DD234989A3

DD234989A3 - Verfahren zur schlupfregelung achsgetriebner schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DD234989A3
Application number: DD26126184A
Authority: DD
Inventors: Hartmut Suba
Original assignee: Beimler Lokomotivbau
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1986-04-23

Abstract

Die erfindungsgemaesse Loesung soll eine maximale Ausschoepfung der Leistungsfaehigkeit eines Schienentriebfahrzeuges bei gleichzeitiger Verringerung der Belastbarkeit des Rad-Schienensystems ermoeglichen. Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schlupfregelung achsgetriebener Schienenfahrzeuge zu entwickeln, die die Realisierung eines Regelkreises zur kontinuierlichen Beeinflussung der Zug- und Bremskraefte ermoeglicht, um eine laufende Nachfuehrung der Istwerte bei oertlich bzw. zeitlich veraenderliche Haftreibungswerte sicherzustellen. Erreicht wird dies dadurch, dass die Differenz zwischen der Achsdrehzahl und der Groesse, die der linearen Geschwindigkeit des Schienentriebfahrzeuges entspricht (oder die Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der Drehzahlen der einzelnen Achsen), so verarbeitet wird, dass sich bei einer vom jeweiligen Haftreibungswert abhaengig vorgegebenen Drehzahldifferenz (Dh) eine Konstanz der augenblicklichen Zug- bzw. Bremskraefte einstellt. Im Falle, dass Dh Dhsoll (vorgegebene Drehzahldifferenz), wird die Zug- bzw. Bremskraft um einen der Differenz beider Werte proportionalen Wert reduziert, fuer Dh Dhsoll entsprechend erhoeht. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schlupfregelung achsgetriebener Schienentriebfahrzeuge, wobei vor dem Auftreten von möglichen Schleuder- und Gleitvorgängen zwischen Rad und Schiene, dem Schienenzustand entsprechend, eine Korrekturgröße zum Sollwert der Zug- bzw. Bremskräfte aufgeschaltet wird. Die Lösung ist bei allen Fahrzeugen einsetzbar, wo Schleuder- und Gleitvorgänge auftreten können (z. B. auch einsetzbar bei Antiblockiersystemen in Kraftfahrzeugen).

Charakteristik bekannter Lösungen

Bisher ist es meist der Geschicklichkeit des Fahrzeugführers überlassen, durch entsprechende Sollwertvorgaben die Zug- bzw. Bremskräfte des Triebfahrzeuges so zu bestimmen, daß weder durch die Vorgabe zu hoher Sollwerte Haftwertüberschreitungen mit den bekannten Nachteilen eintreten, noch durch die Wahl zu geringer Sollwerte das Leistungsvermögen des Schienentriebfahrzeuges nicht ausgeschöpft wird.

Weiterhin sind Lösungen bekannt, die die Sollwerte selbsttätig und abhängig von vorgegebenen diskreten Schlupfwerten beeinflussen, um eine Anpassung an den jeweils vorhandenen Haftreibungswert zu erreichen. Mit der DE-OS 2739567 wird eine Lösung beschrieben, die die Istwerte abhängig von drei vorgegebenen diskreten Schlupfwerten auf vorgegebene diskrete Werte herabsetzt. Lösungen dieser Art haben den Nachteil, daß die diskreten Schlupfwerte nur für einen konkreten Schienenzustand optimiert werden können und daß selbst dafür eine Einflußnahme auf die Zug- bzw. Bremskräfte nur an den Schaltpunkten gegeben ist.

Ziel der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung soll es ermöglichen, die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu vermeiden und die Zug- bzw. Bremskräfte selbsttätig an den jeweils vorhandenen Haftreibungswert so anzupassen, daß sich für das gesamte . Spektrum von Haftreibungswerten optimale Schlupfwerte zwischen den Achsen mit definierten Achslastunterschieden einstellen. Damit sollen sowohl eine maximale Ausschöpfung der Leistungsfähigkeit der Schienentriebfahrzeuge erreicht als auch die Wahrscheinlichkeit von Haftwertüberschreitungen reduziert werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung 1

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schlupfregelung achsgetriebener Schienentriebfahrzeuge zu entwickeln, die die Realisierung eines Regelkreises zur kontinuierlichen Beeinflussung der Zug- und Bremskräfte ermöglichen, um eine laufende Nachführung der Istwerte an örtlich bzw. zeitlich veränderliche Haftreibungswerte sicherzustellen, so daß Haftwertüberschreitungen auch bei Verwendung relativ langsamer Stellglieder mit großer Wahrscheinlichkeit verhindert werden

Die vorgeschlagene Lösung geht dabei von folgenden bekannten physikalischen Gegebenheiten aus: Der maximale Haftreibungswert zwischen Rad und Schiene ergibt sich bei einem Schlupf, dessen Wert um so größer ist, je geringer der Absolutwert des maximalen Haftreibungswertes ist. Speist ein Stellglied mehrere Fahrmotoren, deren Achsen jedoch unterschiedlichen Achslasten zugeordnet sind, so ist die Grenze der übertragbaren Kräfte dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupf der am wenigsten belasteten Achse gleich dem Schlupfwert ist, der dem maximalen Haftreibungswert entspricht. Der Schlupf der am ^ärksten belasteten Achse wird kleiner sein, so daß sich

zwischen diesen Achsen eine Drehzahldifferenz einstellt, ohne aaß eine dieser Drehzahlender linearen

Geschwindigkeit des Schienentriebfahrzeuges entsprechen muß.

Weiterhin ist bekannt, daß sich bei einem Fahrzeug, das Zug- oder Bremskräfte ausübt, beim Fahren für die letzte Achse bzw. beim Bremsen für die erste Achse grundsätzlich eine Auslasterhöhung ergibt, so daß die o.g. Voraussetzung der Achslastunterschiede von vornherein erfüllt ist.

Ausgehend davon bestehen die Merkmale der Erfindung darin, daß die Differenz zwischen der Achsdrehzahl und der Größe, die der linearen Geschwindigkeit des Schienentriebfahrzeuges entspricht, oder die Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der Drehzahlen der einzelnen Achsen so verarbeitet wird, daß sich bei einer vom jeweiligen Haftreibungswert abhängig vorgegebenen Drehzahldifferenz eine Konstanz der augenblicklichen Zug- bzw. Bremskräfte ergibt. Im Falle, daß die Drehzahldifferenz größer als die vorgegebene Drehiohldifferenz ist, wird die Zug- bzw. Bremskraft um einen der Differenz beider Werte proportionalen Wert reduziert. Ist die Drehzahldifferenz kleiner als die vorgegebene Drehzahldifferenz, wird dieser Wert jedoch entsprechend höher. Die Abhängigkeit der Drehzahldifferenz vom jeweiligen Haftreibungswert, dessen Höhe aus der jeweiligen Zug- bzw. Bremskraft abgeleitet wird, entspricht den o. g. physikalischen Gegebenheiten. Diese Strategie gewährleistet Anfahr- und Bremsvorgänge an der jeweiligen Haftreibungsgrenze. Bei Änderungen des Haftreibunaswertes

Die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin, daß zu der abgetasteten und in einem Speicher festgehaltenen Zugkraftdifferenz zwischen dem oberhalb des realisierbaren Haftreibungswertes befindlichen Zugkraftsollwert und dem Zugkraftistwert mittels einer Vergleichsstelle der in einem P-Glied mit dem Faktor K₁ bewertete Betrag der Drehzahldifferenz addiert wird und daß die Summe einerseits wiederum von dem Zugkraftsollwert subtrahiert den für den Zugkraftregler maßgebenden Zugkraftsollwert darstellt und andererseits in einem P-Glied mit einem Faktor K₂ < 1 multipliziert auf den Speicher zurückwirkt und so seinen weiteren Inhalt bestimmt.

Ausführungsbeispiel

In der zugehörigen Zeichnung wird die Schaltungsanordnung einer Schlupfregeleinrichtung für die Beeinflussung eines Zugkraftsollwertes gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren näher erläutert. Der Zugkraftsollwert F₈₀H₁ sei ein Wert oberhalb des realisierbaren Haftreibungswertes. Unter der Voraussetzung, die Einwirkung derP-Glieder4und 5 sei nicht vorhanden, wird in bekannter Art und Weise beim Auftreten einer Drehzahldifferenz /Δπ/, die aus den Einzelwerten n^ bis n_n durch Vergleich 10 des maximalen mit dem minimalen Drehzahlwert über einen Betragsbildner 1 gewonnen und von einem Trigger 2 festgestellt wird, über eine Zeitstufe 3 kurzzeitig die von der Vergleichsstelle 11 ständig ermittelte Differenz zwischen dem Zugkraftsollwert F_son und dem Zugkraftistwert F_ist abgetastet, in den Speicher 7 gespeichert und vom Zugkraftsollwert F_son _Ί subtrahiert. Damit entspricht der maßgebende Zugkraftsollwert F_soii2dem Zugkraftistwert Fj_St, bei dem der Trigger 2 erstmalig Drehzahldifferenzen signalisierte. Der Trigger 2 ist für den weiteren Ablauf ohne Bedeutung.

Die erfindungsgemäße Lösung realisiert die Nachführung des Sollwertes F_S0||₂, der dem Zugkraftregler 6 zugeführt wird, indem zu der Differenz AF die mit dem Faktor K-i des P-Gliedes 5 multiplizierte Drehzahldifferenz /Δπ/ addiert wird. Diese Summe, die den korrigierenden Zugkraftsollwert F_son_K darstellt, wird außerdem mit dem Faktor K₂ des P-Gliedes 4 multipliziert und steuert über den Widerstand R den weiteren Verlauf der Kondensatorspannung U₀ des im Speicher 7 (nebst Verstärker V) enthaltenen Kondensators C. Der Wert des Faktors K₂ ist < 1. Dadurch sind die Werte für U_c, F_son _K und F_soM2 nur dann konstant, wenn für die Drehzahldifferenz /Δπ/ ein bestimmter Wert vorliegt. Kleinere Drehzahldifferenzen führen zu einer Verringerung der Kondensatorspannung U_c und des korrigierenden Zugkraftsollwertes F_son κ und damit zur Erhöhung des realisierbaren Zugkraftsollwertes F_soi|₂, größere Drehzahldifferenzen reduzieren dagegen diesen Wert. Im gleichen Sinne, jedoch ohne Zeitverzögerung, wirken Änderungen des Wertes /Δπ/ auf direktem Wege über die Vergleichsstellen 8; 9 auf den realisierbaren Zugkraftsollwert F_son₂. Während sich in der Höhe der Kondensatorspannung U_c der jeweilige Mittelwert des Haftreibungswertes darstellt—je kleiner dieser Mittelwert ist, um so größer ist U₀ — wird jeder Vergrößerung der Drehzahldifferenz unverzüglich durch Sollwertrücknahme entgegengewirkt

Für die o.g. Konstanz der Größen gilt die Beziehung

^{Δ n} soll= ^üc

Λ u « Ap

Hieraus ergibt sich, daß der Mittelwert der Drehzahldifferenz, auf den geregelt wird, mit sinkendem Haftreibungswert steigt. Bei zweckmäßiger Wahl der Parameter ist eine weitgehende Übereinstimmung mit den physikalischen Gegebenheiten der Haftreibung zwischen Rad und Schiene gegeben.

Claims

-1- 612 51

Erfindungsanspruch:

Verfahren zur Schlupfregelung achsgetriebener Schienenfahrzeuge, wobei die Schlupfregeleinrichtung dem Zugkraftregler beim Auftreten einer signalisierten Drehzahldifferenz und dem daraus resultierenden Schlupf der Radachsen über einen korrigierten Zugkraftsollwert das Signal eines möglichen realisierbaren Zugkraftsollwertes zuführt, indem über einen Betragsbildner für die Differenz aus dem Maximal-und dem Minimalwert der Drehzahlen der einzelnen Radachsen zeitlich begrenzte signalisierte erstmalige Drehzahldifferenzen über die Zugkraftdifferenz, die Anfangsbedingung realisierbarer Zugkraftsollwert gleich Zugkraftistwert gesetzt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die über eine Drehzahldifferenz zeitlich begrenzt signalisierte Größe einer über eine Vergleichsstelle (11) gebildeten Differenz zwischen Zugkraftsollwert oberhalb des realisierbaren Haftreibungswertes (F_soi_n) und Zugkraftistwert (F_ist) dem Eingang eines Speichers (7) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal Zugkraftdifferenz (AF) über eine Vergleichsstelle (8) mit dem Ausgang eines P-Gliedes (5), das die Drehzahldifferenz (/Δη/) mit einem Faktor Ki multipliziert, in Verbindung steht, und daß das gebildete Signal des korrigierten Zugkraftsollwertes (F_son_K), das ebenfalls als Führungsgröße für den realisierbaren Zugkraftsollwert (F_S0|_i2) dient, über den Ausgang eines weiteren P-Gliedes (4), das mit einem Faktor K2 < 1 — arbeitet, mit dem gleichen Eingang des Speichers (7) in Verbindung steht, wodurch die Größe der Zugkraftdifferenz schlupfregelnd wirkt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung