DD270820A3

DD270820A3 - Verfahren zur regelung der bremsintensitaet an schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DD270820A3
Application number: DD29986787A
Authority: DD
Inventors: Martin Heller; Alfred Jander
Original assignee: Berliner Bremsenwerk Veb
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1989-08-16
Also published as: DE3803639C2; DE3803639A1; CS4188A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Bremsintensitaet an Schienenfahrzeugen, bei denen technische Mittel konventioneller pneumatischer Bremsanlagen vorhanden sind und durch elektronische Mittel und elektropneumatische Stellglieder ergaenzt. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein fuer die stufenweise Umruestung von Schienenfahrzeugen auf elektronische Bremsausruestungen geeignetes und das Zusammenwirken von konventionellen und elektronisch gesteuerten Bremsen in einem Zug gewaehrleistendes Verfahren zur Regelung der Bremsintensitaet zu schaffen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein dem Fahrzeug uebermitteltes, der gewaehlten Stufe der Bremsintensitaet entsprechendes Signal ueber ein Uebertragungsglied in eine Fuehrungsgroesse zur staendigen Regelung der Bremsintensitaet umgewandelt wird. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Regelung des Bewegungszustandes de." Radsätze eines Schienenfahrzeuges beim Bremsen·

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung dos Bewegungszustandes der Radsätze eines Schienenfahrzeuges beim Bremsen, bei dem technische Mittel konventioneller pneumatischer Bremsanlagen vorhanden sind und durch elektronische Mittel und elektropneumatische Stellglieder ergänzt werden* Das Verfahren Iä3t sich auch dann anwenden, wenn beabsichtigt wird, einen übergang von pneumatischen zu Überwiegend elektronischen Bremssystemen so zu vollziehen, das die pneumatische Bremsanlage in der Anfangsphase nicht verändert wird und die elektronische Einrichtung in der Lage ist, mehr und mehr Funktionen der pneumatischen Geräte zu Übernehmen und dadurch allmählich deren Einsparung zu gestatten· Das Verfahren wird auf Reisezugwagen angewendet, wobei diese so zu Zügen zusammengestellt werden, daß die Zusammenarbeit der Bremsen, die das erfindungsgemäße Verfahren abarbeiten, mit älteren Bremsbauarten Über einen längeren Umstellungszeitraum gewährleistet ist·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Verfahren zum Regeln der Umfangsgeschwindigkeit der Räder von Schienenfahrzeugen, zum Beispiel duroh DE-PS 2 733 778 mit Verfahrensschritten zur Erzeugung einer FUhrungsgrö'ße für die Radgeschwindigkeit und Regelung derselben,; wobei das Ziel sowie erfindungsgemäße Besonderheiten der Regelung darauf gerichtet sind, daß ein unzulässiger Schlupf zwisohen Rad und Schiene nicht auftritt· Daraus ergibt sich zwangsläufig der Nachteil, daß diese Verfahren Informationen über die Art der beabsichtigten Bremsung nicht verarbeiten können und

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Überhaupt erst dann wirksam werden» wenn ein Biookieren der Radsätze unmittelbar bevorsteht· Dieser Nachteil hat einerseits zur Folge, daß die Steuerung der Bremsung durch konventionelle Druckluft-Steuerungstechnik vorzunehmen ist, wobei Information über den Ist-Bawegungszustand nicht verarbeitet werden, d« h'· es handelt sich nicht um eine Regelung· Andererseits sind die Aufwendungen fUr diese Steuerungsverfahren, insbesondere deshalb als nachteilig anzusehen,' weil die dazu erforderliche Einrichtung im wesentlichen doppelt am Schienenfahrzeug vorhanden ist, nämlich erstens die konventionellen Druckluft·* Steuergeräte und zweitens die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Regeln der Umfangsgeschwindigkeit mit ihren Druckluft-Stellgliedern· Drittens entsteht auch ein Nachteil für die Verfahrens-. schritte zur Schlupfregelung dadurch, daß die Ansprechempfindlichkeit aus Sicherheitsgründen auf die stärkste mögliche Verzögerung abgestimmt sein muß, so daß das Verfahren bei schwächeren Bremsungen unnötig unempfindlich arbeiten muß«,

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Regelung des Bewegungszustandes der Radsätze eines Schienenfahrzeuges, das eine ökonomisch günstige stufenweise Umrüstung der Fahrzeuge auf elektrische Bremsausrllstungen ermöglicht, indem es das Zusammenwirken von konventionellen und elektronisch gesteuerten Bremsen in einem Zug ermöglicht und das unter allen Bedingungen den optimalen Verlauf des Bremsvorganges gewährleistet, um eine Erhöhung der Sicherheit und eine Kostensenkung zu erreichend

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe Car Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Regelung des Bewegungszustandes der Radsätze eines Schienenfahrzeuges beim Bremsen

entsprechend der duroh den Lokomotivführer bzw· die Fahr- und Bremssteuerung gewählten Bremsstufe·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe daduroh gelöst«"¹ daß folgende Verfahrensschritte abgearbeitet werden)

1· Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges und Bildung eines Sollwertes der Radumfangsgeschwindigkeit jedes Raddatzes, der um einen zulässigen Sohlupf von der Fahrgeschwindigkeit abweicht, der in Abhängigkeit von einem der Bremsstufe entsprechenden, im Zug Übertragenen, vom Fahrzeug erfaßten und einem übertragungsglied zugeführten Signal berechnet wird«

2y Ermittlung eines Sollwertes für die Verzögerung jedes Radsatzes durch Bildung eines von dem der BremsBtu:'e entsprechenden Signal abhängigen Anteil von einem theoretische]. Maximalwert,

3# Ermittlung eines Sollwertes des Bremszylinderdruckes für die Bremszylinder jedes Radsatzes duroh Bildung eines von dem Signal abhängigen Anteils von einem zulässigen Höchstwert«'

4V Zuführung der Sollwerte als Führungsgröße zu einem Regler,

5· Regelung des Bremszylinderdruckes vorrangig vor der Radumfangsgesohwindigkeit und -verzögerung, solange deren Istwerte in einem unkritischen Bereich liegen ur.d demzufolge umgekahrt, wenn eine der Bewegungsgrößen sich in d*m kritischen Bereich nahe des Sollwertes begibt oder ihn überschreitet, wobei der Bremszylinderdruck gleich oder kleiner als der Sollwert ist·

Die Verfahrensschritte werden erfindungsgemäß mit einer Einrichtung auf dem Schienenfahrzeug abgearbeitet, die Tachometer an den Radsätzen, Meß- und Stellglieder für Drücke und einen Rechner enthält« wobei der Rechner einen Digitaleingang und einen Analogeingang mit vorgeschaltetem Druokmeßglied besitzt, mindestens einer der Eingänge mit einer Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung im Zug verbunden ist und die Vereinigung der Informationsmengen beider Eingänge

das der duroh den Lokomotivführer bzw·' die Fahr- und Bremsstouerung gewählten Bremsstufe entsprechende Signal enthält«

Das erfindungsgemäße Verfahren soll in folgendem an einem AusfUhrungsbeispiel näher erläutert werden· Dabei zeigen)

Figur 1: Allgemeines Ablauf schema der eritlndungsgemäßen Verfahrens-· schritte und ihre Zuordnung zu der erfindungsgemäßen Einrichtung und den Baugruppen der konventionellen Bremsauerüstung in einer ersten Variante

Figur 2» Dsgl· in einer zweiten Variante« die aus der ersten duroh

Einsparung konventioneller AusrUstungsteile durch Abarbeitung zusätzlicher Verfahrensschritte entstanden ist

Figur 3* Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung gemeinsam mit Baugruppen der konventionellen Bremsausrüstung aa einem viarachsigen Reisezugwagen

Figur 4t Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung an einem vierachsigen Reisezugwagen! wobei Elemente der konventionellen BremsausrUstung durch die Abarbeitung zusätzlicher Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens eingespart wurden·

Wie Figur 3 zeigt« sind an einem vierachsigen Reisezugwagen flir jede Achse Bremszylinder 9 vorhanden» die Über eine Scheibenbremse die Bremskraft erzeugen« Der Luftdruck in den Bremszylindern 9 wird duroh die Stellglieder 8 beeinflußt und duroh die Meßglieder 6 gemessen« welche wiederum« ebenso wie die den Radsätzen zugeordneten Tachometer mit den Reglern 5 verbunden sind* Die vier Regler 5 sind baulioh mit dem übertragungsglied 3 als ein Rechner vereinigt« dessen Analogeingang über ein Druokmeßglied 4 mit dem Steuerventil 2 verbunden ist« welches

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zur Erfassung des Signales A dient*· Dieses wird_t als Druoksenkung verschlüsselt, Über die Hauptluftleitung ΐ·1 im Zug Übertragen« Der Ablauf der Verfahrenssohritte ist an dieser Einrichtung z« B. wie folgt (Figur 1)i

Bei Notwendigkeit einer Bremsung wählt zunächst der Lokomotivführer die 6rforderliohe Bremsstufe aus, z. B. 50 % der Vollbremsung und verschlüsselt diese als Signal A duroh eine Senkung des Druckes in der Hauptluftleitung 1«1 um 90 kPa. Die Druoksenkung wird zu den Fahrzeuge des Zuges übertragen, dort duroh das Steuerventil 2 erfaßt υηύ in einen anderen Druck umgewandelt, der ebenfalls der Bremsstufe entspricht und als Signal B über ein Druckmeßglied h dem Analogeingang des Rechners zugeführt wird· Der Rechner arbeitet zunächst als Übertragungsglied 3, um aus dem Signal B Sollwerte für die Regelung zu errechnend Dazu werden ihm die Meßwerte der vier Tachometer 7 zugeführt, aus denen und den zeitlich zurückliegenden Meßwerten die tat" sächliche Fahrgeschwindigkeit berechnet wird· Weiterhin wird ein Maximalsohlupf aus einem konstanten und einem von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Summanden verwendet, um durch Bildung eines Anteils den zulässigen Schlupf zu berechnen« Der Anteil ist dabei vom Signal B abhängig und beträgt bei Vollbremsung 100 %_% bei 50 % Bremsung z« B. 75 f> usw« Durch Subtraktion von der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit entsteht der Sollwert der Radumfangsgesohwindigkeit· Als nächster Schritt wird der Sollwert der Verzögerung der Radsätze berechnet! Wenn ζ· Β*·' der theoretische Maximalwert 2 m/s beträgt,«dann lautet der Sollwert entsprechend dem Signal B (= 50 %) 1,5 m/s²^ (Eine direkte Proportionalität kann nicht bestehen, da auch bei 0 f> Bremsung noch Verzögerungen gemessen werden, z· B, duroh Meßfehler)· Es folgt die Berechnung des Sollwertes des Bremszylinderdruckes nach dem gleichen Prinzip, d, h. z. B. 100 % Bremsung e 380 kPa (U), 50 % s 210 kPa. Die drei Sollwerte werden nun als Führungsgröße C der Regelung verwendet'« Die Funktion des Reglers wird ebenfalls duroh den Rechner übernommen« Dabei ermittelt er zunächst die Istwerte der Radumfangsgeschwindigkeit duroh Auswertung der augenblicklichen und zurückliegenden Tachometermeßwerte· Danaoh ist zu entscheiden, welche der Größen vorrangig zu regeln istfi Den Vorrang erhalten die Bewegungsgrößen (Umfangsgesohwindigkeit und Verzögerung)^ sobald die Sollwerte erreicht werden oder eine schnelle Annäherung der Istwerte an diese erfolgt, der Bremszylinderdruck Jedoch geringer als der Sollwert ist, anderenfalls erfolgt eine Druckregelung« Die Funktion des Druckreglers ist dabei, sowohl duroh den Rechner mit seinen Stellgliedern 8 für den

Bremszylinderdruok als auch duroh das von der konventionollen Bremsauerlistung nooh vorhandenen Steuerventil 2 gegeben'? Gegenüber bekannten Verfahren ssur Regelung der Umfangsgeschwindigkeit oder Verzögerung der Radsätze entsteht der Vorteil der wesentlich gesteigerten Empfindlichkeit duroh die Verwendung ständig aktueller, dem Willen des Lokomotivführers entsprechender Sollwerte, wodurch einerseits eine größere Sohonung der gegen zu hohen Schlupf empfindlichen Sadlaufflachen erreioht,' andererseits aber auoh die gleichmäßige, zielsichere und ruckfreie Bremsung unterstutzt wird· Bei Aupfall der elektrischen Einrichtung ist als weiterer Vorteil zu nennen, daß die Wirkung der konventionellen BremsausrUstung fortbesteht« Da das Verfahren bei Einführung weniger zusätzlicher Verfahrenssohritte und Stellglieder die Einsparung kostspieliger Teile der konventionellen

BremsausrUstung gestattet, wird im folgenden eine weitere Variante dor Erfindung beschrieben (Figur 2, 4)·

Die Einrichtung (Figur 4) unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen (Figur 3) durch den Wegfall des Steuerventils 2, an deinen Stelle zwei Stellglieder 10, 11 vorhanden sind, die den Druck in der Hauptluftleitung 1'«1 und dem Vorratsluftbehälter R beeinflussen· An letzterem ist dazu auoh ein Druckmeßglied 12 vorhanden, während an der Hauptluftleitung 1,1 das mit dem Analogeingang des Rechners verbundene Druckmeßglied 4 angeordnet ist« Neben der Hauptluftleitung \ϊΛ ist weiterhin eine Datenleitung 1^r«-2 Bestandteil der Einrichtung 1 ζ ir durchgehenden Signalübertragung im Zug und als solche mit dem Rechner verbund en ν Schließlich ist ein weiteres Stellglied 13 zur Ein- und Ausschaltung der Magnetschienenbremse vorhanden, das ein Druck- und ein elektrisches Signal ausgibt« Die Abarbeitung der Verfahrensschritte ist an dieser Einrichtung z« Bv wie folgt (Figur 2): Das Signal A wird von zentraler Stelle im Zug sowohl als Drucksenkung in der Hauptluftleitung 1».1 als auch digital kodiert über die Druckleitung 1*2 zu den Fahrzeugen übertragen, wobei das Drucksignal bei Ausfall der elektrischen übertragung sowie für die Fahrzeuge Bedeutung hat, an denen die Einrichtung nach Figur 4 nicht vorhanden ist« Aut Fahrzeug (Figur 4) wird das Signal A sowohl digital als auch über das Druckmeßglied 4 erfaßt und dem übertragungsglied 3 zugeführt«' Dabei wird eine Vereinigungsmenge der Informationen gebildet, in der das digital übertragene Signal aufgrund seiner Genauigkeit und Sohneiligkeit dominiert« Die Abarbeitung der weiteren Verfahrensschritte ist

dann wie bereits beschrieben, wobei folgende Besonderheiten auftreten! Zunächst wird dem überträfe. ^tjKglied 3 die Wahl der Bremsart - Güterzug-, Personenzug- oder Rapidbremse « zugeführt und bei der Berechnung der Sollwerte so berUoksichtigt, daß die Rapiibremse die schnellste und stärkste Bremsung bewirkt* Weiterhin ist für die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit ein Über die Datenleitung 1·2 vor einer zentralen Geschwindigkeitsmessung im Zug Übertragener Wert heranzuziehen, da es unrationeller und ungenauer ist, wenn jedes Fahrzeug aus seinen vier Tachometermeßwerten eine eigene Fahrgeschwindigkeit berechnet· Weiterhin wird ft», in Anspruch 3 genannte zusätzliche Verfahrensschritt so abgearbeitet

Dae Übertragungsglied erhält aus dem Signal A (sowohl aus dem Druokals auch aus dem digitalen Signal) die Information, ob eine Betriebs*· bremsung beginnt, verstärkt oder gelöst wird oder ob es sich um eine Not- oder Sohnellbremsung handelt und reagiert mit den zusätzlichen Stellgliedern 10, 11 und 13 folgendermaßen} Bei Beginn der Verstärkung einer Bremsung entnimmt das Stellglied 10 ' der Hauptluftleitung etwas Luft, um die Übertragung des Druokaignales im Zug zu beschleunigen¹· Bai einer Not·* öder Sohnellbremsung ist diese Entnahme besonders groß, gleichzeitig wird mit dem Stellglied 13 die Magnetschienenbremse eingeschaltet, wobei auoh die Fahrgeschwindigkeit ausgewertet wird und die Einschaltung nur bei höheren Geschwindigkeiten erfolgt«

Duroh das Stellglied 11 wird der Vorratsluftbehälter aufgefüllt, wenn der Pruok in der Hauptluftleitung 1,1 es zuläßt· Die genannten Operationen werden duroh entsprechende Berechnungen ausgelöst, die der Rechner neben seinen Aufgaben als übertragungsglied 3 und Regler 5 einschiebt« Die beschriebene Variante hat außer der vorteilhaften Wirkung auf den Bremsvorgang - sichere Regelung des gesamten Bewegungsablaufes beim Bremsen bei Überwachung der Beanspruchung der Radsätze - und dar Ein-* sparung komplizierter Druckluftgeräte noch den Vorteil, daß die elektrische Verbindung auch zur Sammlung von Informationen über die FunktionstUchtigkeit aller Anlagen im Zug verwendet werden kann*·' Die Bildung weiterer Varianten, bei denen die Hinrichtung Merkmale der beiden beschriebenen Varianten kombiniert, ist möglich¹··

Claims

Patentansprüche

1« Ermittlung der fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges und Bildung eines Sollwertes der Radumfangsgesohwindigkeit jedes Radsatzes, der um einen vom Signal (B) abhängigen sulässigen Schlupf von der Fahrgeschwindigkeit abweicht,

1; Verfahren zur Regelung des Bewegungszuatandee der Radsätze eines Schienenfahrzeuges beim Bremsen mit den Verfahrenssohritten

« Auswahl einer Bremsstufe an einer zentralen Stelle des Zuges und Kodierung als ein Signal (A),

- übertragung des Signales (A) mit einer Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung (1) im Zug,

• - Erfassung des Signales (A) und Zuführung als ein zweites Signal (B) zu einem übertragungsglied (3) an Schienenfahrzeug,

- Einstellung einer Bremskraft am Schienenfahrzeug,

gekennzeichnet daduroh, daß auf dem Schienenfahrzeug im Zug folgende Verfahrensschritte abgearbeitet werden»

2, Verfahren zur Regelung das Bewegungszustandes der Radsätze eines Schienenfahrzeuges nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß dem übertragungsglied (3) Informationen Über die Wahl der Bremsart (Güterzug·*, Personenzug- oder Kapidbremse) zugeführt we 'den und diese Informationen bei der Bildung der Führungsgröße (C) verwendet werden·

2. Ermittlung eine? Sollwertes für die Verzögerung jedes Radsatzes Quroh Bildung eines vom Signal (B) abhängigen Anteils von einem theoretischen Maximalwert,

3· Verfahren zur Regelung des Bewegungszustandes der Radsätze eines Schienenfahrzeuges nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß bei der Erfassung des Signalas (A) die in diesem Signal enthaltene Information, ob im Zug eine Betriebsbremsung beginnt oder eine Folgebremsstufe, eine Not- oder Schnellbremsung oder ein Lösevorgang eingeleitet wird dem Übertragungsglied (3) zugeführt wird und entsprechende Stelleingriffe in den Druck in der Hauptluft·* leitung (1·1) im Zug und einem Luftvorrat des Schienenfahrzeuges sowie die Ein- und Ausschaltung einer Magnetschienenbremse, soweit sie auf dem Schienenfahrzeug vorhanden ist, vorgenommen werden*

3· Ermittlung eines Sollwertes des Bremszylinderdruckes für die Bremszylinder (9) jedes Radsatzes durch Bildung eines vom Signal (B) abhängigen Anteils von einem zulässigen Höchstwert,

4· Zuführung der Sollwerte als Führungsgröße (C) zu einem Regler (5),

Regelung des Bremszylinderdruokes vorrangig vor der Radumfangsgeschwindigkeit und -verzögerung, solange deren Istwerte in einem unkritischen Bereich liegen·

4·· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit Tachometern an den Radsätzen, MeQ- und Stellgliedern für Drücke und einem Rechner, gekennzeichnet dadurch, daß der Rechner einen Digitaleingang und einen Analogeingang nit vorgeschaltetem Druckmeßglied (4) besitzt, wobei mindestens einer der Eingänge mit einer Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung (1) im Zug verbunden ist und die Vereinigung der Informationsmengen beider Eingänge das Signal (A) enthält·

Hierzu¹. JL-Seiten Zeichnungen