Anordnung zum selbsttätigen Steuern einer Gleisbremse Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum selbst tätigen Steuern einer Gleisbremse in Abhängigkeit von der Ausgangsgrösse einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung, welche die Geschwindigkeit von im Bereich der Gleis bremse befindlichen Wagen kontinuierlich erfasst.
Die zur Lösung dieser Aufgabe bekannten Anordnun gen enthalten eine Vergleichsschaltung, welche einen Steuerbefehl (Lösebefehl) zur Freigabe der beim Einlauf jedes Wagens zunächst in der Bremsstellung befindlichen Bremse abgibt, sobald die Ausgangsgrösse va der Ge schwindigkeitsmesseinrichtung einen vorgegebenen, von der gewünschten Auslaufgeschwindigkeit ca abhängigen Vergleichswert unterschreitet. Es wird also bei gleichblei bender Bremskraft die Bremsdauer verändert, so dass, abhängig von der geforderten Auslaufgeschwindigkeit und der zu deren Erreichung jeweils zu vernichtenden Bewe gungsenergie, die jeweils ausgenutzte Bremsenlänge stark schwankt.
Um diese Schwankung zu verkleinern und dar über hinaus zu vermeiden, dass leichte Wagen auf Brems balken aufsteigen, die zum Bremsen seitlich an die Räder gepresst werden, ist eine Anzahl von beispielsweise drei bis fünf Bremskraftstufen vorgesehen, die in Abhängig keit von der Einstellung eines Bremsstufengebers über die gesamte Bremsdauer wirksam werden. Die Einstellung des Bremsstufengebers kann selbsttätig in Abhängigkeit von den quantisierten Messwerten einer Gleiswaage er folgen. Um Fehlauslösungen zu vermeiden, muss in der Steueranordnung ausserdem die Reaktionszeit der Gleis bremse durch einen Korrekturwert berücksichtigt werden.
Die bekannten Anordnungen erfordern somit einen nicht unerheblichen Aufwand. Trotzdem ist ihre Arbeits weise in mancher Hinsicht noch unbefriedigend. Einer seits wird trotz Anwendung der erwähnten Bremskraft stufen im allgemeinen nur ein mehr oder weniger grosser Bruchteil der verfügbaren Bremsenlänge ausgenutzt. An dererseits hängt die erforderliche Bremskraft nicht nur von der jeweils zu vernichtenden Bewegungsenergie, son dern auch von dem beispielsweise durch den Zustand der Radkränze bedingten Reibungsverhalten der Wagen in der Bremse ab, welches erst während des Bremsvorgan- ges selbst erkennbar wird und somit nicht schon vorher berücksichtigt werden kann. Hierdurch können auch un nötig hohe Bremsverzögerungen auftreten.
Dann besteht die Gefahr, dass der betreffende Wagen von einem nach folgenden Wagen in der Bremse eingeholt und so ange- stossen wird, dass er in der Bremse aufsteigt und ent gleist. Um diese Gefahr zu beseitigen ist die Anordnung von zwei zusätzlichen Meldeeinrichtungen bekannt, von denen die erste vor der Bremse liegt und das Vorbeifah ren eines Wagens überwacht, während die zweite den Besetztzustand der Bremse überwacht. Sie bewirken das Lösen der Bremse, wenn beim Vorbeifahren eines nach folgenden Wagens an der ersten Einrichtung die Bremse noch besetzt ist.
Durch die Steueranordnung gemäss der vorliegenden Erfindung können die vorgenannten Nachteile vermieden werden, ohne dass eine Gleiswaage und zusätzliche Mel deeinrichtungen erforderlich sind. Sie ermöglicht es, bei jedem Bremsvorgang einen Bremsweg einzuhalten bzw. auszunutzen, der einem möglichst grossen Teil der Bremsenlänge entspricht, sowie das individuelle Rei bungsverhalten der Wagen während des Bremsvorganges selbst zu erfassen und zu berücksichtigen.
Die erfindungsgemässe Anordnung zum Steuern einer Gleisbremse ist gekennzeichnet durch eine erste Rechen einheit, die aus einem Messwert für die Einlaufgeschwin digkeit der Wagen in die Gleisbremse einen Ausgangs wert für die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit der Wagen aus der Gleisbremse bildet, durch eine zweite Recheneinheit, die aus dem Messwert für die Einlaufge schwindigkeit, dem Wert für die vorgegebene Auslaufge schwindigkeit und einem Wert für einen vorgegebenen, einem wesentlichen Teil der Bremsenlänge entsprechen den Bremsweg einen Soll-Wert nach der Funktion f(ve, va, sB)
= AV/AS = (v. - v,)/s,3 bzw. f(ve, va. s$) = AV/At = (ve2 - vag) 2s$ bildet, welcher dem beim Durchlaufen des vorgegebenen Bremsweges gewünschten Ablauf des Bremsvorganges entspricht, durch eine dritte Recheneinheit, welche aus der der jeweiligen Wagengeschwindigkeit entsprechenden Ausgangsgrösse der Geschwindigkeitsmesseinrichtung einen der Änderung dieser Grösse entsprechenden Ist- Wert F(v) = dv/ds = b(t)/v(t) bzw.
F(v) = dv/dt = b(t) bildet und durch eine Vergleichsschaltung, die nach Mass- gabe der Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert eine Ausgangsgrösse liefert, welche über eine Steuerstufe die Bremswirkung der Gleisbremse derart beeinflusst, dass die Abweichung verschwindet.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im folgenden näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch und als Blockschaltbild den grundsätzlichen Aufbau einer Steueranordnung mit der gemäss der Erfindung vorgesehenen ersten, zweiten und dritten Recheneinheit.
Fig.2 und 3 dienen zur Erläuterung von zwei Bei spielen für die dritte Recheneinheit zum Bilden der einen bzw. anderen oben erwähnten Funktion (F(v).
Fig.4 bezieht sich auf eine weitere Ausbildung der Steueranordnung nach Fig. 1.
Fig. 1 lässt eine in ein Ablaufgleis 1 eingefügte Gleis bremse 2 erkennen, deren Bremswirkung durch eine Steuerstufe 3 beeinflusst und deren Betätigung bzw. Frei gabe durch eine Schaltstufe 4 gesteuert werden kann. Die Steuerung der Schaltstufe 4 kann über ihre Eingangs klemme 4' ausserdem in Abhängigkeit vom Einlaufen und Auslaufen des Wagens 5 aus der Bremse, beispielsweise durch einen von Hand betätigbaren Geber, erfolgen.
In bekannter Weise ist hinter der Gleisbremse 2 eine Geschwindigkeitsmesseinrichtung 6 vorgesehen, welche kontinuierlich die Geschwindigkeit c(t) des im Bereich der Gleisbremse befindlichen Wagens erfasst und eine dieser Geschwindigkeit entsprechende Ausgangsgrösse v(t) abgibt. Diese Messeinrichtung enthält vorzugsweise ein Dopplerradar.
Unmittelbar vor der Gleisbremse befindet sich eine Einrichtung 7 zum Bestimmen eines der Einlaufge schwindigkeit ce des Wagens entsprechenden Messwertes v,. Diese Einrichtung ist hier schematisch mit zwei Gebern dargestellt, deren jeder beim Überfahren durch ein Rad einen Impuls abgibt, wobei aus dem bekannten Abstand der Geber und dem zeitlichen Abstand der Im pulse ein der Geschwindigkeit entsprechender Messwert gebildet wird. Grundsätzlich könnte man aber zur Erfas sung der Einlaufgeschwindigkeit c. beispielsweise auch das Dopplerradar 6 heranziehen, indem sein Messwert mit Hilfe eines Gebers zum Zeitpunkt t, des Einlaufens des Wagens festgehalten wird.
In der ersten Recheneinheit 10 wird aus dem genann ten, der Einlaufgeschwindigkeit ce entsprechenden Mess- wert und weiteren, durch f1 symbolisierten Einflussgrös- sen, z. B. Laufeigenschaft des Wagens und Länge des Wagenlaufweges nach Verlassen der Bremse, nach be kannten Beziehungen ein der gewünschten Auslaufge schwindigkeit Ca des Wagens entsprechender Ausgangs wert va gebildet.
Ferner sind zusätzlich eine zweite und dritte Rechen einheit 8 und 11 vorgesehen. Die zweite Recheneinheit 8 bildet aus der veränderlichen von der Wagengeschwin digkeit c(t) abhängigen Ausgangsgrösse v(t) der Mess- einrichtung 6 einen Ausgangswert, welcher der Funktion F(v) entspricht. Zwei Beispiele für die Wahl dieser Funktion sind weiter unten beschrieben. Der Ausgangs wert für die Funktion F(v) wird dem einen Eingang einer weiter unten behandelten Vergleichsschaltung 9 zugeführt. In die dritte Recheneinheit 11 werden die Werte ve und v, der Einlauf- und der Auslaufgeschwindigkeit ce bzw. ca sowie ein Wert für einen vorgegebenen Brems weg s. eingegeben, der einem wesentlichen Teil der ins gesamt verfügbaren Bremsenlänge entspricht.
Diese Recheneinheit bildet daraus nach einer Funk tion f(ve, v3, sB) einen Vergleichswert, der dem anderen Eingang der Vergleichsschaltung 9 zugeführt wird. Diese Funktion ist derart gewählt, dass nach Durchlaufen des genannten Bremsweges sB die Geschwindigkeit des Wa gens gleich der gewünschten Auslaufgeschwindigkeit ca wird, wenn während des Bremsvorgangs der genannte, der Funktion F(v) entsprechende Ausgangswert der zweiten Recheneinheit 8 mit dem vorgenannten Ver gleichswert der dritten Recheneinheit 11 übereinstimmt.
Die Vergleichsschaltung 9 ermittelt die Abweichung A F des aus dem Messwert v(t) für die Geschwindigkeit c(t) nach der weiter oben definierten Funktion F(v) ab geleiteten Wertes von dem vorstehend definierten nach der Funktion f(ve, va, sB) gebildeten Vergleichswert: A F = F(v) - f(ve, va, sB).
Sie liefert eine Ausgangsgrösse f(d F), welche über die Steuerstufe 3 die Bremswirkung der Gleisbremse 2 in dem Sinne beeinflusst, dass die genannte Abweichung A F verschwindet. Zusammengefasst ergibt sich somit folgende Wir kungsweise: Wenn ein Wagen 5 in den Bereich der Gleisbremse einläuft, wird zunächst durch die Messeinrichtung 7 ein seiner Einlaufgeschwindigkeit ce entsprechender Mess- wert v. gebildet. In der ersten Recheneinheit 10 wird daraus und aus den Einflussgrössen f; ein der gewünsch ten Auslaufgeschwindigkeit ca entsprechender Wert va gebildet.
Die dritte Recheneinheit 11 bildet aus den Werten v, und va für die Geschwindigkeiten ce und c. und dem Bremsweg s" einen den gewünschten Ablauf des Bremsvorgangs des betreffenden Wagens bestimmen den Vergleichswert nach der Funktion f(ve, va, sB), der einem der beiden Eingänge der Vergleichsschaltung 9 zu geführt wird.
Während des Ablaufs wird durch die Mess- einrichtung 6 laufend ein der jeweiligen Wagengeschwin digkeit c(t) entsprechender Messwert v(t) abgegeben und hieraus in der zweiten Recheneinheit 8 ein Ausgangswert entsprechend der weiter oben definierten Funktion F(v) gebildet. Dieser wird dem anderen Eingang der Ver gleichsschaltung 9 zugeführt.
Sofern die Differenz A F = F(v) - f(ve, va, SB) ungleich Null und damit der Wert der Ausgangsgrösse f(A F) der Vergleichsschaltung 9 endlich ist, wird über die Steuerstufe 3 die Bremswir kung der Gleisbremse 2 derart beeinflusst, dass die Ab weichung A F verschwindet.
Da die Funktionen f(ve, va, SB) und F(v) so gewählt sind, dass für den Fall der überein- stimmung ihrer Werte während des Bremsvorganges die Geschwindigkeit des Wagens nach Durchlaufen des Bremsweges s$ der gewünschten Auslaufgeschwindigkeit c. entspricht, wird auf diese Weise jeder Wagen, unab hängig von seinem Gewicht und seinen Laufeigenschaf ten, mit der gewünschten Auslaufgeschwindigkeit aus der Bremse austreten.
Aus der im Zusammenhang mit der Beschreibung der dritten Recheneinheit 11 gegebenen und vorstehend wiederholten Bedingung für die Wahl der Funktion f(ve, va, SB) in Anpassung an die Funktion F(v) lassen sich im Rahmen der Erfindung mit den dem Fachmann zur Verfügung stehenden Kenntnissen zwei besonders vorteilhafte Möglichkeiten für die Ausbildung der wei- teren Recheneinheiten realisieren. Beide Möglichkeiten sind im folgenden erläutert.
Die eine Möglichkeit für die Wahl der Funktion f(Ve, Va, sB) zum Bilden des als Führungsgrösse oder Soll wert wirksamen Vergleichswertes und des als Hilfsregel- grösse oder Ist-Wert wirksamen Wertes der Funktion F(v) ergibt sich durch die Aufstellung der Bedingung, dass über dem gesamten Bremsweg sB die Geschwindig keitsabnahme A c des Wagens bzw. die Abnahme A v des Messwertes v(t) proportional der zurückgelegten Brems strecke A s sein soll.
Wie aus dem Diagramm im linken Teil der Fig. 2 direkt entnehmbar, in welcher die Abszisse den Weg s und die Ordinate den Messwert v für die Ge schwindigkeit v darstellt, entspricht dann der von der dritten Recheneinheit 11 als Soll-Wert zu liefernde Ver gleichswert folgender Funktion: f(Ve, VS, sB) = dV/dS = (Ve - Va)/SB- Dem entspricht für den Ist-Wert eine Ausgangsgrösse der Recheneinheit 8 nach der Funktion F(v) = dv/ds = (dv/dt) - (dt/ds) = b(t)/v(t). Somit ergibt sich die Abweichung A F aus der Be ziehung A F = b(t)/v(t) - (ve - va)/Ss.
Zum Abgeben der dem Ist-Wert entsprechenden Aus- gangsgrösse enthält die zweite Recheneinheit 8, wie im rechten Teil der Fig. 2 angedeutet, ein Differenzierglied 81 für den Messwert v(t) der Geschwindigkeit c(t) und ein Dividierglied 82, das den Quotienten b(t)/v(t) bildet.
Die zweite Möglichkeit ergibt sich aus der Bedingung, dass über dem gesamten Bremsweg sB während der Zeit tB die Geschwindigkeitsabnahme A c bzw. die Abnahme A v des Messwertes v(t) proportional der Zeit A t ist, innerhalb welcher sie erfolgt. Entsprechend dem Dia gramm im linken Teil der Fig. 3, in welcher die Abszisse die Zeit t und die Ordinate die Geschwindigkeit v dar stellt, ist dann A v/d t = b(komst) = (ve - va)/tB. Mit v(t) = ve - b - t ergibt sich
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kann .
" Ca Daraus mit tB = (ve - va)/b: SB = ve (ve - ve - Va)/b - b ³ (Ve - Va)2/2b2; /b - b ³ (ve - va )2/2@2: b - SB = Ve2 - Ve Va - (Ve2 + Va\ - (Ve2 Ve Va)/2; und daraus b = (Ve2 - Va2)/2SB = f(Ve, Va, SB) v b = (Ve2 - va2)/2SB = f(ve, Va, SB) Dem entspricht eine Ausgangsgrösse der zweiten Re cheneinheit 8 nach der Funktion F(v) = dv/dt = b(t).
Somit ergibt sich die Abweichung A F aus der Be ziehung A F = b(t) - (ve2 - va2)/sB.
Die (Recheneinheit 8 besteht in diesem Falle nur aus einem Differenzierglied 81 für den Messwert v(t) der Geschwindigkeit c(t).
Insbesondere zu Beginn des Bremsvorganges wird das Bewegungsverhalten des Wagens im allgemeinen nicht exakt der Darstellung in den Diagrammen der Fig. 2 bzw. 3 folgen. Es werden sich meist kurzzeitige Ein schwingvorgänge um den jeweiligen Soll-Wert ergeben. Diese lassen sich jedoch mit den bekannten Mitteln, durch entsprechende Wahl der Funktion f(d F) und ge gebenenfalls zusätzliche dem Fachmann bekannte Mass- nahmen, klein halten bzw. so gestalten, dass das ge wünschte Bewegungsverhalten im Mittel optimal ange nähert wird.
In diesem Zusammenhang und aus anderen Gründen es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweck mässig bzw. von Vorteil sein, die Steueranordnung durch Mittel zu ergänzen, welche das Lösen der Gleisbremse bewirken, sobald die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit ca erreicht ist. Eine derartige Steueranordnung ist in Fig. 4 gezeigt.
Die Steueranordnung nach Fig. 4 entspricht in ihrem Grundaufbau der in Fig. 1 dargestellten. Zusätzlich ist in an sich bekannter Weise eine Vergleichsschaltung 12 vorgesehen, welcher der Ausgangswert v der zweiten der zweiten Recheneinheit 10 und der Ausgangswert v(t) der Ge- schwindigkeitsmesseinrichtung 6 zugeführt werden. Der Ausgang der Vergleichsstufe 12 ist mit einem Eingang der Schaltstufe 4 verbunden.
Sobald der Wert v(t) für die Geschwindigkeit c(t) des in der Bremse befindlichen Wagens dem Wert va für die gewünschte Auslaufge- entspricht, entsteht am Ausgang der Ver- schwindigkeit gleichsstufe 12 ein Signal, welches über die Schaltstufe 4 das Lösen der Gleisbremse 2 bewirkt, sofern der Wagen das Ende der Bremse noch nicht erreicht hat.
die Geschwindigkeit [c(t)] von im im Bereich der Gleis 2s" .