DD234989A3 - SLIDING CONTROL METHOD AXLE RAIL VEHICLE METHOD - Google Patents

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DD234989A3
DD234989A3 DD26126184A DD26126184A DD234989A3 DD 234989 A3 DD234989 A3 DD 234989A3 DD 26126184 A DD26126184 A DD 26126184A DD 26126184 A DD26126184 A DD 26126184A DD 234989 A3 DD234989 A3 DD 234989A3
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static friction
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DD26126184A
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Hartmut Suba
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Beimler Lokomotivbau
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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. FigurThe solution according to the invention is intended to maximize the efficiency of a rail traction vehicle while at the same time reducing the load bearing capacity of the wheel rail system. The invention is based on the technical object of developing a method for traction control of axle-driven rail vehicles, which enables the realization of a control circuit for continuously influencing the traction and braking forces in order to ensure a continuous tracking of the actual values with locally or temporally variable static friction values. This is achieved by processing the difference between the axle speed and the size corresponding to the linear speed of the railcar (or the difference between the maximum and minimum values of the speeds of the individual axles) so that one of the respective Static friction value dependent predetermined speed difference (Dh) adjusts a constancy of the instantaneous train or brake forces. In the case that Dh Dhsoll (predetermined speed difference), the tensile or braking force is reduced by a value proportional to the difference between the two values, for Dh Dhsoll increased accordingly. figure

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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).The invention relates to a method for slip control axle-driven rail traction vehicles, wherein prior to the occurrence of possible spin and sliding between the wheel and rail, the rail condition accordingly, a correction value is switched to the setpoint of the tensile or braking forces. The solution can be used on all vehicles where skidding and sliding operations can occur (eg also usable with antilock braking systems in motor vehicles).

Charakteristik bekannter LösungenCharacteristic of known solutions

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.So far, it is usually the skill of the driver to decide by appropriate setpoint specifications, the train or braking forces of the locomotive so that neither default by exceeding too high set values occur with the known disadvantages, nor by choosing too low setpoints the performance of Rail traction vehicle is not exhausted.

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.Furthermore, solutions are known which influence the setpoint values automatically and as a function of predetermined discrete slip values, in order to achieve an adaptation to the respectively present static friction value. DE-OS 2739567 describes a solution which reduces the actual values to predetermined discrete values as a function of three predefined discrete slip values. Solutions of this type have the disadvantage that the discrete slip values can be optimized only for a specific rail condition and that even for an influence on the tensile or braking forces is given only at the switching points.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The solution according to the invention should make it possible to avoid the disadvantages inherent in the prior art and to adapt the tensile or braking forces automatically to the respectively present static friction value in such a way that the total load is maintained. Range of static friction values Set optimum slip values between the axles with defined axle load differences. This is intended both to achieve maximum utilization of the performance of rail traction vehicles and to reduce the likelihood of overshoots.

Darlegung des Wesens der Erfindung 1Statement of the essence of the invention 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 werdenThe invention is based on the technical object of developing a method for traction control of axle-driven rail traction vehicles, which enable the realization of a control circuit for continuously influencing the tensile and braking forces in order to ensure continuous tracking of the actual values to locally or temporally variable static friction values, so that excess values of adhesion are exceeded Even with the use of relatively slow actuators are likely to be prevented

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 The proposed solution is based on the following known physical conditions: The maximum static friction value between wheel and rail results in a slip whose value is the greater, the smaller the absolute value of the maximum static friction value. If an actuator feeds a plurality of traction motors whose axes are assigned different axle loads, the limit of the transferable forces is characterized in that the slip of the least loaded axle is equal to the slip value which corresponds to the maximum static friction value. The slip of the most heavily loaded axle will be smaller, so that

zwischen diesen Achsen eine Drehzahldifferenz einstellt, ohne aaß eine dieser Drehzahlender linearensets a speed difference between these axes, without aaß one of these speeds of the linear

Geschwindigkeit des Schienentriebfahrzeuges entsprechen muß.Speed of the railcar must correspond.

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.Furthermore, it is known that in a vehicle that exerts tensile or braking forces when driving for the last axis or when braking for the first axis basically results in a load increase, so that the o.g. Condition of the axle load differences is fulfilled from the outset.

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 HaftreibunaswertesBased on this, the features of the invention are that the difference between the axis speed and the size corresponding to the linear speed of the railcar, or the difference between the maximum and minimum values of the speeds of the individual axes is processed so that in a Depending on the respective static friction value depending predetermined speed difference results in a constancy of the instantaneous tensile or braking forces. In the event that the speed difference is greater than the predetermined Drehiohldifferenz, the tensile or braking force is reduced by a value proportional to the difference between the two values. If the speed difference is smaller than the predetermined speed difference, however, this value becomes correspondingly higher. The dependence of the speed difference of the respective static friction value, the height of which is derived from the respective tensile or braking force corresponds to the o. G. physical conditions. This strategy ensures start-up and braking at the respective limit of static friction. For changes in the static friction value

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.The circuit arrangement for carrying out the method according to the invention consists in that adds to the sampled and recorded in a memory traction difference between the above the realizable static friction value tensile force setpoint and Zugkraftistwert means of a reference junction in a P-element with the factor K 1 evaluated amount of speed difference is and that the sum subtracted on the one hand again from the tensile force setpoint represents the governing tensile force for the tension regulator and on the other hand multiplied in a P-element with a factor K 2 <1 back to the memory and thus determines its other content.

Ausführungsbeispielembodiment

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 nn 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 Fson und dem Zugkraftistwert Fist abgetastet, in den Speicher 7 gespeichert und vom Zugkraftsollwert Fson Ί subtrahiert. Damit entspricht der maßgebende Zugkraftsollwert Fsoii2dem Zugkraftistwert FjSt, bei dem der Trigger 2 erstmalig Drehzahldifferenzen signalisierte. Der Trigger 2 ist für den weiteren Ablauf ohne Bedeutung.In the accompanying drawing, the circuit arrangement of a slip control device for influencing a tensile force setpoint according to the proposed method is explained in detail. The tensile force setpoint F 80 H 1 is a value above the realizable static friction value. Assuming that the action of the P-elements 4 and 5 does not exist, in a known manner, when a speed difference / Δπ / occurs, which is obtained from the individual values n 1 to n n by comparison 10 of the maximum and the minimum speed value via an absolute value generator 1 is collected and detected by a trigger 2, a timer 3 for a short time, the difference is constantly determined by the junction 11 between the tensile force desired value F so n and the Zugkraftistwert F is scanned, stored in the memory 7 and the tensile force desired value F so n Ί subtracted. Thus, the governing tensile force setpoint F thus corresponds to the actual tensile load value Fj St at which the trigger 2 for the first time signaled speed differences. Trigger 2 is irrelevant for the rest of the process.

Die erfindungsgemäße Lösung realisiert die Nachführung des Sollwertes FS0||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 FsonK 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 Uc, Fson K und FsoM2 nur dann konstant, wenn für die Drehzahldifferenz /Δπ/ ein bestimmter Wert vorliegt. Kleinere Drehzahldifferenzen führen zu einer Verringerung der Kondensatorspannung Uc und des korrigierenden Zugkraftsollwertes Fson κ und damit zur Erhöhung des realisierbaren Zugkraftsollwertes Fsoi|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 Fson2. Während sich in der Höhe der Kondensatorspannung Uc der jeweilige Mittelwert des Haftreibungswertes darstellt—je kleiner dieser Mittelwert ist, um so größer ist U0 — wird jeder Vergrößerung der Drehzahldifferenz unverzüglich durch Sollwertrücknahme entgegengewirktThe solution according to the invention realizes the tracking of the setpoint value F S0 || 2 , which is supplied to the draft regulator 6, by adding to the difference AF multiplied by the factor Ki of the P-member 5 speed difference / Δπ / . This sum, which represents the correcting tensile force setpoint F so n K , is also multiplied by the factor K 2 of the P-element 4 and controls via the resistor R the further course of the capacitor voltage U 0 of the capacitor 7 contained in the memory 7 (in addition to amplifier V) C. the value of the factor K 2 <1. thus, the values for U c, F are n K and F SOM2 only be constant if there is the difference in rotational speed / Δπ / a certain value. Smaller speed differences lead to a reduction of the capacitor voltage U c and the correcting tensile force setpoint F so n κ and thus to increase the realizable tensile force setpoint F soi | 2 , larger speed differences reduce this value. In the same sense, but without time delay, changes in the value / Δπ / act directly on the reference points 8; 9 to the realizable tensile force setpoint F so n 2 . While in the height of the capacitor voltage U c, the respective average value of the static friction value represents - the smaller this average, the greater U 0 - is counteracted any increase in the speed difference immediately by redemption

Für die o.g. Konstanz der Größen gilt die Beziehung For the o.g. Constancy of sizes is the relationship

Δ n soll= üc Δ n soll = ü c

Λ u « ApΛ 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.It follows that the mean value of the speed difference, which is controlled to, increases with decreasing static friction value. With appropriate choice of parameters, a broad agreement with the physical conditions of the static friction between wheel and rail is given.

Claims (1)

-1- 612 51-1- 612 51 Erfindungsanspruch:Invention claim: 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 (Fsoin) und Zugkraftistwert (Fist) 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 (FsonK), das ebenfalls als Führungsgröße für den realisierbaren Zugkraftsollwert (FS0|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.A method for slip control of axle-driven rail vehicles, wherein the slip control device supplies the traction controller on the occurrence of a signaled speed difference and the resulting slip of the wheel axles via a corrected tensile force setpoint the signal of a possible realizable tensile force setpoint by a magnitude generator for the difference between the maximum and the minimum value Rotational speeds of the individual wheel axles temporally limited signaled first-time speed differences on the tensile force difference, the initial condition realizable tensile force setpoint equal Zugkraftistwert is set, characterized in that the signalized over a speed difference time-limited size of a comparison point (11) formed difference between tensile force setpoint above the realizable static friction value ( F so i n ) and Zugkraftistwert (F is ) the input of a memory (7) is supplied, the output signal Zugkr aftdifferenz (AF) via a junction (8) with the output of a P-element (5) which multiplies the speed difference (/ Δη /) by a factor Ki, is connected, and that the signal of the corrected tension setpoint formed (F so n K ), which is also the reference variable for the realizable tensile force setpoint (F S0 | i2 ) is connected to the same input of the memory (7) via the output of a further P-element (4) which operates with a factor K2 <1 -, whereby the size of the traction differential acts as a slip control. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3608603A1 (en) * 1985-03-14 1986-09-18 Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo ELECTRIC VEHICLE CONTROL SYSTEM

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3608603A1 (en) * 1985-03-14 1986-09-18 Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo ELECTRIC VEHICLE CONTROL SYSTEM

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