gi Tachogenerator 8 antreibt Die Spannung des Tacho-

^ generators 8 wird dem Drehzahlregler 4 zugeführt Mit

%l der Nockenwalze des Schaltwerkes 9 ist eint Initiatorscheibe 10 mechanisch verbunden. Sie ist als metallische Zahnscheibe mit einem Zahn-Lückeverhältnis von 1 :1 ausgebildet Die Zähne bzw. Lücken werden beim Drehen der Nockenwalze des Schaltwerkes 9 durch einen Schlitzinitiator 11 kontaktlos abgetastet, dessen Ausgangsspanmung als Stellungsmeldesignal dem Lageregler 5 zugeführt wird.

Bei der Vorgabe eines Fahrbefehls wird dieser als Fahrmotorstromsollwert über Klemme b der Ver- is gleichsschaltung 1 zugeführt Zu Beginn der Anfahrt des Fahrzeuges ist dabei der gemessene Fahrmotorstromistwert Null, so daß durch das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 1 der Zweipunktregler 2 gesetzt wird, d. h. sein Ausgang einen bestimmten Pegel hat mit dem die Logik 3 angesteuert wird. 1st die logische Verknüpfung mit den Zugsteuerbefehlen und der eingestellten Schaltwerksstufe des Schaltwerkes 9 erfüllt, schaltet die Logik 3 das Signal des Zweipunktreglers 2 auf den Drehzahlregler 4. Das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 4 wird nach Verstärkung als Drehzahlsollwert dem Schaltwerksmotor 7 über Verstärker 6 zugeführt Die von dem Tachogenerator 8 erzeugte Spannung, die dem Drehzahlistwert des Schaltwerkmotors proportional ist, wird auf den Drehzahlregler 4 zurückgeführt, so daß ein geschlossener Drehzahlregelkreis entsteht. Solange der Drehzahlregler 4 vom Zweipunktregler 2 über die Logik 3 einen Drehzahlbefehl erhält wird der Lageregler 5 durch den anstehenden Drehzahlbefehl gesperrt, d. h. der Lageregler 5 beeinflußt den Lauf des Schaltwerkmotors 7 nicht. Der Schaltwerksmotor 7 dreht die Nockenwalze des Schaltwerkes 9 bei Vorliegen eines Drehzahlbefehls vom Zweipunktregler 2 so lange, bis einer der auf der Nockenwalze angeordneten Starkstromkontakte schließt Dieser schaltet einen Teilwiderstand aus dem Starkstromkreis, der in der Figur nicht mit dargestellt ist, kurz.

Der im Starkstromkreis daraus resultierende Stromsprung wird gemessen und über Klemme a der Vergleichsschaltung 1 als Fahrmotorstromistwert zugeführt Wenn der Vergleich ergibt, daß der Fahrmotorstromistwert größer als der Fahrmotorstromsollwert ist, wird der Zweipunktregler 2 zurückgesetzt Damit wird der Drehzahlregler 4 nicht mehr angesteuert, und zwar so lange, bis der Fahrmotorstromistwert unter den Fahrmotorstromsollwert abgeklungen ist und damit der Zweipunktregler 2 wieder gesetzt wird. Die Wegnahme des Drehzahlbefehls gibt jedoch den Lageregler 5 frei, der nun in Abhängigkeit des vom Schlitzinitiator 11 erzeugten Stellungsmeldesignals über den Verstärker 6 auf den Schaltwerksmotor 7 wirkt Das Stellungsmeldesignal hat positive Werte, wenn sich ein Zahn der Zahnscheibe 10 und negative Werte, wenn sich eine Lücke der Zahnscheibe 10 im Üchlitzinitiator 11 befindet Im Bereich zwischen Zahn Lad Lücke bzw. Lücke und Zahn ändert sich das Stellungsmeldesignal linear von positiven nach negativen bzw. negativen nach positiven Werten.

Werü eine Zahnflanke genau in der Mitte des Initiators ist, ist das Stellungsmeldesignal Null. Die Funktion des Stellungsmeldesignals ergibt am Ausgang des Lagereglers 5 den Drehzahlbefehl, der das Schaltwerk 9 über den Verstärker 6 und dem Schaltwerksmotor 7 in die genaue Stellung der Schaltwerksstufe bringt Diese ist erreicht, wenn die Zahnflanke genau in der Mitte des Initiators steht; d. h. Stellungsmeldesignal Null. Hier bleibt das Schaltwerk stehen. Wird durch mechanische Drehmomente, z. B. der Nockenkontakte, das Schaltwerk 9 aus der Schaltwerksstufe gedreht, dann wird der Lageregler 5 — wie oben beschrieben — erneut wirksam und zieht das Schaltwerk in die Schaltwerkstufe zurück ;elektrische Rastierung).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentanspruch: Verfahren zur elektronischen Steuerung des Stufenschaltwerkes für die Fahrmotoren von Gleichstrombahnen, bei dem ein vorgegebener Fahrmotorstromsollwert mit dem Istwert des Fahrmotorstromes verglichen wird und in Abhängigkeit von der Regelabweichung ein Zweipunktregler gesteuert wird, dessen Ausgangssignal über eine Logik auf einen Drehzahlregler und einen mit Stellungsmeldesignalen des Stufenschaltwerkes beaufschlagten Lagereglers wirkt, der seinerseits bewirkt, daß das Stufenschaltwerk zum jeweiligen Stillsetzen noch bis zu der Stelle innerhalb einer Schaltstufe gedreht wird in der das Stellungsmeldesignal die genaue Stufenstellung meldet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Zweipunktreglers bei Unterschreiten des Fahrmotorstromsoltwertes durch den Fahrmotorstromistwert sowohl als Soliwertsignai für den Drehzahlregler dient als auch den Lageregler abschaltet und bei Oberschreiten des Fahrmotorstromsollwertes durch den Fahrmotorstromistwert sowohl als Freigabesignal für den Lageregler dient als auch den Drehzahlregler abschaltet Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektronischen Steuerung eines Stvfenschaltwerkes für die Fahrmotoren von Gleichstrombahnen gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Paf-ritanspruches. Bei Gleichstrombahnen, also insbesondere bei U- und Straßenbahnen, erfolgt die Anfahrt des Fahrzeuges durch Anlassen von Fahrmotoren mittels stufenweiser Abschaltung von Widerständen. Um im Interesse eines möglichst hohen Fahrkomforts ruck- und stoßfreies Anfahren zu erreichen, ist u. a. eine feinstufigere Abschaltung dieser Widerstände erforderlich. Das Abschalten der Widerstandsstufen erfolgt durch eiii motorisch angetriebenes und vom Anfahrstrom überwachtes Schaltwerk derart, daß eine Nockenwalze Nockenkontakte betätigt. In der Zeitschrift »Der Stadtverkehr« 18 (1973) Heft I1 Seiten 31 bis 34, ist ein Schaltwerk mit Motorantrieb und einer elektronischen Steuerung dieses Motorantriebes beschrieben. Danach ist jedem Schaltwerk ein elektronisches Kontrollgerät zugeordnet, welches sämtliche Steuerungs-, Regelungs- und Überwachungsfunktionen übernimmt, die für den Betrieb der Fahrmotoren bei Fahren und Bremsen erforderlich sind. Mit der Abbildung 3 auf Seite 33 der angegebenen Literaturstelle ist das Funktionsschema des Kontrollgerätes dargestellt. Der Fahrmotorstrom wird gemessen und in Funktionsgruppen Stromregler Fahren oder Stromregler Bremsen mit aufbereiteten Fahrmotorstromsollwerten verglichen. Das Ausgangssignal des entsprechenden Stromreglers wirkt auf eine Logik. Sie verknüpft die vom Fahrzeugführer oder von der automatischen Zugsteuerung gegebenen Zugsteuerbefenle mit den Signalen der Stromregler und den Stellungssignalen des Schaltwerkes zu entsprechenden Drehzahlbefehlen, die über einen Verstärker den Schaltwerksmotor in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung laufen lassen. Aus der genannten Literaturstelle ist es im Prinzip bekannt, für das Einlaufen der Nockenwalze in die Fahr· undBremsstufen eine Lage- und Drehzahlregelung vorzusehen. Diese Regelung wertet die Signale einer kontaktlosen Stellungsmeldungseinrichtung am Schaltwerk (Initiatorscheibe mit Schlitzinitiator) und eines Drehzahlgebers (Tacho am Schaltwerksmotor) aus. Über die Ausbildung der Logik und evtl. Wirkungen auf den Lage- und Drehzahlregler sagt jedoch die Literaturstelle nichts aus. Es ist ferner durch den Aufsatz »Geamatik, eine ίο halbautomatische Fahrschaltersteuerung für Straßenbahnen« von H. v. Möllendorff in der Zeitschrift »Elektrische Bahnen« (1967), Seiten 204 bis 212, insbesondere Seite 209, Abschnitt 234 eine Lageregelung bekannt, die ebenfalls eine Initiatorscheibe(Zahnscheibe) mit Schlitzinitiator besitzt Die Lageregelung (Feinregelung) wird durch das jeweilige Ausgangssignal des Schlitzinitiators ausgelöst, das zur Rastierung der Schaltwerksstufe dient Bei diesem bekannten Verfahren ist die Lageregelung unabhängig vom Weiterschalten des Schaltwerks aufgrund eines Soii-ist-Vergieichs des Stromes nach Soll-Istwert-Übereinstimmung. Das bedingt, daß durch Beeinflussung der Drehmomente der Nockenkontakte des Schaltwerks neben der Rastierung in der nächstenStufe auch Rastierungen in der übernächsten Stufe oder in der vorhergehenden Stufe vorkommet; können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektronischen Steuerung des Stufenschaltwerkes für die Fahrmotoren von Gleichstrombah-nen anzugeben, das bei vorliegendem Fortschaltimpuls für das Stufenschaltwerk nur in die nächst Schaltstufe des Stufenschaltwerks weitergeschaltet werden kann, d. h. dessen Rastierung unabhängig vom Drehmoment der Nockenkontakte in den Schaltstufen ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Verfahrensschritte gelöst Die Vorteile der Erfindung sind folgende: Dadurch, daß das Schaltwerk jeweils nur in die nächstliegende Stufe laufen kann, wird sichergestellt daß

1. die Einstellung des Schaltpunktes bei neuen Kontakten entfällt, da ein Zurücklaufen ausgeschlossen wird und

2. ein großer Kontaktabbrand und die Zeitkonstanten des Motorstromkreises unkritisch sind, da ein Überlaufen in die nächste Stufe ausgeschlossen wird.