DE10103636A1 - Drehzalgesteuerter Fahrantrieb - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlgesteuerten Fahrantrieb von Einrichtungen auf schwingfähigen Fahrbahnen insbesondere von Katzen auf schwingfähigen Krangerüsten oder Kranen auf schwingfähigen Kranbahnen, bestehend aus dem Fahrantrieb, der Fahrbahn und der Steuerung des Fahrantriebes bei dem die Drehzahl des Antriebes in der Weise gesteuert wird, dass die Schwingungsgeschwindigkeit und/oder die Schwingungsbeschleunigung der Fahrbahn kontinuierlich in Fahrtrichtung des Fahrzeuges ermittelt, und als Signal für die Steuerung an einen Rechner weitergegeben wird, der die ermittelte Schwingungsgeschwindigkeit der Fahrbahn von der vorgesehenen Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges abzieht und daraus der Steuerung des Antriebes eine Drehzahl für die korrigierte Sollgeschwindigkeit vorgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine drehzahlgesteuerten Fahrantrieb von Einrichtungen auf schwingfähigen Fahrbahnen entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo Fahrzeuge auf in Fahrtrichtung schwingfähigen Fahrbahnen verfahren, insbesondere von Katzen auf schwingfähigen Krangerüsten oder Kranen auf schwingfähigen Kranbahnen bei denen es auf Grund von hohen Beschleunigungs- und Verzögerungskräften und der daraus resultierenden Schwingungen der Fahrbahnen zu verminderter Haftreibung zwischen der Fahrbahn und den angetriebenen Rädern kommt, so dass ungünstige Fahreigenschaften entstehen.

Bei der Steuerung von drehzahlgesteuerten Fahrantrieben findet ein Vergleich von Ist- und Sollwert der Geschwindigkeit des Antriebes mit dem Ziel statt, den Istwert dem Sollwert anzugleichen. Die Geschwindigkeit ist als Sollwert vorgegeben. In der Darstellung zwischen Drehzahl und Geschwindigkeit ist die Beschleunigung bzw. die Verzögerung als Rampe mit konstantem Anstieg abgebildet V1(tx). Die auftretenden Beschleunigungskräfte wirken als Erreger auf die Fahrbahn und bringen diese zum Schwingen. Im Betrieb wechseln die Beschleunigungskräfte wesentlich schneller als die Schwingungen der Fahrbahn abklingen. Der Istwert der Geschwindigkeit des Fahrzeuges bezieht sich üblicher Weise auf die Fahrbahn des Fahrzeuges. Dabei überlagern sich die Bewegungen der Fahrbahn mit der Bewegung des Fahrzeuges und es finden sich die Schwingungen der Fahrbahnen in der Absolutgeschwindigkeit des Fahrzeuges oder der Katze wieder. Im ungünstigsten Fall führt das zur Addition der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Diese addierte Beschleunigung des Fahrzeuges kann bei kraftschlüssigen Fahrantrieben zum Verlust der Haftreibung zwischen den angetriebenen Rädern und der Fahrbahn führen.

Im Falle der Maschinenführer fährt auf dem Fahrzeug mit, wirken sich die aus den Schwingungen der Fahrbahn resultierenden Schwingungen in der Bewegung des Fahrzeuges ungünstig auf dessen Befinden aus. Dies gilt für form- als auch für kraftschlüssige Antriebe.

Um dem Problem entgegen zu wirken, sind verschiedene Lösungen bekannt.

Aus DE 42 12 782 A1 geht eine Vorrichtung zur Dämpfung der Schwingungen von Schienen hervor, bei der zwischen den Schienen und Rippenplatten, die auf Schwellen liegen, elastische Platten und elektromechanische Aktuatoren angeordnet sind. Mittels der Vorrichtung werden die senkrechten Schwingungen in den Schienen gedämpft. Bei dem zu veränderndem Problem handelt es sich allerdings um Schwingungen längs zur Fahrtrichtung.

Ein anderer Weg Schwingungen, die von der Fahrbahn auf das Schienenfahrzeug übertragen werden zu dämpfen, besteht darin Einrichtungen zum Dämpfen von Schwingungen am Schienenfahrzeug anzubringen. Eine derartige Lösung ist in DE 41 37 869 C2 für ein Schienenfahrzeug beschrieben, wobei hydraulische Zylinder und Kolben über mehrere Ventile so gesteuert werden, dass Schwingungen am Schienenfahrzeug weitestgehend vermieden werden. Beide Lösungen haben den Nachteil, dass aufwendige Einbauten am Fahrzeug oder an der Schiene vorgenommen werden müssen, was zumindest im Hinblick auf Kranfahrzeuge ein Problem darstellt, da eine Forderung bei Kranfahrzeugen darin besteht, diese Fahrzeuge mit geringem Gewicht auszuführen. Das trifft insbesondere für die Katzfahrzeuge zu, die sich auf Schienen bewegen, die von den Trägern gehalten werden. Weiterhin hat eine hohe Last des Fahrzeuges immer zur Folge, dass zusätzliche Energie für das Beschleunigen und Abbremsen aufgebracht wird, was zu einer Erhöhung der Betriebskosten führt. Beide Lösungen dienen auch nicht dazu Schwingungen in der Fahrbahn längs zur Fahrtrichtung zu dämpfen.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik mechanische Schwingungsdämpfer z. B. in form von Flüssigkeitsdämpfern oder nach dem Prinzip des Zweimassenschwingers bekannt, die die Schwingungen der Fahrbahn minimieren sollen. Diese Lösungen erfordern konstruktiven Aufwand, sind verschleißbehaftet und wartungsbedürftig.

Weitere Lösungen bei denen drehzahlgesteuerte Fahrantriebe von Fahrzeugen auf in Fahrtrichtung schwingfähigen Fahrbahnen, entsprechend der Schwingungsgeschwindigkeit der Fahrbahn geregelt werden, sind nicht bekannt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Steuerung eines Schienenfahrzeuges so zu verbessern, dass trotz schwingender Fahrbahn die aus der Addition der Bewegungen resultierenden Beschleunigungs- und Verzögerungsspitzen vermieden werden, sodass der Kraftschluss zwischen dem angetriebenen Rad und der Fahrbahn verbessert wird und die ungünstigen Auswirkungen der Fahrbahnschwingungen auf das Befinden des Maschinenführes durch den Wegfall der Schwingungen in der Bewegung des Fahrzeuges im absoluten Koordinatensystem vermieden werden ohne dass sich das Gewicht des Fahrzeuges oder der Fahrbahn durch zusätzliche Einbauten erhöht.

Dies Aufgabe wird durch einen drehzahlgesteuerten Fahrantrieb nach den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.

Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht einen drehzahlgesteuerten Fahrantrieb eines Schienenfahrzeuges, vorzugsweise von Katzen auf schwingfähigen Krangerüsten oder Kranen auf schwingfähigen Kranbahnen, bei dem die Schwinggeschwindigkeit oder die Schwingbeschleunigung der Fahrbahnen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges kontinuierlich mittels geeigneter Sensoren ermittelt wird. Die Sensoren (in Fig. 1 als Meßwertaufnehmer dargestellt) geben entsprechende Signale an die Steuerung weiter, die mittels Rechner die ermittelte Schwinggeschwindigkeit V2(tx) der Fahrbahn von der vorgesehenen Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges abzieht, und daraus ein Signal zur Drehzahlregelung des Fahrantriebes des Fahrzeuges gewinnt V1(tx) - V2(tx). Das auf diese Weise gewonnene Signal zur Drehzahlregelung des Antriebes korrigiert die Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges dermaßen, dass nicht die Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Fahrbahn, sondern die Absolutgeschwindigkeit des Fahrzeuges im Geschwindigkeits- Zeit Diagramm (Fig. 2) eine Rampe mit konstantem Anstieg ergibt. Somit wird durch die Subtraktion der Schwingungen der Fahrbahn auf die Geschwindigkeitskurve des Fahrzeuges im Geschwindigkeits-Zeit Diagramm ein korrigierter Sollwert geschaffen.

Der Antrieb wird nunmehr nach diesem Sollwert geregelt. Durch Subtraktion der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges mit der Schwinggeschwindigkeit der Fahrbahn ergibt sich in Absolutkoordinaten eine eine gleichmäßig beschleunigte oder verzögerte bzw. eine gleichförmige Bewegung des Fahrzeuges. Es kommt somit nicht zu den Beschleunigungs- b. z. w. Verzögerungsspitzen die sich ohne die Korrektur der Sollgeschwindigkeit durch die Addition der Geschwindigkeit relativ zur Fahrbahn mit der periodischen Schwinggeschwindigkeit der Fahrbahn ergeben. Somit wird das Laufverhalten des Fahrzeuges und das Kraftschlussverhalten zwischen angetriebenen Rad und Fahrbahn verbessert. Im folgenden soll die Erfindung am Beispiel einer Containerverladebrücke näher erläutert werden.

Die Containerverladebrücke ist mit einer Katze ausgerüstet, die Container auf den Schiff anschlägt, hebt, über Land verfährt und auf dem Land absetzt. Die Beladung erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Ein Beschleunigungsgeber ist an geeigneter Stelle fest mit dem Katzbahnträger verbunden. Die Messrichtung des Gebers stimmt mit der Fahrtrichtung der Katze überein. Die Messwerte des Gebers (Schwingungsbeschleunigung des Katzbahnträgers in Katzfahrtrichtung) werden in die Schwinggeschwindigkeit umgerechnet und die Sollgeschwindigkeit der Katze und der Schwinggeschwindigkeit korrigiert.

Claims (5)

1. Drehzahlgesteuerter Fahrantrieb von Einrichtungen auf schwingfähigen Fahrbahnen, insbesondere von Katzen auf schwingfähigen Krangerüsten oder Kranen auf schwingfähigen Kranbahnen, bestehend aus dem Fahrantrieb, der Fahrbahn und der Steuerung des Fahrantriebes, bei dem die Drehzahl des Antriebes in der Weise gesteuert wird, dass die Schwingungsgeschwindigkeit und/oder die Schwingungsbeschleunigung der Fahrbahn kontinuierlich in Fahrtrichtung des Fahrzeuges ermittelt und als Signal für die Steuerung an einen Rechner weitergegeben wird, der die ermittelte Schwingungsgeschwindigkeit der Fahrbahn von der vorgesehenen Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges abzieht und daraus der Steuerung des Antriebes eine Drehzahl für die korrigierte Sollgeschwindigkeit vorgibt.

2. Fahrantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinggeschwindigkeit der Fahrbahn in Fahrtrichtung der Fahrzeuges durch Sensoren ermittelt wird.

3. Fahrantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinggeschwindigkeit der Fahrbahn in Fahrtrichtung der Fahrzeuges rechnerisch aus den messtechnisch erfassbaren physikalischen Größen wie z. B. die Schwingbeschleunigung oder den Schwingungsausschlag der Fahrbahn ermittelt wird.

4. Fahrantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor an der Fahrbahn Beschleunigungsaufnehmer angeordnet sind.

5. Fahrantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsausschlag durch optische Systeme vorzugsweise durch Laser gemessen wird.