DE2733778C2

DE2733778C2 - Einrichtung zum Regeln der Umfangsgeschwindigkeit der Räder eines Eisenbahnwaggons

Info

Publication number: DE2733778C2
Application number: DE2733778A
Authority: DE
Inventors: Gert Ing.(grad.) 8031 Gröbenzell Regel; Albert 8000 München Schönenberger
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1977-07-27
Filing date: 1977-07-27
Publication date: 1987-02-05
Also published as: FR2398646A1; CH630304A5; SE444154B; RO75949A; BE869276A; JPS5425393A; FR2398646B1; ES471235A1; DE2733778A1; JPH01119464A; SE7806240L; JPH0336709B2; IT1105929B; IT7850454A0; JPS6359905B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 21 51 673 bekannt.
Bei der bekannten Einrichtung nach der DE-OS 21 51 673 wird zum Schutz der Räder eines Eisenbahnwaggons gegen Gleiten oder Schleifen beim Abbremsen bzw. Anfahren des Waggons eine gemeinsame Führungsgröße für mehrere, auf die einzelnen Räder einwirkende Gleit- und Schleuderschutzregler abgeleitet, und zwar aus dem auf einen zulässigen Wert begrenzten Maximal- bzw. Minimalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten. Diese gemeinsame Führungsgröße wird einzeln mit den Werten der gemessenen Radgeschwindigkeiten verglichen und aus dem resultierenden Fehlersignal ein Stellbefehl für die Brems- bzw. Antriebskraft des jeweils zugeordneten Rades abgeleitet.
Es hat sich jedoch anhand zahlreicher, im In- und Ausland durchgeführter Versuche gezeigt, daß die mit derartigen Gleit- und Schleuderschutzreglern erzielten Ergebnisse unbefriedigend sind, da die Räder eines Eisenbahnwaggons momentan nahezu gleiche Schienenzustände antreffen, was zur Folge hat, daß sämtliche Waggonräder gleichzeitig dasselbe Schlupfverhalten zeigen. Dies führt wiederum dazu, daß die von dem Maximal- bzw. Minimalwert der gemessenen Radgeschwindigkeiten abgeleitete gemeinsame Führungsgröße keine Information über die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit über Grund mehr darstellt und es somit an dem Bezugspunkt zur Einregelung des Schlupfes fehlt.
Es ist ferner bei einem Gleitschutzregler für ein Kraftfahrzeug bekannt (DE-OS 22 54 295), die gemeinsame Führungsgröße von einen simulierten Fahrzeuggeschwindigkeitsverlauf abzuleiten, falls alle vier Fahrzeugräder gleiten und damit der Maximalwert der gemessenen Radgeschwindigkeiten keine Information über die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit mehr darstellt. Diese Simulation wird lediglich solange durchgführt, bis eines der Räder wieder den schlupffreien Zustand erreicht ht. Indessen ist eine solche Vorgehensweise auf Eisenbahnwaggons nicht ohne weiteres übertragbar, da die Wiedergewinnung des schlupffreien Laufs zumindest eines der Waggonräder relativ lange dauern kann, mit der Folge, daß in unerwünschter Weise die Simulation der Fahrzeuggeschwindigkeit und die damit im Kauf genommene Ungenauigkeit der Führungsgröße entsprechend lange andauert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine für Eisenbahnwaggons zugeschnittene Möglichkeit anzugeben, um auch im Falle eines unzulässigen Schlupfes aller Waggonräder eine der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit besser angepaßte Schlupfregelung zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Zeitdiagramm des Verlaufs der Radgeschwindigkeiten bei einem schlupfgeregelten Eisenbahnwaggon nach dem Stand der Technik vor und nach Ausgleiten des zuletzt schlüpfenden Rades;
Fig. 2 ein Zeitdiagramm des Verlaufs der Radgeschwindigkeiten eines erfindungsgemäß schlupfgeregelten Eisenbahnwaggons vor und nach Ausgleiten des zuletzt schlüpfenden Rades, und
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung für ein vierrädriges Fahrzeug.
Bei dem Zeitdiagramm nach Fig. 1 sei angenommen, daß ein vierrädriges Fahrzeug ab dem Zeitpunkt t ₀ gebremst wird, wodurch sich im Falle einer Schlupfregelung nach dem Stand der Technik die für jedes einzelne der Räder 1 bis 4 eingezeichneten Umdrehungsgeschwindigkeitsverläufe ergeben. Es sei ferner angenommen, daß die Räder 1 bis 4 zu unterschiedlichen Zeitpunkten t ₁ bis t ₄ einen unzulässigen Schlupf annehmen. Solange, wie noch eines der vier Räder 1 bis 4 keinen Schlupf zeigt, also bis zum Zeitpunkt t ₄, entspricht der selektierte Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten v 1 bis v 4 der tatsächlichen Lineargeschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund (= Fahrgeschwindigkeit) und kann zur Ableitung einer fahrgeschwindigkeitsrichtigen Führungsgröße für die Regelung des Schlupfes der schlüpfenden Räder herangezogen werden. Als einzuregelnder optimaler Schlupf hat sich im Falle von Eisenbahnfahrzeugen ein Schlupf bis zu 10% ergeben, bei dem im Gegensatz zu einem 0%-Schlupf ein dauerndes Entlüften und Wiederlüften der Bremsen und damit eine Verschlechterung der Bremsleistung vermieden wird.
Sobald jedoch auch das letzte Rad, z. B. 4, zu schlüpfen beginnt, entspricht der gemessene Maximalwert der Radgeschwindigkeiten nicht mehr der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit, was zur Folge hat, daß die davon abgeleitete Führungsgröße falsch ist und der Radschlupf ab dem Zeitpunkt t ₄ immer stärker herabgeregelt wird.
Das anhand von Fig. 2 veranschaulichte erfindungsgemäße Verfahren sieht demgegenüber vor, daß das Auftreten eines unzulässig hohen Schlupfes zum Zeitpunkt t ₄ an dem von allen Rädern 1 bis 4 zuletzt schlüpfenden Rad 4 festgestellt wird und in Abhängigkeit von dieser Feststellung durch gezielte Gegenmaßnahmen, z. B. Verringerung der Antriebs- oder Bremsleistung, impulsweise oder dauerndes Sanden usw., an dem zuletzt schlüpfenden Rad der dort aufgetretene unzulässige Schlupf so rasch wie möglich beseitigt wird. Hierdurch ergibt sich der in Fig. 2 im Zeitintervall t ₄ bis t ₅ eingezeichnete birnenförmige Verlauf der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades 4. Als Kriterium zur Feststellung, daß das Rad 4 einen unzulässien Schlupf angenommen hat, wird eine empirisch ermittelte Verzögerung von z. B. 2,5 m/s² herangezogen, die einem in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichneten Geschwindigkeitsverlauf entspricht.
Das Zeitintervall Δ T = t 5 - t 4 wird als "Schlupfdauer des letzten Rades" bezeichnet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat das Rad 4 zum Zeitpunkt t 5 den schlupffreien Zustand bzw. einen zulässigen Schlupfzustand wiedergewonnen, mit der Folge, daß ab dem Zeitpunkt t ₅ der gemessene Maximalwert aller Radgeschwindigkeiten - im betrachteten Beispielsfall die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades 4 - der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit wieder entspricht und damit die von diesem Maximalwert abgeleitete Führungsgröße die gewünschte optimale Schlupfregelung wieder gewährleistet. Während des Zeitintervalls Δ T, in welchem der gemessene Maximalwert aller Radgeschwindigkeiten nicht der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit entspricht, wird zur Vorgabe der Führungsgröße für die Schlupfregelung die in Fig. 2 gestrichelte eingezeichnete Kurve z. B. mit Hilfe des vorstehend bereits erwähnten Kondensators erzeugt.
Falls während des Zeitintervalls Δ T eines der anderen schlüpfenden Räder 1 bis 3 z. B. infolge verbesserter Fahrbahn- bzw. Schienenverhältnisse den schlupffreien Zustand bzw. Zustand zulässigen Schlupfes wiedergewinnt, werden die am Rad 4 eingeleiteten Gegenmaßnahmen sofort beendet und der Geschwindigkeitswert des schlupffreien Rades, welcher dann der maximale Geschwindigkeitswert ist, zur Ableitung der Führungsgröße herangezogen.
Die in Fig. 3 veranschaulichte erfindungsgemäße Einrichtung dient zur Durchführung des anhand von Fig. 2 erläuterten Verfahrens für eine optimale Gleitregelung und umfaßt eine Reihe bekannter Teile, die nur kurz erläutert werden sollen. Hierzu zählen: Die Schlupfregeler R 1 bis R 4 für jeweils eines von vier Fahrzeugrädern; die mit jeweils einem der Räder 1 bis 4 gekoppelten Geschwindigkeitssensoren G 1 bis G 4, welche elektrische, den betreffenden Umfangsgeschwindigkeiten der Räder 1 bis 4 entsprechende Augangssignale v 1 _ist bis v 4 _ist führen; das mit den Ausgängen der Sensoren G 1 bis G 4 verbundene Glied F zum Ableiten der Führungsgröße v _soll; die mit der Führungsgröße v _soll sowie jeweils einem der Signale v 1 _ist bis v 4 _ist gespeisten Vergleichsglieder K 1 bis K 4, deren Ausgänge die Fehlersignale Δ v 1 bis Δ v 4 führen, welche den jeweils zugeordneten Reglern R 1 bis R 4 zugeleitet werden; die von den Reglern R 1 bis R 4 gesteuerten Stellglieder MV 1 bis MV 4, welche an den die Regelstrecke bildenden Fahrzeugrädern 1 bis 4 eine Beschleunigung oder Verzögerung hervorrufen. Der insoweit beschriebene Schlupfregelkreis gemäß Fig. 3 entspricht dem eingangs beschriebenen Stand der Technik.
Erfindungsgemäß führen die Ausgänge der Vergleichsglieder K 1 bis K4 auch zu einer Auswahlschaltung L, deren vier Ausgänge L 1 bis L 4 zu jeweils einem Verknüpfungsglied V 1 bis V 4, z. B. ODER-Gliedern, führen, welche zwischen jeweils einem der Regler R 1 bis R 4 und dem zugeordneten Stellglied MV 1 bis MV 4 angeordnet sind. Die Verknüpfungsglieder V 1 bis V 4 ermöglichen eine Ansteuerung der Stellglieder MV 1 bis MV 4 sowohl durch ein Ausgangssignal des zugeordneten Reglers R 1 bis R 4 als auch durch ein Ausgangssignal der Auswahlschaltung L auf dem zugeordneten Ausgang L 1 bis L 4.
Die Auswahlschaltung L besitzt ferner einen Aktivierungseingang, der von dem Glied F zum Zeitpunkt t ₄ (Fig. 2) angesteuert wird, wenn der Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten v 1 _ist bis v 4 _ist unter das vorstehend erwähnte Schlupfkriterium von z. B. 2,5 m/s² abgesunken ist. Nach erfolgter Aktivierung stellt die Auswahlschaltung L fest, welches der vier Fahrzeugräder 1 bis 4 als letztes gleitet bzw. schleudert, d. h., welches von allen Fehlersignalen Δ v 1 bis Δ v 4 das kleinste ist. In Abhängigkeit von dieser Feststellung beaufschlagt die Auswahlschaltung L das dem zuletzt schlüpfenden Rad zugeordnete Stellglied mit einem Steuersignal, worauf dieses und nur dieses Stellglied geeignete Gegenmaßnahmen an dem zuletzt schlüpfenden Rad solange auslöst, bis der aufgetretene unzulässige Schlupf an dem zuletzt schlüpfenden Rad 4 beseitigt ist (Zeitpunkt t ₅ gemäß Fig. 2).
Es versteht sich, daß die auf den Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten v 1 _ist bis v 4 _ist bezogenen Ausführungen im Vorstehenden bei Verwendung der Einrichtung nach Fig. 3 zur optimalen Schleuderregelung auf den Minimalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten zu beziehen sind.
Die genaue schaltungstechnische Ausbildung der Auswahlschaltung L ist eine Frage fachmännischen Handelns und braucht daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert zu werden.

Claims

Einrichtung zum Regeln der Umfangsgeschwindigkeit der Räder eines Eisenbahnwaggons, mit

- Drehzahlfühlern für jede Radachse;

- einer Anordnung zum Erzeugen einer Führungsgröße aus dem auf einen zulässigen Wert begrenzten Maximal- bzw. Minimalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten;

- Vergleichsgliedern zum Vergleichen der gemessenen Radgeschwindigkeiten mit der Führungsgröße, und

- von den Vergleichsgliedern gesteuerten Gleit- und/oder Schleuderschutzregeln, welche jeweils mit einem zugeordneten Stellglied für die Brems- und/oder Antriebskraft eines Rades verbunden sind,
gekennzeichnet durch

- eine Schaltung (L) zum Feststellen des zuletzt schlüpfenden Rades, welche eingangsseitig mit den Vergleichsgliedern (K 1 bis K 4) verbunden ist und eine der Anzahl der Räder entsprechende Anzahl von Ausgängen aufweist, und welche an ihrem dem zuletzt schlüpfenden Rad zugeordneten Augang ein Befehlssignal solange erzeugt, bis der an dem zuletzt schlüpfenden Rad aufgetretene, unzulässige Schlupf beseitigt ist, und

- ODER-Glied (V 1 bis V 4), welche jeweils einen zugeordneten Reglerausgang und einen zugeordneten Ausgang der Auswahlschaltung (L) mit einem zugeordneten Stellgliedereingang verknüpfen.