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Einrichtung zum Ermitteln des Laufwiderstandes von
Eisenbahnfahrzeugen in Ablaufanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Ermitteln des Laufwiderstandes von Eisenbahnfahrzeugen in Ablaufanlagen aus der in einer Messstrecke mit Gefälle entstehenden Beschleunigung. Die Kenntnis des Laufwiderstandes ist beispielsweise bei der Laufzielbremsung durch an bestimmten Punkten der Ablaufanlagen angeordnete Gleisbremsen erforderlich. In diesen Gleisbremsen soll die während des Bremsvorganges ständig überwachte Geschwindigkeit bzw. Bewegungsenergie der Fahrzeuge so weit vernichtet werden, dass sie mit nicht zu starkem Stoss auf am Laufziel bereits stehende Fahrzeuge autlaufen.
Für die automatische Steuerung dieser Bremsen ist es notwendig, die Sollgeschwindigkeit zu errechnen, welche die Fahrzeuge beim Verlassen der Gleisbremsen haben müssen. Diese Sollgeschwindigkeit ist ausser vom Wegwiderstand auf der noch zurückzulegenden Strecke und vom Gewicht der Fahrzeuge von ihrem Laufwiderstand abhängig. Das Gewicht der Fahrzeuge kann vor oder beim Ablaufvorgang gemessen und automatisch vom Rechengerät berücksichtigt werden. Für den spezifischen Wegwiderstand gibt es Erfahrungswerte, aus denen das Rechengerät unter Berücksichtigung der jeweiligen Fahrweglänge ebenfalls mit genügender Genauigkeit automatisch den gesamten Wegwiderstand ermitteln kann.
Der Laufwiderstand kann jedoch von Fahrzeug zu Fahrzeug und selbst bei demselben Fahrzeug stark schwanken, da er nicht nur von dem durch die Form von Fahrzeug und Ladung bedingten Luftwiderstand, sondern auch vom Rollwiderstand abhängig ist, der durch die sich ändernden Eigenschaften der Räder und Achslager sowie durch nicht vollständig abgehobene Bremsbacken beeinflusst werden kann. Daher ist es erforderlich, auch den Laufwiderstand vor dem Bremsvorgang zu bestimmen.
Es ist bekannt, dass der Laufwiderstand eines Fahrzeuges aus seiner Beschleunigung in einer Messstrecke mit bekannter Neigung und bekanntem Wegwiderstand ermittelt werden kann. Wird die Anfangsgeschwin-
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b kleiner ist als er auf Grund der Neigung und des Wegwiderstandes sein müsste.
Es ist ferner bekannt, die Geschwindigkeiten vl und v2 aus den für gleich lange Teilstrecken s am An-
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Rechengerät, das nach dieser Formel arbeitet, wäre aber sehr kompliziert, denn es müsste zunächst die Quadrate der gemessenen Fahrzeiten, dann die Reziprokwerte der Quadrate und anschliessend die Differenz dieser Reziprokwerte errechnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer nach der vorstehenden Formel arbeitenden Einrichtung die Anzahl der Rechenvorgänge zu vermindern. Erfindungsgemäss kann dies dadurch erreicht werden, dass von den Fahrzeugen betätigte Schaltmittel jeweils während des Befahrens von gleich langen am Anfang und Ende der Messstrecke liegenden Teilstrecken durch ein Fahrzeug einen Pulsgenerator anschalten, der von einer bestimmten Zeit nach dem Einfahren des Fahrzeuges in die betreffende Teilstrekke ab bis zum Ausfahren aus der Teilstrecke automatisch Impulse mit einer derart abnehmenden Taktfre-
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f (t),teiler über die Leitung 21 so gesteuert, dass er beispielsweise erst nach jedem fünften Impuls der Grund- frequenz einen Taktimpuls abgibt.
In entsprechender Weise werden bei weiteren bestimmten Stellungen des Zählers Zl über die Leitung 40 Einstellimpulse an den Taktwähler TW gegeben, der dann über die
Leitungen 22 und 23 bewirkt, dass der Frequenzteiler Impulse mit stufenweise weiter abnehmender Takt- frequenz abgibt. Wird der Schienenkontakt K2 am Ende der Teilstrecke sl betätigt, so wird über die Leitung 10 der Taktwähler TW in die Ausgangsstellung gebracht. Durch diesen wird über die Leitung 20 der
Frequenzteiler FT zurückgestellt und gesperrt. Der Zähler ZI verbleibt in der eingenommenen Stel- lung.
Beim Weiterfahren des Fahrzeuges über die Messstrecke L in die Teilstrecke s2 wird der Taktwähler
TW vom Betätigen des Kontaktes K3 bis zum Betätigen des Kontaktes K4 über die Leitung 11 angestossen, wodurch der Frequenzteiler wieder freigegeben wird. Die vom Frequenzteiler FT über die Leitung 30 ab- gegebenen Impulse steuern jetzt den Zähler Z2, der über die Leitung 110 entsperrt ist. Der Zähler Z2 steuert über die Leitung 40 den Taktwähler TW in gleicher Weise wie es für den Zähler ZI beschrieben wurde. Die Taktfrequenz der Impulse nimmt also ebenfalls von 800 Hz stufenweise ab.
Durch das Gefäl- le der Messstrecke ist die Geschwindigkeit des Fahrzeuges in der Teilstrecke s2 grösser und daher die Fahr- zeit kleiner als bei Fahrt in der Teilstrecke sl. Der Zähler Z2 erhält daher nicht so viele Impulse wie der zähler Zl, sondern hat am Ende des Messvorganges eine niedrigere Zählstellung als der Zähler ZI.
Um die Differenz zwischen den Stellungen der Zähler ZI und Z2 zu ermitteln, wird beim Betätigen des Kontaktes K4 über die Leitung 120 der Differenzzähler DZ entsperrt und der Zähler Z2 entsperrt gehalten. Über die Leitung 12 wird der Taktwähler TW so eingestellt, dass er über die Leitung 24 den Frequenzteiler FT veranlasst, Taktimpulse mit der höchsten Taktfrequenz auf die Leitung 30 zu geben. Diese Impulse schalten die Zähler Z2 und DZso lange weiter, bis die Koinzidenzschaltung M feststellt, dass der Zähler Z2 die gleiche Stellung wie der Zähler ZI hat. Die Koinzidenzschaltung sperrt dann über die Leitung 41 den Zeitgeber ZG, der seinerseits über die Leitung 12 den Taktwähler TW und den Frequenz- teilerFTsowie über die Leitung 120 die Zähler DZ und Z2 sperrt.
Die Stellung des Zählers DZ entspricht der Differenz (v2z-v12) - wie an Hand von Fig. 2 beschrieben wurde-und kann verwendet werden, um über die Ausgangsklemme A ein Kriterium über die Beschleunigung des Fahrzeuges in der Messstrecke an ein nachgeschaltetes Rechengerät abzugeben. Nach Übernahme dieses Kriteriums werden die drei Zähler ZI, Z2 und DZ sowie der Zeitgeber ZG über die an die Klemme R angeschlossenen Leitungen wieder in die für die nächste Beschleunigungsmessung erforderliche Anfangsstellung gebracht. Der Zeitgeber ZG stellt dann den Taktwähler TW und dieser den Frequenzteiler in die Anfangsstellung.
Die Schaltung nach Fig. 3 kann auch in der Weise abgewandelt werden, dass die Gatterschaltung M und der Differenzzähler DZ nicht erforderlich sind. Zu diesem Zweck wird nach dem Betätigen des Kontaktes K4 über die Leitung 120 der Zähler Z2 entsperrt gehalten und der Zähler ZI entsperrt. Die vom Frequenzteiler abgegebenen Impulse der höchsten Taktfrequenz schalten dann beide Zähler so lange weiter, bis der Zähler ZI wieder in der Ausgangsstellung ist, bei deren Erreichen er über die Leitung 41 den Zeitgeber ZG sperrt. Sind beide Zähler ZI und Z2 für gleiche Schrittzahlen bemessen, so ist die Stellung des Zählers Z2 vor seiner Anfangsstellung ein Mass für die gesuchte Differenz der Impulszahlen und damit für die Beschleunigung. Die Ausgangsklemme A ist daher an den Zähler Z2 anzuschliessen.
Das Zurückstellen des Zeitgebers ZG und des Zählers Z2 in die Anfangsstellung erfolgt wieder über die Klemme R.
In Fig. 4 ist auszugsweise eine Blockschaltung dargestellt, bei der die nur in einer Richtung zählen- den Zähler ZI und Z2 der Fig.. 3 durch einen Zähler Z ersetzt sind, der beim Befahren der Teilstrecke sl vorwärts und beim Befahren der Teilstrecke s2 rückwärts zählt. Seine Endstellung nach dem Befahren beider Teilstrecken entspricht daher bereits der gesuchten Differenz der Impulszahlen, so dass der Differenzzähler DZ der Fig. 3 ebenfalls nicht erforderlich ist. Der Zähler Z3 ist vorgesehen, um bei beiden Zählrichtungen des Zählers Z über die Leitung 40 jeweils nach denselben Impulszahlen an den Taktwähler TW Einstellimpulse für die nächste Taktstufe zu geben.
Der Zähler Z3, der nur in einer Richtung zählen kann, wird beim Befahren der Teilstrecke sl über die Leitung 100 gleichzeitig mit dem Zähler Z entsperrt und durch die Impulse auf der Leitung 30 weitergeschaltet. Beim Betätigen des Kontaktes K2 wird er vom Zeitgeber ZG zusammen mit dem Taktwähler über die Leitung 101 wieder in die Anfangsstellung gebracht. Beim Befahren der Teilstrecke s2 wird über die Leitung 110 der Zähler Z3 für die gleiche Zählrichtung und der'Zähler Z für die entgegengesetzte Zählrichtung wie beim Befahren der Teilstrecke sl entsperrt. Beim Betätigen des Kontaktes K4 wird über die Leitung 120 die Weitergabe eines Kriteriums für die dann bestehende Stellung des Zählers Z ausgelöst.
Nach Übernahme dieses Kriteriums durch die nachgeschaltete Einrichtung werden der Zeitgeber ZG sowie die Zähler Z und Z3 über die an die Klemma R angeschlossenen Leitungen wieder in die Anfangsstellung gebracht.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung ist es möglich, den Zähler DZ vor jeder Beschleunigungs- messung in eine derartige Anfangsstellung zu bringen, dass das Gefälle und der Wegwiderstand der Mess- strecke sowie gegebenenfalls auch der Luftwiderstand von vornherein berücksichtigt werden. Das vom
Zähler DZ nach der Messung angezeigte Ergebnis entspricht dann bereits dem gesuchten Laufwiderstand bzw. der hievon abhängigen negativen Beschleunigung. Bei einer Einrichtung nach Fig. 4 können die
Eigenschaften der Messstrecke durch eine entsprechende Anfangsstellung des Zählers Z berücksichtigt wer- den.
In den in den Fig. 3 und 4 als Blockschema dargestellten Schaltungsteilen werden zweckmässigerwei- se an sich bekannte elektronische Bauelemente verwendet, z. B. Koinzidenz-, Misch- und Sperrgatter,
Kippstufe usw. Als Schalter und Speicherelemente sind beispielsweise Kippstufe mit Transistoren oder
Magnetkernen besonders gut geeignet. Für den Frequenzteiler können Magnetkerne verwendet werden, die aus einem Werkstoff mit rechteckförmiger Hysteresisschleife bestehen. Diese Kerne können nach einer bestimmten Anzahl quantisierter Impulse der Grundfrequenz aus dem einen Magnetisierungszustand in den andern umklappen und dabei einen Ausgangsimpuls abgeben.
Eine andere besonders zweckmässige
Möglichkeit zur technischen Realisierung eines Frequenzteilers besteht darin, dass ein Binärzähler, mit veränderlicher Voreinstellung der Anfangsstellung verwendet wird. Der Zähler wird mit der Grundfrequenz weitergeschaltet, bis er die Endstellung erreicht, in der er einen Taktimpuls abgibt, der den Zählern für die zu zählenden Taktimpulse zugeführt wird und den Binärzähler wieder in die Anfangsstellung bringt.
Die Anfangsstellung kann bei jedem Impuls auf der Leitung 40 durch den Taktwähler derart geändert werden, dass die Anzahl der Impulse der Grundfrequenz, nach denen der Binärzähler wieder in die End- stellung gelangt, jeweils um einen oder mehrere Impulse grösser wird. Die Zähler Z, Zl - Z3 und DZ können ebenfalls als Binärzähler ausgebildet sein. Die bestimmten Stellungen, in denen die Zähler Zl bis Z3 über den Taktwähler TW einen Taktwechsel herbeiführen sollen, können dann durch an die Zäh- lerstufen angeschlossene Koinzidenzgatter festgestellt werden. Entsprechende Gatter sind in die zu dem
Ausgang A führenden Leitungen geschaltet, um bei den von der jeweiligen Beschleunigung abhängigen
Stellungen des Zählers DZ bzw. Z unterschiedliche Kriterien abgeben zu können.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Ermitteln des Laufwiderstandes von Eisenbahnfahrzeugen aus der in einer Mess- strecke mit Gefälle entstehenden Beschleunigung, dadurch gekennzeichnet, dass von den Fahrzeugen be- tätigte Schaltmittel (Kl - K4 in Fig. 1) jeweils während des Befahrens von gleich langen am Anfang und
Ende der Messstrecke (L) liegenden Teilstrecken (sl und s2) durch ein Fahrzeug einen Pulsgenerator (FT in Fig. 3 und 4) anschalten, der von einer bestimmten Zeit (to) nach dem Einfahren des Fahrzeuges in
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zum Durchfahren einer der Teilstrecken in der Zeit t bedeutet, der Betrag A (viz für die Zeit zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Impulsen mindestens annähernd konstant ist, und dass Zähler (ZI, Z2und DZ in Fig. 3 ;
Z in Fig. 4) vorgesehen sind, welche nach dem Ausfahren des Fahrzeuges aus der zweiten Teilstrecke (s2) die Differenz der während des Befahrens der beiden Teilstrecken je für sich gezählten Impulszahlen ermitteln und als Mass für die Beschleunigung des Fahrzeuges melden.
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Device for determining the running resistance of
Railway vehicles in drainage systems
The invention relates to a device for determining the running resistance of railway vehicles in drainage systems from the acceleration occurring in a measuring section with a gradient. The knowledge of the running resistance is necessary, for example, when braking to the target by means of track brakes arranged at certain points on the drainage systems. In these track brakes, the speed or kinetic energy of the vehicles, which is constantly monitored during the braking process, is to be destroyed to such an extent that they run into vehicles that are already standing at the destination with not too strong an impact.
For the automatic control of these brakes, it is necessary to calculate the target speed which the vehicles must have when they leave the track brakes. This target speed is dependent on the road resistance on the distance to be covered and the weight of the vehicles on their running resistance. The weight of the vehicles can be measured before or during the process and automatically taken into account by the computing device. There are empirical values for the specific path resistance, from which the computing device can automatically determine the total path resistance with sufficient accuracy, taking into account the respective length of the route.
The running resistance can, however, vary greatly from vehicle to vehicle and even with the same vehicle, as it is not only dependent on the air resistance caused by the shape of the vehicle and load, but also on the rolling resistance caused by the changing properties of the wheels and axle bearings as well can be influenced by not completely lifted brake shoes. It is therefore necessary to also determine the running resistance before braking.
It is known that the running resistance of a vehicle can be determined from its acceleration in a measuring section with a known inclination and known path resistance. If the initial speed
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b is smaller than it should be due to the inclination and the path resistance.
It is also known to calculate the speeds vl and v2 from the for equally long sections s at the
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Computing device that works according to this formula would be very complicated, because it would first have to calculate the squares of the measured travel times, then the reciprocal values of the squares and then the difference between these reciprocal values.
The invention is based on the object of reducing the number of calculation processes in a device operating according to the above formula. According to the invention, this can be achieved in that switching means actuated by the vehicles switch on a pulse generator while a vehicle travels over equally long sections at the beginning and end of the measuring section, which starts from a certain time after the vehicle has entered the section in question until it leaves the section, automatic pulses with such a decreasing cycle rate
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f (t), divider is controlled via line 21 such that it only emits a clock pulse after every fifth pulse of the basic frequency, for example.
In a corresponding manner, for further specific positions of the counter Zl, setting pulses are given to the clock selector TW via the line 40, which then uses the
Lines 22 and 23 have the effect that the frequency divider emits pulses with a gradually decreasing clock frequency. If the rail contact K2 is actuated at the end of the section sl, the clock selector TW is brought into the starting position via the line 10. This is through line 20 of the
Frequency divider FT reset and locked. The counter ZI remains in the position it has assumed.
When the vehicle continues over the measurement section L into the section s2, the cycle selector becomes
TW triggered from the actuation of the contact K3 to the actuation of the contact K4 via the line 11, whereby the frequency divider is enabled again. The pulses emitted by the frequency divider FT via the line 30 now control the counter Z2, which is unlocked via the line 110. The counter Z2 controls the clock selector TW via the line 40 in the same way as was described for the counter ZI. The clock frequency of the pulses also decreases gradually from 800 Hz.
Due to the gradient of the measuring section, the speed of the vehicle in the section s2 is greater and therefore the travel time is shorter than when driving in the section sl. The counter Z2 therefore does not receive as many pulses as the counter Z1, but has a lower counting position than the counter ZI at the end of the measuring process.
In order to determine the difference between the positions of the counters ZI and Z2, the difference counter DZ is unlocked and the counter Z2 is kept unlocked when the contact K4 is actuated via the line 120. The clock selector TW is set via the line 12 in such a way that it causes the frequency divider FT via the line 24 to send clock pulses with the highest clock frequency to the line 30. These pulses switch the counters Z2 and DZ on until the coincidence circuit M determines that the counter Z2 has the same position as the counter ZI. The coincidence circuit then blocks the timer ZG via the line 41, which in turn blocks the clock selector TW and the frequency divider FT via the line 12 and the counters DZ and Z2 via the line 120.
The position of the counter DZ corresponds to the difference (v2z-v12) - as described with reference to FIG. 2 - and can be used to output a criterion about the acceleration of the vehicle in the measuring section to a downstream computing device via the output terminal A. After this criterion has been accepted, the three counters ZI, Z2 and DZ as well as the timer ZG are returned to the starting position required for the next acceleration measurement via the lines connected to terminal R. The timer ZG then sets the clock selector TW and this the frequency divider to the starting position.
The circuit according to FIG. 3 can also be modified in such a way that the gate circuit M and the difference counter DZ are not required. For this purpose, after the contact K4 has been actuated via the line 120, the counter Z2 is kept unlocked and the counter ZI is unlocked. The pulses of the highest clock frequency emitted by the frequency divider then switch both counters on until the counter ZI is again in the starting position, upon reaching which it blocks the timer ZG via the line 41. If both counters ZI and Z2 are dimensioned for the same number of steps, then the position of the counter Z2 before its starting position is a measure of the difference between the number of pulses and thus of the acceleration. The output terminal A must therefore be connected to the counter Z2.
The resetting of the timer ZG and the counter Z2 to the starting position takes place again via terminal R.
4 shows a block circuit in which the counters ZI and Z2 of FIG. 3, which count only in one direction, are replaced by a counter Z that moves forward when driving on section s1 and backwards when driving on section s2 counts. Its end position after driving on both sections therefore already corresponds to the sought difference between the pulse numbers, so that the difference counter DZ of FIG. 3 is also not required. The counter Z3 is provided in order to give setting pulses for the next clock stage to the clock selector TW in both counting directions of the counter Z via the line 40 after the same number of pulses.
The counter Z3, which can only count in one direction, is unlocked at the same time as the counter Z is driven on the section sl via the line 100 and is switched on by the pulses on the line 30. When the contact K2 is actuated, the timer ZG and the clock selector return it to the starting position via line 101. When traveling on the section s2, the counter Z3 for the same counting direction and the counter Z for the opposite counting direction as when traveling on the section sl are unlocked via the line 110. When the contact K4 is actuated, the transmission of a criterion for the then existing position of the counter Z is triggered via the line 120.
After this criterion has been taken over by the downstream device, the timer ZG and the counters Z and Z3 are returned to their starting position via the lines connected to the terminal R.
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In the device shown in FIG. 3, it is possible to bring the counter DZ to such an initial position before each acceleration measurement that the gradient and the path resistance of the measuring section and possibly also the air resistance are taken into account from the outset. That from
The result displayed by the counter DZ after the measurement then already corresponds to the running resistance sought or the negative acceleration that is dependent on it. In a device according to FIG. 4, the
Characteristics of the measuring section can be taken into account by setting the counter Z accordingly.
In the circuit parts shown as a block diagram in FIGS. 3 and 4, electronic components known per se are expediently used, e.g. B. coincidence, mixing and blocking gates,
Flip-flop, etc. As switches and storage elements, for example, flip-flops with transistors or
Magnetic cores particularly well suited. Magnetic cores made of a material with a rectangular hysteresis loop can be used for the frequency divider. After a certain number of quantized pulses of the fundamental frequency, these nuclei can flip over from one state of magnetization to the other and thereby emit an output pulse.
Another particularly useful one
The technical implementation of a frequency divider is possible by using a binary counter with variable presetting of the initial position. The counter is incremented at the basic frequency until it reaches the end position in which it emits a clock pulse that is fed to the counters for the clock pulses to be counted and brings the binary counter back to the starting position.
The starting position can be changed with each pulse on the line 40 by the clock selector in such a way that the number of pulses of the basic frequency after which the binary counter returns to the end position is increased by one or more pulses. The counters Z, Z1 - Z3 and DZ can also be designed as binary counters. The specific positions in which the counters Z1 to Z3 are to bring about a clock change via the clock selector TW can then be determined by coincidence gates connected to the counter stages. Corresponding gates are in the
Output A leading lines switched to the depending on the respective acceleration
Positions of the counter DZ or Z can provide different criteria.
PATENT CLAIMS:
1. Device for determining the running resistance of railway vehicles from the acceleration occurring in a measuring section with a gradient, characterized in that switching means actuated by the vehicles (K1-K4 in FIG and
At the end of the measuring section (L) lying partial sections (sl and s2) by a vehicle, a pulse generator (FT in Fig. 3 and 4) is switched on, which starts from a certain time (to) after the vehicle has entered
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for driving through one of the sections in time t means that the amount A (viz is at least approximately constant for the time between two consecutive pulses, and that the counter (ZI, Z2 and DZ in FIG. 3;
Z in Fig. 4) are provided which, after the vehicle has moved out of the second section (s2), determine the difference between the number of pulses counted while driving on the two sections and report it as a measure of the acceleration of the vehicle.