Regeleinrichtung für den elektromotorischen Antrieb von mindestens einem Schienenfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für den elektromotorischen Antrieb von mindestens einem Schienenfahr zeug mit einem Motorstrom-Regelkreis, der ein den Motorstrom als Regelgrösse erfassendes Messglied und einen den Sollwert-Istwertvergleich des Motorstroms durchführenden Stromregler aufweist, sowie ferner mit einem in Abhängigkeit von eingegebenen Fahrbefehlen steuerbaren Sollwertgeber und mit einem in Wirkverbindung mit dem Antriebsstromkreis stehenden Stellglied.
Regeleinrichtungen für den Antrieb von Schienenfahrzeugen mit einem Aufbau der vorgenannten Art sind bekannt, z. B. durch die üblichen Regelfahrschalter, bei denen ein von einem Stellmotor angetriebener Stufenschalter od. dgl. den Antriebsstrom beeinflusst. Der jeweils fliessende Antriebsstrom wird hier mit einem durch Eingabe von Fahrbefehlen einstellbaren Sollwert verglichen. Das sich hieraus ergebende, die Differenz zwischen Sollwert und Istwert des Antriebsstromes darstellende Regelabweichungssignal steuert sodann in entsprechendem Richtungssinn den Stellmotor des Stufenschalters.
Bahnantriebe mit Stromregelkreisen dieser Art haben zwar den grundsätzlichen Vorteil, dass über den Antriebsstrom ein entsprechend dem jeweiligen Fahrzustand gewünschter Wert des Antriebsmomentes bzw. der Zugkraft selbsttätig eingeregelt bzw. mehr oder weniger angenähert werden kann, wobei das Integralverhalten des Stellmotors ruckartige Ausgleichsvorgänge zwischen den verschiedenen Fahrzuständen mildert. Dem stehen jedoch grundlegende Nachteile gegenüber, vor allem im Hinblick auf das Antriebsverhalten beim Durchrutschen der Antriebsräder, dem sogenannten Schleudern .
Wenn nämlich, ausgehend von einem Fahrzustand mit stabilem Arbeitspunkt entsprechend einem bestimmten Schnittpunkt der Zugkraftkennlinie (zwischen Schiene und Rad übertragbare Zugkraft über dem Schlupf zwischen Schiene und Rad) einerseits mit der Motorkennlinie bei einer als konstant angenommenen Augenblicksgeschwindigkeit des Fahrzeuges (auf Radumfangskraft umgerechnetes Motordrehmoment in Abhängigkeit vom Schlupf zwischen Schiene und Rad bei der betreffenden Fahrzeuggeschwindigkeit) anderseits, die zwischen Schiene und Rad übertragbare Zugkraft beispielsweise durch Einfahren in einen feuchten Schienenabschnitt abnimmt, was einem Übergang auf eine insgesamt niedriger verlaufende Zugkraftkennlinie entspricht, so bewirkt der nun überschüssige Anteil der Zugkraft bzw.
des Motordrehmomentes eine plötzliche Winkelbeschleunigung von Motor und Rad mit entsprechender Zunahme des Schlupfes und der Motordrehzahl bei zunächst infolge der Massenträgheit unveränderter Fahrgeschwindigkeit. Infolge des mehr oder weniger ausgeprägten Hauptschlussverhaltens der üblichen Bahnmotoren ist dies mit einer Abnahme des Motorstroms und einer Zunahme der Motorspannung verbunden. Der mit der Stromabnahme verbundene Abfall des Motordrehmomentes und der Zugkraft gemäss der Neigung der Motorkennlinie ist in diesem Fall erwünscht, weil dadurch die Einstellung eines neuen, stabilen Arbeitspunktes auf der niedrigeren Schlupfkennlinie erleichtert und somit das Durchdrehen des Antriebes selbsttätig verhindert wird.
Jedoch macht der Stromregelkreis, dessen Messglied die Stromabnahme feststellt und eine gegensinnige Reaktion des Stellmotors und damit des Stufenschalters hervorruft, diese Wirkung mehr oder weniger zunidlte. Die Wirkung des Stromregelkreises läuft also auf eine im Fall des Schleuderns unerwünschte Einprägung eines konstanten Stromes, d. h. auf die Erhaltung eines annähernd konstanten Drehmomentes ähnlich einer extrem steilen Hauptschlusskenninie des Motors hinaus und verstärkt dadurch die Schleuderneigung.
Das Integralverhalten des Stellmotors kann diese unerwünschte Wirkung zwar in gewissem Masse mildern, die Praxis hat jedoch erwiesen, dass elektromotorisch angetriebene Schienenfahrzeuge mit Stromregelung oft eine deutliche Schleuderneigung mit entsprechend nachteiligem Betriebsverhalten und Beschädigungsgefahr für die Antriebsaggregate zeigen.
Als Abhilfe gegen die Schleuderneigung kommt der Einsatz der bekannten Schleuderdetektoren in Betracht, die beispielsweise mit Hilfe eines zusätzlichen Messrades oder mit Hilfe von induktiven Sensoren und in das Rad sowie in die Schiene eingeprägten Magnetisierungsmarken arbeiten oder auf unterschiedliche Drehzahlen der verschiedenen Triebachsen ansprechen und daraufhin einen Bremsvorgang oder eine Stromherabsetzung auslösen. Derartige Einrichtungen sind jedoch mit unerwünscht hohem Bauaufwand sowie oft mit einer vergleichsweise hohen Störanfälligkeit verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Regeleinrichtung für den elektromotorischen Antrieb von mindestens einem Schienenfahrzeug, welche die Vorteile der Stromregelung beizubehalten gestattet, anderseits jedoch die mit einer solchen Regelung bisher verbundene Verstärkung der Schleuderneigung vermeidet. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einer Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch, dass ausser dem Motor-Stromregelkreis ein Motor-Spannungsregelkreis mit einem die Motorspannung als Regelgrösse erfassenden Messglied und mit einem den Sollwert-Istwertvergleich der Motorspannung durchführenden Spannungsregler vorgesehen ist, wobei jeweils mindestens einer dieser Regelkreise über den Sollwerteingang seines Reglers mit einem Sollwertgeber und über den Ausgang seines Reglers mit dem anderen Regelkreis in Wirkverbindung steht.
Durch diese Kopplung eines Stromregelkreises mit einem Spannungsregelkreis nach Art einer Kaskadenschaltung wird erreicht, dass bei normalen Anfahrvorgängen und bei durch eingegebene Fahrbrfehle herbeigeführten Änderungen des Fahrzustandes die vorteilhafte Wirkung des Stromregelkreises zur Geltung kommt, wobei der Spannungsregelkreis für eine mehr oder weniger annähernd konstante Motorspannung sorgt und nichtstörend in Erscheinung tritt, während anderseits, im Falle beginnenden Schleuderns, d. h. bei einer plötzlichen Drehzahlerhöhung mit entsprechender Spannungserhöhung, der Spannungsregelkreis in Richtung auf eine Verminderung der Motorspannung und damit auch auf eine Verminderung des Motorstromes wirkt.
Hierdurch kann bei zweckmässiger Abstimmung die unerwünschte Einprägung von Konstantstrom, wie sie bei unveränderter Fahrschalterstellung durch einen alleinigen Stromregelkreis bedingt wäre, wenigstens teilweise kompensiert und damit die Schleuderneigung des Antriebes vermindert werden.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass der über den Sollwerteingang des Spannungsreglers mit dem Sollwertgeber in Wirkverbindung stehende Motor-Spannungsregelkreis seinerseits als Schaltungsteil mit Führungsfunktion gegenüer dem Motor-Stromregelkreis ausgebildet ist und über den Ausgang des Spannungsreglers mit dem Sollwerteingang des Stromreglers in Wirkverbindung steht. Es handelt sich hier also um eine kaskadenartige Vermaschung der beiden Regelkreise, wobei der Stromregelkreis unmittelbar über das Stellglied am Antriebsstromkreis angreift, selbst aber insgesamt das Stellglied für den Spannungsregelkreis bildet, welch letzterer über den Sollwerteingang seines Reglers, d. h. des Spannungsreglers, entsprechend den jeweiligen Fahrbefehlen gesteuert wird.
Bei einer solchen Kaskadenschaltung wirkt der Spannungsregelkreis im Falle des Schleuderns der Antriebsräder mit entsprechendem Spannungsanstieg der Stromkonstanthaltung infolge des Stromregelkreises entgegen, indem der über den
Ausgang des Spannungsreglers den wirksamen Stromsollwert am Eingang des Stromreglers herabsetzt.
In Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Regeleinrichtung der vorgenannten Art für das langsame Hochlaufen von Motorspannung und Motorstrom gesorgt werden, indem ein dem Sollwert-Eingangskreis des Stromreglers zugeordne tes Zeitglied vorgesehen wird, dessen Übertragungsfunktion eine Integralkomponente aufweist. Damit lässt sich in bezug auf den Anfahrvorgang ein Verhalten annähern, welches bei üblichen Fahrschaltern durch das Integralverhalten des Schal ter-Stellmotors bedingt ist.
Oft ist es darüber hinaus erwünscht, das integrale Über gangsverhalten der Regelkreise speziell im Hinblick auf den Anfahrvorgang bzw. die Anstiegsgeschwindigkeit beim Hochlaufen zu beeinflussen. Dies kann gemäss einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass der Spannungsregler als dem Sollwert-Eingangskreis des Stromreglers zugeordnetes Zeitglied vorgesehen ist, wobei die Übergangsfunktion des Spannungsreglers zwischen dessen Sollwerteingang und dem Reglerausgang eine Integralkomponente aufweist.
Um darüber hinaus die Ansprechgeschwindigkeit des Spannungsreglers auf Abweichungen vom jeweiligen Sollwert der Motorspannung möglichst wenig durch die erwünschte Verzögerung der Sollwertänderungen zu beeinflussen, kann erfindungsgemäss weiterhin ein vom Istwert-Eingangskreis des Spannungsreglers gesondertes Zeitglied zur Bestimmung der Integralkomponente der Übergangsfunktion zwischen dem Sollwerteingang und dem Ausgang des Spannungsreglers vorgesehen werden. Insbesondere kann es hier von Vorteil sein, die Zeitkonstante der Integralkomponente der Übergangsfunktion zwischen dem Sollwerteingang und dem Ausgang des Spannungsreglers grösser als diejenige der Integralkomponente der Übertragungsfunktion zwischen dem Istwerteingang und dem Ausgang des Spannungsreglers zu bemessen.
Der Spannungsregler reagiert dann auf Abweichungen der Motorspannung vom jeweiligen Sollwert rascher als auf Einstelländerungen des Sollwertgebers, d. h. auf geänderte Fahrbefehle. Dadurch lässt sich im Prinzip eine Verminderung der Schleuderneigung erreichen, indem nämlich bei beginnendem Schleudern auftretende Erhöhungen der Motorspannung rasch ausgeregelt werden, was jedenfalls in einer Übergangsphase bis zum Einsetzen der gegensinnig wirkenden Stromregelung mit einer Begrenzung des Motorstromes auf geringere Werte verbunden ist.
Diese erwünschte Wirkung kann durch Anordnung eines vom Sollwert-Eingangskreis des Stromreglers gesonderten Zeitgliedes für den Istwert-Eingangskreis des Stromreglers weiter verstärkt werden, wobei dieses Zeitglied mit integraler Wirkung auf die Üb er- tragungsfunktion zwischen dem Istwerteingang und dem Ausgang des Stromreglers ausgestattet ist.
Weil bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Korrekturwirkung des Spannungsreglers gegenüber auftretenden Abweichungen der Motorspannung über den Sollwert-Eingangskreis des Stromreglers verläuft, empfiehlt es sich zur weiteren Verzögerung des Stromregeleingriffes und damit zur Verminderung der Schleuderneigung, die Zeitkonstante der Integralkomponente der Übertragungsfunktion zwischen dem Istwerteingang und dem Ausgang des Stromreglers grösser als diejenige der Integralkomponente der Übertragungsfunktion zwischen dem Sollwerteingang und dem Ausgang des Stromreglers zu bemessen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung zielt darauf ab, die Belastung der Korrekturwirkung des Spannungsreglers gegenüber Motorspannungsschwankungen mit den Zeitkonstanten des Stromreglers von vorneherein zu vermeiden bzw.
hintanzuhalten. Gemäss dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Spannungsregler über seinen Ausgang unmittelbar mit dem Eingang des in den Antriebsstromkreis eingreifenden Stellgliedes und über seinen Sollwerteingang mit dem Ausgang des Stromreglers in Wirkverbindung steht, während der Sollwerteingang des Stromreglers mit dem in Abhängigkeit von eingegebenen Fahrbefehlen steuerbaren Sollwertgeber in Wirkverbindung steht. Hierbei erstreckt sich die Wirkung des Stromreglers mit seinen Zeitgliedern zunächst nur auf den Sollwert-Eingangskreis des Spannungsreglers, der ohnehin im Sinne eines langsamen Hochlaufens beim Anfahren ein ausgeprägtes Integralverhalten aufweist, während die Reaktion des Spannungsreglers auf Motorspannungsschwankungen äusserst verzögerungsarm gehalten werden kann.
Sinngemäss erlaubt es diese Ausführungsform wiederum, für den Sollwert-Eingangskreis des Spannungsreglers ein gesondertes Zeitglied mit integraler Wirkung auf die Übertragungsfunktion zwischen dem Sollwerteingang und dem Ausgang dieses Reglers vorzusehen, was nun aber ohne Einwirkung auf die Ansprechgeschwindigkeit des Spannungsreglers gegenüber Motorspannungsschwankungen ist. Weiterhin kann bei dieser Ausführungsform das Zeitverhalten des Sollwert-Eingangskreises und des Istwert-Eingangskreises des Stromreglers nach den Gegebenheiten des Einsatzzweckes ohne Einwirkungen auf den Istwert-Eingangskreis des Spannungsreglers differenziert bemessen werden, und zwar vorzugsweise so, dass die Ansprechgeschwindigkeit des Stromreglers auf Motorstromschwankungen durch ein entsprechendes Zeitglied im Istwert-Eingangskreis dieses Reglers herabgesetzt ist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Hierin zeigt:
Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Regeleinrichtung für eine Lok mit stellgliedseitig angeordnetem Stromregelkreis,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Regeleinrichtung für eine Lok mit stellgliedseitig angeordnetem Spannungsregelkreis und
Fig. 3 miteinander gekoppelte Regeleinrichtung in der Ausführung gemäss Fig. 2 zur Darstellung der Verhältnisse bei Doppeltraktion mit einer führenden und einer geführten Lok.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 sind zwei kaskadenartig miteinander gekoppelte Regelkreise vorgesehen, nämlich ein Stromregelkreis 1 und ein Spannungsregelkreis 2. Über ein Stellglied 8, welches unmittelbar Bestandteil des Stromregelkreises 1 ist, stehen beide Regelkreise mit einem Antriebsstromkreis 11 in Wirkverbindung, welch letzterer eine Mehrzahl von zueinander parallelgeschalteten Antriebsgruppen 9 versorgt, von denen in Fig. 1 nur eine angedeutet ist.
Jede Antriebsgruppe umfasst mindestens einen Motor 10 (in der Darstellung nur einer angedeutet), und zwar beispielsweise einen mit wellenförmig gleichgerichtetem Wechselstrom gespeisten Gleichstrommotor, einen sogenannten Wellenstrommotor , sowie ein Strommessglied 3, beispielsweise in Form eines stark gegengekoppelten Spannungsverstärkers mit entsprechend genau definierter Verstärkung, der seine Eingangsspannung an einem Messwiderstand 3b mit Glättungskondensator 3a abgreift. Es können unter Umständen mehrere Motoren, die eine Antriebsgruppe bilden, an einem Strommessglied zusammengefasst sein.
Für das gesamte Antriebssystem ist ein gemeinsames Spannungsmessglied 4 vorgesehen, ebenfalls beispielsweise in Form eines stark gegengekoppelten Spannungsverstärkers, der über ein Glättungsglied mit Vorwiderstand 4b und Glättungskondensator 4a an den Antriebsstromkreis 11 parallel zu den Antriebsgruppen angeschlossen ist.
Für die vorgenannten Messglieder wie auch für die im folgenden zu besprechenden Regler sind als Spannungsverstärker übliche Operationsverstärker mit hohem Eingangswiderstand sowie mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang (Kennzeichnung der Eingänge durch - beziehungsweise + ) angenommen. Die entsprechende Polarität des Antriebsstromkreises 11 ist durch die Vorzeichen an den Ausgängen des Stellgliedes 8 angedeutet. Demgemäss liefert der Ausgang 3c des Strommessgliedes ein positives und der Ausgang 4c des Spannungsmessgliedes ein negatives Istwertsignal.
Der Ausgang 3c des Strommessgliedes ist ebenso wie die Ausgänge 3'c der Strommessglieder der nicht dargestellten weiteren Antriebsgruppen an je einen Eingang einer Grösstwert-Durchschalteinrichtung 12 angeschlossen, die aus einer entsprechenden Anzahl von bezüglich der Signalpolarität in Durchlassrichtung gepolten und mit ihren Kathoden parallel an den Ausgang der Durchschalteinrichtung angeschlossenen Dioden 12a besteht. Diese Schalteinrichtung wirkt nach Art einer ODER-Schaltung, wobei jeweils das dem Betrage nach grösste Eingangssignal die zugehörige Diode öffnet und alle übrigen Dioden sperrt.
Zum Stromregelkreis 1 gehört ferner ein Stromregler 5 mit Sollwerteingang 5a und Istwerteingang 5b. Ersterer ist an dem Ausgang eines Spannungsreglers 6, letzterer an denjenigen der Durchschalteinrichtung 12 angeschlossen. Der Stromregler weist einen über ein PI-Zeitglied 5c gegengekoppelten Spannungsverstärker Se auf, dessen nichtinvertierender Eingang mit Masse und dessen invertierender Eingang über nicht näher bezeichnete Summierwiderstände mit dem Sollwert eingang 5a und mit dem Istwerteingang 5b verbunden ist.
Die Summierwiderstände des Istwerteinganges bilden ausserdem mit einem zugehörigen Kondensator ein PI-Zeitglied 5d.
Der Spannungsregler 6 liefert an den Sollwerteingang 5a des Stromreglers ein Sollwertsignal von negativer Polarität, so dass sich am invertierenden Eingang des Verstärkers 5e in Verbindung mit der positiven Signalpolarität aus dem Istwert-Eingangskreis ein Regelabweichungssignal (Sollwert Istwertdifferenz) ergibt, welches bei Sollwertüberschuss negative Polarität aufweist und über den invertierenden Eingang des Verstärkers 5e am Eingang 8a des Stellgliedes 8 ein Stellsignal e von positiver Polarität liefert.
Das Stellglied umfasst einen Phasenschieber 8b und einen Thyristor-Gleichrichter 8c, die parallel von einem Wechselstromnetz 13 gespeist werden. Der Phasenschieber liefert an seinen mit a und a + Z bezeichneten, komplementären Ausgängen bei positiv ansteigendem Stellsignal e vom Wert z abnehmende Phasenwinkel für eine Anschnittsteuerung des Gleichrichters 8c.
Der Spannungsregler 6 weist ebenfalls einen Spannungsverstärker 6e auf, dessen Eingänge entsprechend wie beim Verstärker 5e des Stromreglers an Masse bzw. über Summierwiderstände an einen Sollwerteingang 6a und einen Istwerteingang 6b angeschlossen sind. Hier bilden die Summierwiderstände des Sollwert-Eingangskreises mit einem zugehörigen Kondensator ein PI-Zeitglied 6d. Über seinen Sollwerteingang ist der Spannungsregler 6 an einen Sollwertgeber 7 mit Gleichspannungsquelle 7a und Potentiometer 7b angeschlossen, welch letzteres in nicht näher dargestellter Weise in Abhängigkeit von eingegebenen Fahrbefehlen eingestellt wird und eine mit der Fahrstufe ansteigende Spannung positiver Polarität liefert, welche das Sollwertsignal darstellt.
Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung gemäss Fig. 1 ergibt sich wie folgt:
Zunächst wird ein vom Stillstand ausgehender Anfahrvorgang betrachtet. Nach entsprechendem Einstellen des Potentiometers 7b wird der Kondensator des PI-Zeitgliedes 6d im Spannungsregler 6 vom Entladezustand ausgehend aufgeladen, wodurch sich ein entsprechend langsamer Anstieg des Sollwertsignals am invertierenden Eingang des Verstärkers 6e ergibt. Bei zunächst noch nicht ausgesteuertem Stellglied 8 ergibt sich am Ausgang des Verstärkers 6e ein entsprechend ansteigendes Sollwertsignal für den nachgeordneten Stromregler 5. Das PI-Zeitglied 6c bewirkt mit seiner Integralkomponente ebenfalls eine Verlangsamung des Anstiegs des Sollwertsignals für den Stromregler.
Die Integralwirkung des Gliedes 6c, welches für sich eine PD-Übergangsfunktion besitzt, ergibt sich in üblicher Weise aus der Anordnung im Gegenkopplungszweig des Verstärkers 6e. Entsprechendes gilt auch für das Zeitglied 5c des Stromreglers. Insgesamt ergibt sich - auch das Istwertsignal am Eingang Sb des Stromreglers sei zunächst noch Null - ein langsamer Anstieg des Stellsignals e am Eingang 8a des Stellgliedes. Der nun entsprechend eintretende Spannungsanstieg am Antriebsstrom kreis 11 und der entsprechende Stromanstieg in den zunächst noch stillstehenden Motoren leitet den Beginn des eigentlichen Anfahrvorganges ein.
Die Rückmeldung der Spannung und Strom-Istwertsignale an die beiden Regler hat dann einen kontinuierlichen Anstieg von Spannung und Strom mit einer sich aus den Verstärkungsfaktoren und Zeitkomponenten ergebenden Geschwindigkeit zur Folge. Die mit der Motordrehzahl ansteigende gegenelektromotorische Spannung an den Motoren bewirkt in diesem Verlauf eine Verlangsamung des Stromanstieges. Gegebenenfalls kann durch Sättigungsaussteuerung der differenzbildenden Verstärker in den Reglern oder auch mittels besonders eingefügter Sättigungselemente, beispielsweise Verstärker mit entsprechend geringer Gegenkopplung, für eine Linearisierung des Spannungs- bzw.
Stromanstiegs bis zum Erreichen der Sollwerte gesorgt werden. Mit Annäherung an diese Sollwerte, wie sie sich aus der Einstellung des Potentiometers 7b ergeben, erfolgt der Übergang zu einem stationären Regel- und Fahrzustand.
Als nächstes wird das Verhalten der Regeleinrichtung im Falle beginnenden Schleuderns der von den Motoren angetriebenen Rädern betrachtet. Hierbei macht sich mit der plötzlichen Drehbeschleunigung der mit den schleudernden Rädern verbundenen Motoren ein entsprechend rascher Spannungsanstieg am Messglied 4 und ein Stromabfall am Messglied 3 gemäss der Motorcharakteristik bemerkbar.
Auf diese Änderung der Regelgrösse, die dem Spannungsregler 6 über den Istwerteingang 6b unverzögert zugeleitet wird, ergibt sich als Reaktion - behaftet nur mit einer Verzögerung infolge der Zeitglieder 6c und 5c- eine Verminderung des Stellsignals e am Eingang des Stellgliedes 8 und damit eine korrigierende Spannungsabsenkung am Antriebsstromkreis 11. Damit wird gleichzeitig der Antriebsstrom weiter herabgesetzt, so dass sich leicht ein neuer Gleichgewichtszustand in der Kraftübertragung zwischen Rad und Schiene einstellen kann. Infolge der zusätzlichen Integralkomponente gemäss Zeitglied 5d im Istwert-Eingangskreis des Stromreglers setzt dessen gegensinnige, d. h. strom erhöhende Reaktion erst später ein, so dass die Wiedereinstellung einer stabilen Kraftübertragung zwischen Schiene und Rad zunächst nicht behindert wird.
Erst in einer vergleichsweise späten Phase des Regelvorganges kann sodann die Wirkung des Stromreglers überwiegen und wieder zu einem dann erwünschten Stromanstieg führen.
Infolge der Mehrfach-Stromerfassung über die Durchschalteinrichtung 12 wird gleichzeitig erreicht, dass jeweils die Antriebsgruppe mit den kritischsten Kraftübertragungsverhältnissen erfasst und somit die jeweils stärkste Schleuderneigung ausgeglichen wird.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 entspricht das Antriebssystem mit einer dargestellten Antriebsgruppe 109 und einem Spannungsmessglied 104, wiederum mit Glättungskondensator 104a und Vorwiderstand 104b, der Ausführung nach Fig. 1. Dies gilt auch für den in der Antriebsgruppe dargestellten Motor 110 mit Hauptschlusswicklung 110a und fremderregter Wicklung 1 10b sowie Strommessglied 103, wiederum mit Messwiderstand 103b im Hauptstromkreis des Motors und Glättungskondensator 103a.
Die Anordnung der invertierenden bzw. nichtinvertierenden Eingänge der die Messglieder bildenden Spannungsverstärker in bezug auf die Polung des Antriebsstromkreises 111 ist jedoch wegen der vertauschten Anordnung der beiden Regelkreise, nämlich hier des Spannungsregelkreises 102 mit Stellglied 108 und des Stromregelkreises 101 mit Sollwertgeber 107, umgekehrt wie bei der Anordnung gemäss Fig. 1.
Der Spannungsregelkreis 102 greift mit dem Stellsignal e am Ausgang seines Reglers, nämlich eines Spannungsreglers 106, unmittelbar am Eingang 108a des Stellgliedes 108 an, welches entsprechend zu der Ausführung nach Fig. 1 aufgebaut und an ein Wechselstromnetz 113 angeschlossen ist.
Der an den Ausgang des Spannungsmessgliedes 104 angeschlossene Istwerteingang 106b des Spannungsreglers führt ohne Zeitglied über einen Summierwiderstand an den invertierenden Eingang eines entsprechend wie bei der vorangehenden Ausführung vorgesehenen Spannungsverstärkers, der zur Stabilisierung mit einer Gegenkopplung über ein PI Zeitglied 106c versehen ist. Damit ist die Reaktion des Spannungsreglers auf eintretende Spannungsschwankungen im Antriebsstromkreis nur mit einer vergleichsweise geringen Verzögerung infolge des entsprechend bemessenen Zeitgliedes 106c behaftet. Hierdurch wird bei beginnendem Schleudern der eintretende Spannungsanstieg unter Stromabsenkung in den Antriebsmotoren rasch ausgeregelt und die sofortige Stabilisierung der Kraftübertragung zwischen Rad und Schiene begünstigt.
Ferner kann bei dieser Ausführungsform die Reaktion des Stromregelkreises ohne Beeinflussung des Istwert-Eingangskreises des Spannungsreglers in einem Masse verzögert werden, welches die hinsichtlich der Schleudertendenz ungünstige Wirkung des Stromregelkreises ausreichend herabsetzt. Hierzu weist der mit seinem Ausgang an den Sollwerteingang 106a des Spannungsreglers angeschlossene Stromregler 105 ausser einem gegenkoppelnden Zeitglied 105c mit PI-Wirkung ein weiteres PI-Zeitglied 105e in seinem Istwert-Eingangskreis 105b auf. Dieser ist im übrigen wieder entsprechend zu der Ausführung nach Fig. 1 über eine Grösstwert-Durchschalteinrichtung 112 mit Dioden 1 12a an die Strommessglieder des Antriebssystems angeschlossen.
Die Durchschalteinrichtung leitet auch hier das jeweils in einer vorgegebenen Richtung dem Betrage nach grösste Motorstrom-Istwertsignal dem Stromregler 105 zu. Weiter ist hier ein zusätzlicher Motorstrom-Istwertausgang A mit vorgeschaltetem Invertierverstärker 1 12b vorgesehen. Dieser Ausgang dient in noch zu erläuternder Weise der Kopplung mit der Regeleinrichtung einer anderen Lok in Doppeltraktion. Dem gleichen Zweck dient ein Fremd-Sollwerteingang B, an den der Sollwerteingang 105a des Stromreglers 105 über einen Umschalter im Austausch gegen den Ausgang des Sollwertgebers 107 angeschlossen werden kann.
Im Einzelbetrieb ist der Sollwerteingang 105a des Stromreglers über den vorgenannten Umschalter an den Abgriff eines Potentiometers 107b des Sollwertgebers 107 angeschlossen, dessen Gleichspannungsquelle 107a gemäss der jeweiligen Abgriffstellung des Potentiometers den für den Fahrbefehl massgeblichen Motorstrom-Sollwert hinsichtlich seines Endwertes bestimmt. Der langsame Anstieg des jeweils wirksamen Augenblicks-Sollwertes wird durch eine Reihe von Zeitgliedern mit Integralkomponente bestimmt, nämlich - abgesehen von den bereits erwähnten PI-Zeitgliedern 105c und 106c in den Gegenkopplungszweigen der Spannungsverstärker des Strom- und Spannungsreglers durch je ein weiteres Zeitglied 105d bzw. 106d im Sollwert Eingangskreis des Stromreglers und des Spannungsreglers.
Insgesamt sind also im Beispielsfall fünf derartige Zeitglieder vorgesehen, nämlich die Glieder 105c, 105d, 105e, 106c und 106d, von denen lediglich das Glied 106c eine verzögernde Wirkung auch auf den Istwert-Eingangskreis des Spannungsreglers hat. Das Glied 105e wirkt ausschliesslich auf den Istwert-Eingangskreis des Stromreglers und das Glied 105d lediglich auf den Sollwert-Eingangskreis des Stromreglers.
Durch entsprechende Bemessung der beiden letztgenannten Zeitglieder können also die Hochlaufgeschwindigkeit des Sollwertes, und zwar beide Regelkreise, einerseits sowie die Ansprechverzögerung des Stromregelkreises anderseits unabhängig von der Ansprechgeschwindigkeit des Spannungsregelkreises eingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich in vielen Fällen eine weitgehende Optimierung des Anfahr- und Regelverhaltens des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Schleu derneigung herbeiführen. Falls hierbei - etwa im Interesse eines ruhigeren Ablaufes auch des Spannungsregelvorganges - erwünscht ist, auch den Istwert-Eingangskreis des Spannungsreglers mit einer zusätzlichen Integralkomponente zu versehen, so kann dies durch Einfügung eines entsprechenden Gliedes in den Istwerteingang 106b erreicht werden.
Es empfiehlt sich aber im allgemeinen, die Zeitkonstante einer solchen Integralkomponente der Übertragungsfunktion zwischen dem Istwerteingang und dem Ausgang des Spannungsreglers geringer als die entsprechende Zeitkonstante des Sollwert-Eingangskreises zu bemessen.
Für eine Doppeltraktion gemäss Fig. 3 sind für beide gekoppelten Loks Regeleinrichtungen gemäss Fig. 2 vorgesehen, nämlich die Regeleinrichtung I einer führenden und die Regeleinrichtung II einer geführten Lok. Die hauptsächlichen, bereits anhand von Fig. 2 erläuterten Schaltungsgruppen sind in Fig. 3 vereinfacht schematisch angedeutet und für die Regeleinrichtung I mit den gleichen, für die Regeleinrichtung II mit entsprechenden, jedoch apostrophierten Bezugszeichen versehen. Bei dem dargestellten Schaltzustand für die Doppeltraktion ist der Sollwerteingang 105a des Stromreglers der führenden Regeleinrichtung I wie im Einzelbetrieb über den zugehörigen Umschalter an den Ausgang des Sollwertgebers 107 angeschlossen, während der Sollwerteingang 105'a des Stromreglers der geführten Regeleinrichtung II auf den Fremd-Sollwerteingang B' umgeschaltet ist.
Letzterer ist mit dem Motorstrom-Istwertausgang A der führenden Regeleinrichtung I verbunden, so dass der geführten Regeleinrichtung als Sollwert für ihren Strom- und Spannungsregelkreis ein Motorstrom-Istwert der führenden Regeleinrichtung eingegeben wird. Während also die führende Regeleinrichtung gemäss den eingegebenen Fahrbefehlen willkürlich gesteuert wird, folgt die geführte Regeleinrichtung beim Anfahren wie auch bei den sonstigen Übergängen zwischen den verschiedenen eingesteuerten Fahrzuständen dem Istzustand des führenden Systems. Dagegen arbeitet die geführte Regeleinrichtung hinsichtlich der Reaktion auf Regelabweichungen, insbesondere auf einsetzendes Schleudern, im wesentlichen unabhängig von der Kopplung wie im Einzelbetrieb, so dass also beginnendes Schleudern in der vorstehend erläuterten Weise abgefangen wird.
Damit lassen sich die angestrebten Vorteile auch bei Mehrfachtraktion verwirklichen.
Im dargestellten Beispielsfall führt der zusätzliche Motorstrom-Istwertausgang A gemäss der Schaltung nach Fig. 2 jeweils das ausgewählte Grösst-Istwertsignal der Antriebsgruppen. Gegebenenfalls kann jedoch der Ausgang A auch über eine andersartige Schaltung von den Ausgängen der Strommessglieder abgeleitet werden, nämlich insbesondere über eine mittelwertbildende Schaltung, so dass die geführte Regeleinrichtung nicht dem Grösstwert, sondern einem Durchschnittswert der verschiedenen Motorströme des führenden Systems folgt.