CH630304A5 - Method and device for controlling the circumferential speed of a plurality of vehicle wheels - Google Patents
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- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
Description
Die Erfindung bezieht sich auch ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Verfahren und Einrichtungen dieser Art sind bekannt. The invention also relates to a method of the type specified in the preamble of claim 1 and to a device for carrying out the method. Methods and devices of this type are known.
Bekannte Gleitschutzeinrichtungen für Schienenfahrzeuge überwachen bei einem Bremsvorgang die an einem oder mehreren Fahrzeugrädern auftretende Verzögerung und lösen beim Überschreiten eines einstellbaren Schwellwertes die Bremse(n) des bzw. der überwachten Rades (Räder) für die Dauer des Gleitvorgangs. Die Öffnungszeiten der Bremse(n) wird von der Gleitschutzeinrichtung dadurch bestimmt, dass die zum Zeitpunkt der Schwellwertüberschreitung vorhandene, als elektrische Messgrösse vorliegende Fahrgeschwindigkeit bzw. Radumfangsgeschwindigkeit gespeichert und solange mit der fortlaufend weiter gemessenen Radumfangsgeschwindigkeit verglichen wird, bis das betreffende Rad den längs einer Verzögerungskurve reduzierten Speicherwert wieder erreicht hat. Damit ist gewährleistet, dass die Bremsleistung erst dann wieder eingesteuert wird, wenn sich das betreffende Rad wieder im Gleichlauf mit der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit oder innerhalb eines zulässigen Schlupfbereiches befindet. Aufgrund der dargelegten Funktionsweise werden derartige, seit einigen Jahren eingesetzte Gleitschutzeinrichtungen als «V-Speicher» bezeichnet. Known anti-skid devices for rail vehicles monitor the deceleration occurring on one or more vehicle wheels during a braking operation and release the brake (s) of the monitored wheel or wheels (wheels) for the duration of the sliding operation when an adjustable threshold value is exceeded. The opening times of the brake (s) are determined by the anti-skid device by storing the vehicle speed or wheel circumference speed available as an electrical measurement variable at the time the threshold value is exceeded and comparing it with the continuously measured wheel circumference speed until the wheel concerned along a deceleration curve reduced storage value. This ensures that the braking power is only activated again when the wheel in question is again in synchronization with the actual driving speed or within an allowable slip range. Because of the way it works, such anti-skid devices that have been in use for some years are referred to as “V-storage devices”.
Bei den vorgenannten V-Speicher-Gleitschutzeinrichtun- With the aforementioned V-memory anti-skid devices
gen ist es bekannt, die gemeinsame Führungsgrösse für mehrere, auf die einzelnen Räder eines Triebfahrzeugs oder Waggons einwirkende Gleitschutzregler von dem Maximal- ' wert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten des Triebfahrzeugs bzw. Waggons abzuleiten und bezogen auf diese Führungsgrösse einen bestimmten zur Übertragung der maximalen Leistung gewünschten optimalen Schlupf der Räder einzuregeln. Ähnliches gilt für Schleuderschutzregler, bei denen die vorzugebende Führungsgrösse von dem Minimalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten abgeleitet wird. It is known to derive the common reference variable for a plurality of anti-skid controllers acting on the individual wheels of a traction vehicle or wagon from the maximum value of all measured wheel speeds of the traction vehicle or wagon and, based on this reference variable, a specific optimum desired for transmitting the maximum power Adjust the wheel slip. The same applies to anti-skid control, in which the command variable to be specified is derived from the minimum value of all measured wheel speeds.
Es hat sich jedoch anhand zahlreicher im In- und Ausland durchgeführter Versuche gezeigt, dass die mit den letztgenannten Gleit-, oder Schleuderschutzreglern erzielten Ergebnisse unbefriedigend sind, da Räder jedes Triebfahrzeugs bzw. Waggons momentan nahezu gleiche Schierienzustände antreffen, mit der Folge, dass sämtliche Räder des Fahrzeugs das gleiche Schlupfverhalten zeigen. Dies führt wiederum dazu, dass die von der maximalen Radgeschwindigkeit abgeleitete Führungsgrösse keine Information der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit mehr darstellt und es damit an dem Bezugspunkt zur Einregelung des optimalen Schlupfes fehlt. However, it has been shown on the basis of numerous tests carried out at home and abroad that the results obtained with the latter anti-skid or anti-skid controllers are unsatisfactory, since the wheels of each locomotive or wagon currently encounter almost the same schierien states, with the result that all wheels show the same slip behavior of the vehicle. This in turn leads to the fact that the command variable derived from the maximum wheel speed no longer represents information about the actual driving speed and thus there is no reference point for regulating the optimal slip.
Die Aufgabe der Erfindimg besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dass auch dann, wenn sämtliche Räder des Fahrzeugs einen unzulässigen Schlupf annehmen, The object of the invention is to improve a method and a device of the type mentioned at the outset such that, even if all the wheels of the vehicle assume an impermissible slip,
eine auf die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit bezogene Einregelung eines optimalen, vorbestimmten Schlupfes möglich ist. an adjustment of an optimal, predetermined slip based on the actual driving speed is possible.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 (Verfahren) bzw. 2 (Einrichtung) gelöst. The object is achieved according to the invention by the characterizing part of claims 1 (method) and 2 (device).
Die erfindungsgemässe Lehre geht von der Erkenntnis aus, dass es für eine optimale Schlupfregelung von z.B. 0% Schlupf bis 10% Schlupf notwendig ist, jederzeit eine Information über die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit zur Verfügung zu haben. Da die Fahrgeschwindigkeitsermittlung stets über eine Messung der Umdrehungsgeschwindigkeit eines oder mehrerer, dem Schlupf unterworfener Fahrzeugräder erfolgt, mithin also beim Schlüpfen aller Fahrzeugräder die so ermittelte Fahrgeschwindigkeit falsch ist, wird erfindungsgemäss der unzulässige Schlupf des zuletzt schlüpfenden Rades so schnell wie möglich durch gezielte Gegenmassnah-men, wie z.B. impulsweises oder dauerndes Öffnen der Bremse des betreffenden Rades (Gleiten) bzw. Verringern der Antriebsleistung (Schleudern), beseitigt, um möglichst rasch die erforderliche Information über die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit wiederzugewinnen. Innerhalb des Zeitintervalls bis zur Wiederherstellung des zulässigen Schlupfzustandes (z.B. 0% bis 10% Schlupf) am zuletzt schlüpfenden Rad wird die Führungsgrösse künstlich vorgegeben, z.B. durch einen Kondensator, der die gemessene Fahrgeschwindigkeit laufend speichert und bei Auftreten eines unzulässigen Schlupfes an dem zugeordneten Rad über einen Widerstand entladen wird, wobei die Entladungskurve des Kondensators dem Verlauf der Fahrgeschwindigkeit des gebremsten Fahrzeugs (Gleiten) bzw. dem reziproken Verlauf der Fahrgeschwindigkeit des beschleunigten Fahrzeugs (Schleudern) entspricht. The teaching according to the invention is based on the knowledge that an optimal slip control of e.g. 0% slip to 10% slip is necessary to have information about the actual driving speed at all times. Since the driving speed is always determined by measuring the speed of rotation of one or more vehicle wheels subject to slippage, and thus the driving speed determined in this way is incorrect when all vehicle wheels slip, the inadmissible slip of the last slipping wheel is inventively eliminated as quickly as possible by means of targeted countermeasures , such as impulsive or permanent opening of the brake of the wheel in question (sliding) or reducing the drive power (skidding), eliminated in order to recover the required information about the actual driving speed as quickly as possible. The command variable is artificially specified within the time interval until the permissible slip state (e.g. 0% to 10% slip) is restored on the last slipping wheel, e.g. by a capacitor that continuously saves the measured vehicle speed and is discharged via a resistor when an impermissible slip occurs on the assigned wheel, the discharge curve of the capacitor being the course of the vehicle speed of the braked vehicle (sliding) or the reciprocal course of the vehicle speed of the accelerated Corresponds to the vehicle (skidding).
Falls innerhalb des erwähnten Zeitintervalls bis zur Wiederherstellung des zulässigen Schlupfzustandes am zuletzt schlüpfenden Rad ein anderes Rad als das zuletzt schlüpfende in den zulässigen Schlupfbereich zurückkehrt, so wird von diesem Rad die Führungsgrösse abgeleitet und die Ge-genmassnahme an dem zuletzt schlüpfenden Rad beendet. If a wheel other than the last slip wheel returns to the permissible slip range within the mentioned time interval until the permitted slip state is restored on the last slip wheel, the guide variable is derived from this wheel and the countermeasure on the last slip wheel is ended.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung näher erläutert. Es zeigt: The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment of a device. It shows:
Fig. 1 ein Zeitdiagramm des Verlaufs der Radumfangsgeschwindigkeiten bei einem schlupfgeregelten Fahrzeug Fig. 1 is a timing diagram of the course of the wheel circumferential speeds in a slip-controlled vehicle
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nach dem Stand der Technik vor und nach Ausgleiten des zuletzt schlüpfenden Rades; according to the state of the art before and after the last slipping wheel slides;
Fig. 2 ein Zeitdiagramm des Verlaufs der Radumfangsgeschwindigkeiten eines erfindungsgemäss geregelten Fahrzeugs vor und nach Ausgleiten des zuletzt schlüpfenden Rades, und 2 shows a time diagram of the course of the wheel circumferential speeds of a vehicle controlled according to the invention before and after the last slipping wheel slides, and
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung für ein vierrädriges Fahrzeug. Fig. 3 is a block diagram of a device for performing the method according to the invention for a four-wheel vehicle.
Bei dem Zeitdiagramm nach Fig. 1 sei angenommen, 1, assume
dass ein vierrädriges Fahrzeug ab dem Zeitpunkt t0 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 tx bis t4 einen unzulässigen Schlupf annehmen. Solange, wie noch eines der vier Räder 1 bis 4 keinen Schlupf zeigt, also bis zum Zeitpunkt entspricht der selektierte Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten vi bis v4 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. that a four-wheel vehicle is braked from time t0, which results in the case of a slip control according to the prior art, the rotational speed curves shown for each of the wheels 1 to 4. It is further assumed that the wheels 1 to 4 assume an impermissible slip at different times tx to t4. As long as one of the four wheels 1 to 4 does not show any slippage, i.e. up to the point in time the selected maximum value of all measured wheel speeds vi to v4 corresponds to the actual linear speed of the vehicle above ground (= driving speed) and can be used to derive a control variable that is correct for the driving speed the slip of the slipping wheels can be used. In the case of railway vehicles, the optimum slip to be regulated has been a slip of up to 10%, in which, in contrast to a 0% slip, a constant bleeding and re-bleeding of the brakes and thus a deterioration in the braking performance is avoided.
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 t4 immer stärker herabgeregelt wird. However, as soon as the last wheel, e.g. 4, begins to slip, the measured maximum value of the wheel speeds no longer corresponds to the actual driving speed, with the result that the reference variable derived therefrom is incorrect and the wheel slip is reduced more and more from time t4.
Das anhand von Fig. 2 veranschaulichte erfindungsge-mässe Verfahren sieht demgegenüber vor, dass das Auftreten eines unzulässig hohen Schlupfes zum Zeitpunkt t4 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, impulsweises 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 t4 bis t5 eingezeichnete birnenförmige Verlauf der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades 5. Als Kriterium zur Feststellung, dass das Rad 4 einen unzulässigen 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. The method according to the invention illustrated with reference to FIG. 2, on the other hand, provides that the occurrence of an inadmissibly high slip at time t4 is determined on the wheel 4 that slipped last from all wheels 1 to 4 and, depending on this determination, by means of targeted countermeasures, e.g. Reduction of the drive or braking power, pulse-wise or continuous sanding, etc., on the last slipping wheel, the inadmissible slip occurring there is eliminated as quickly as possible. This results in the pear-shaped course of the rotational speed of the wheel 5 shown in the time interval t4 to t5 in FIG. 2. An empirically determined deceleration of, for example, 2.5 m / s2 is used, which corresponds to a speed curve shown in broken lines in FIG. 2.
Das Zeitintervall AT = t5 — t4 wird als «Schlupfdauer , des letzten Rades» bezeichnet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat das Rad 4 zum Zeitpunkt t5 den schlupffreien Zustand bzw. einen zulässigen Schlupfzustand wiedergewonnen, mit der Folge, dass ab dem Zeitpunkt t5 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 AT, in welchem der gemessene Maximalwert aller Radgeschwindigkeiten nicht der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit entspricht, wird zur Vorgabe der Führungsgrösse für die Schlupfregelung die in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnete Kurve z.B. mit Hilfe des vorstehend bereits erwähnten Kondensators erzeugt. The time interval AT = t5 - t4 is referred to as the “slip duration of the last wheel”. As can be seen from FIG. 2, the wheel 4 has regained the slip-free state or a permissible slip state at the time t5, with the result that from the time t5 the measured maximum value of all wheel speeds - in the example considered, the rotational speed of the wheel 4 - corresponds to the actual driving speed again and thus the reference variable derived from this maximum value again ensures the desired optimal slip control. During the time interval AT, in which the measured maximum value of all wheel speeds does not correspond to the actual driving speed, the curve shown in dashed lines in FIG. 2 is used to specify the reference variable for the slip control, e.g. generated with the aid of the capacitor already mentioned above.
630304 630304
Falls während des Zeitintervalls AT 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. If during the time interval AT one of the other slipping wheels 1 to 3 e.g. As a result of improved roadway or rail conditions, the slip-free state or state of permissible slip is regained, the countermeasures initiated on wheel 4 are terminated immediately and the speed value of the slip-free wheel, which is then the maximum speed value, is used to derive the command variable.
Die in Fig. 3 veranschaulichte erfindungsgemässe Einrichtung dient zur Durchführung des anhand von Fig. 2 erläuterten Verfahren für eine optimale Gleitregelung und umfasst eine Reihe bekannter Teile, die nur kurz erläutert werden sollen. Hierzu zählen: Die Schlupfregler RI bis R4 für jeweils eines von vier Fahrzeugrädern; die mit jeweils einem der Räder 1 bis 4 gekoppelten Geschwindigkeitssen-soren Gl bis G4, welche elektrische, den betreffenden Umfangsgeschwindigkeiten der Räder 1 bis 4 entsprechende Ausgangssignale vllst bis v4ist führen; das mit den Ausgängen der Sensoren Gl bis G4 verbundene Glied F zum Ableiten der Führungsgrösse vso!1; die mit der Führungsgrösse vsolI sowie jeweils einem der Signale vlist bis v4ist gespeisten Vergleichsglieder Kl bis K4, deren Ausgänge die Fehlersignale Avi bis Av4 führen, welche den jeweils zugeordneten Reglern RI bis R4 zugeleitet werden; die von den Reglern RI bis R4 gesteuerten Stellglieder MV1 bis MV4, 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. The device according to the invention illustrated in FIG. 3 is used to carry out the method for optimal sliding control explained with reference to FIG. 2 and comprises a number of known parts which are only to be briefly explained. These include: The slip regulators RI to R4 for one of four vehicle wheels each; the speed sensors G1 to G4, each coupled to one of the wheels 1 to 4, which carry electrical output signals vllst to v4ist corresponding to the relevant peripheral speeds of the wheels 1 to 4; the element F connected to the outputs of the sensors G1 to G4 for deriving the command variable vso! 1; the comparison elements K1 to K4 fed with the command variable vsolI and one of the signals vlist to v4ist, the outputs of which carry the error signals Avi to Av4, which are fed to the respectively assigned controllers RI to R4; the actuators MV1 to MV4 controlled by the controllers RI to R4, which cause acceleration or deceleration on the vehicle wheels 1 to 4 forming the controlled system. The slip control loop described in this regard according to FIG. 3 corresponds to the prior art described at the beginning.
Erfindungsgemäss führen die Ausgänge der Vergleichsglieder Kl bis K4 auch zu einer Auswahlschaltung L, deren vier Ausgänge LI bis L4 zu jeweils einem Verknüpfungsglied VI bis V4, z.B. ODER-Gliedern, führen, welche zwischen jeweils einem der Regler RI bis R4 und dem zugeordneten Stellglied MV1 bis MV4 angeordnet sind. Die Verknüpfungsglieder VI bis V4 ermöglichen eine Ansteuerung der Stellglieder MV1 bis MV4 sowohl durch ein Ausgangssignal des zugeordneten Reglers RI bis R4 als auch durch ein Ausgangssignal der Auswahlschaltung L auf dem zugeordneten Ausgang LI bis L4. According to the invention, the outputs of the comparison elements K1 to K4 also lead to a selection circuit L, the four outputs LI to L4 of which each form a logic element VI to V4, e.g. OR gates, which are arranged between each of the controllers RI to R4 and the associated actuator MV1 to MV4. The logic elements VI to V4 enable control of the actuators MV1 to MV4 both by an output signal of the assigned controller RI to R4 and by an output signal of the selection circuit L on the assigned output LI to L4.
Die Auswahlschaltung L besitzt ferner einen Aktivierungseingang, der von dem Glied F zum Zeitpunkt t4 (Fig. 2) angesteuert wird, wenn der Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten vlist bis v4ist 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 Avi bis Av4 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 t5 gemäss Fig. 2). The selection circuit L also has an activation input which is controlled by the element F at the time t4 (FIG. 2) when the maximum value of all measured wheel speeds vlist to v4ist is below the above-mentioned slip criterion of e.g. 2.5 m / s2 has dropped. After activation, the selection circuit L determines which of the four vehicle wheels 1 to 4 slides or hurls last, i.e. which is the smallest of all error signals Avi to Av4. Depending on this determination, the selection circuit L applies a control signal to the actuator assigned to the last slipping wheel, whereupon this and only this actuator triggers suitable countermeasures on the last slipping wheel until the impermissible slip which has occurred on the last slipping wheel 4 is eliminated ( Time t5 according to FIG. 2).
Es versteht sich, dass die auf den Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten vlist bis v4ist bezogenen Ausführungen im vorstehenden bei Verwendung der Einrichtung nach Fig. 3 zur optimalen Schleuderregelung auf den Minimalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten zu beziehen sind. It goes without saying that the explanations relating to the maximum value of all measured wheel speeds vlist to v4ist are to be referred to the minimum value of all measured wheel speeds when using the device according to FIG. 3 for optimal spin control.
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. The exact circuit design of the selection circuit L is a question of professional action and therefore need not be explained in the context of the present invention.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |