DE102009005624A1

DE102009005624A1 - Verfahren zur Steuerung der Traktionskraft eines Antriebes

Info

Publication number: DE102009005624A1
Application number: DE200910005624
Authority: DE
Inventors: Heinrich Klima; Hubert Preisner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Traktionskraft eines Antriebes, die beim Anfahren auf ein Schienenfahrzeug einwirkt, auf das im Stillstand die Bremskraft einer Bremse wirkt. Es ist vorgesehen, dass zum Anfahren ein ansteigender Traktionskraftverlauf bestimmt wird, bei dem der Aufbau der Traktionskraft erst dann beginnt, wenn die Bremskraft Null oder nicht mehr erkennbar ist. Die Traktionskraft wird dann diesem Traktionskraftverlauf folgend gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Traktionskraft eines Antriebes, die beim Anfahren auf ein Schienenfahrzeug einwirkt, auf das im Stillstand die Bremskraft einer Bremse wirkt.
Beim Anfahren eines Schienenfahrzeuges wurden bisher gleichzeitig die Traktionskraft und die Bremskraft gesteuert. Dadurch sollte verhindert werden, dass das Schienenfahrzeug beim Anfahren an einer Steigungsstrecke zurückrollt. Es konnte dabei zu einem ruckartigen Anfahren kommen, das den Komfort für die Fahrgäste beeinträchtigte.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Steuerung der Bremskraft und die Steuerung der Traktionskraft aufeinander abzustimmen, um einerseits ein Zurückrollen zu vermeiden und andererseits den Komfort zu verbessern. Es wurde dabei aber nicht berücksichtigt, dass die Bremskraft und die Traktionskraft und insbesondere ein gleichzeitiges Einwirken dieser Kräfte die Stabilität der mechanischen Konstruktion des Schienenfahrzeuges beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Traktionskraft anzugeben, das beim Anfahren schädliche Einwirkungen auf die mechanische Stabilität des Schienenfahrzeuges vermeidet und das trotzdem, ohne dass es zu einem den Komfort der Fahrgäste beeinträchtigenden Ruck kommt, verhindert, dass das Schienenfahrzeug beim Anfahren an einer Steigungsstrecke merklich zurückrollt.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass zum Anfahren ein ansteigender Traktionskraftverlauf bestimmt wird, bei dem der Aufbau der Traktionskraft erst dann beginnt, wenn die Bremskraft Null oder nicht mehr erkennbar ist, und dass die Traktionskraft dann diesem Traktionskraftverlauf folgend gesteuert wird.
Damit wird der Vorteil erzielt, dass beim Anfahren die Bremskraft nicht der Antriebskraft entgegenwirkt, was zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Stabilität des Schienenfahrzeuges und auch zu einer Beeinträchtigung des Komforts der Fahrgäste durch ein ruckhaftes Anfahren führen würde. Mit dem bestimmten ansteigenden Traktionskraftverlauf wird vorteilhaft nach dem Lösen der Bremse und ohne Steuerung der Bremskraft sogar an einer Steigungsstrecke ein störendes Zurückrollen des Schienenfahrzeuges vermieden.
Beispielsweise wird zum Anfahren an einer Steigungsstrecke, wenn ein beginnendes Zurückrollen des Schienenfahrzeuges erkannt worden ist, die Traktionskraft so gesteuert, dass sie der Hangabtriebskraft entspricht, dass dann, wenn das Schienenfahrzeug nicht mehr zurückrollt, die Traktionskraft solange kontinuierlich verringert wird, bis sie den zum Anfahren bestimmten ansteigenden Traktionskraftverlauf erreicht und dass die Traktionskraft dann diesem Traktionskraftverlauf folgend gesteuert wird.
Damit wird der Vorteil erzielt, dass ein Zurückrollen des Schienenfahrzeuges mit der Traktionskraft genau kompensiert wird. Es ist also vorteilhaft sogar an einer Steigungsstrecke eine Steuerung der Bremskraft nicht erforderlich. Es kommt auch beim Anfahren an einer Steigungsstrecke weder zu schädlichen Einwirkungen auf die mechanische Stabilität des Schienenfahrzeuges noch zu einer Beeinträchtigung des Komforts der Fahrgäste durch einen Ruck, obwohl ein ungewolltes Zurückrollen des Schienenfahrzeuges verhindert wird.
Beispielsweise erfolgt die Steuerung ausschließlich durch eine Vorrichtung zur Antriebssteuerung. Eine Vorrichtung zur Bremssteuerung wird also beim Anfahren nicht benutzt. Damit wird der Vorteil erzielt, dass keine übergeordnete Steuerfunktion notwendig ist, die Wechselwirkungen zwischen der An triebssteuerung und der Bremssteuerung überwacht. Darüber hinaus wird der Vorteil erzielt, dass bei einem Schienenfahrzeug, das mehrere Antriebsvorrichtungen hat, jede dieser Antriebsvorrichtungen, ohne dass eine Koordination erforderlich ist, gesteuert werden kann.
Beispielsweise wird die Traktionskraft in Abhängigkeit von der messbaren Drehzahl des Antriebes gesteuert. Die Drehzahl des Antriebes gibt einen Hinweis auf die momentanen Fahreigenschaften, insbesondere auf die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges, die außer durch den Antrieb auch durch den Streckenverlauf, wie Steigung oder Gefälle, bestimmt sind.
Ergänzend kann auch eine Vorrichtung zum Erkennen der Fahrtrichtung vorhanden sein, sofern ein Drehzahlmesser nicht ohnehin auch die Drehrichtung erkennt.
Beispielsweise wird die Traktionskraft durch Steuerung des Motordrehmomentes des Antriebes gesteuert. Das Drehmoment ist in bekannter Weise einfach zu steuern.
Zur Steuerung werden beispielsweise PI-Regler und/oder Zweipunktregler verwendet. Diese als solche bekannten Regler sind besonders gut und zuverlässig einsetzbar.
Mit dem Verfahren zur Steuerung der Traktionskraft eines Antriebes nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass Belastungen der mechanischen Konstruktion des Schienenfahrzeuges, die über einen längeren Zeitraum die Stabilität des Schienenfahrzeuges gefährden könnten, vermieden werden, ohne dass der Komfort für die Fahrgäste beeinträchtigt wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
In der Zeichnung zeigt jeweils für einen Anfahrvorgang
1 einen möglichen zeitlichen Verlauf der Drehzahl,
2 den durch die Steuerung bewirkten zeitlichen Verlauf der Traktionskraft und
3 den zeitlichen Verlauf der Bremskraft.
Die mit den Bezugszeichen 1 bis 6 bezeichneten aufeinander folgenden Zeitpunkte entsprechen sich in den 1, 2 und 3.
Vor dem Zeitpunkt 1 steht das Schienenfahrzeug, wobei in 1 die Drehzahl Null ist und in 2, weil der Antrieb ausgeschaltet ist, die Traktionskraft Null ist. In 3 ist eine Bremskraft gegeben, da die Haltebremse geschlossen ist.
Im Zeitpunkt 1 aktiviert der Fahrzeugführer den Antrieb und deaktiviert die Haltebremse. Die Bremskraft der pneumatischen Haltebremse verringert sich in 3 erst mit einer zeitlichen Verzögerung beginnend mit dem Zeitpunkt 2 und ist dann im Zeitpunkt 5 oder kurze Zeit vorher Null.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird ein ansteigender Traktionskraftverlauf bestimmt, der in 2 im Zeitpunkt 5 beginnt und als durchgezogene Linie dargestellt ist. Der Zeitpunkt 5 ist so gewählt, dass die Bremskraft (3) bis zum Zeitpunkt 5 bis auf Null gesunken sein muss. Alternativ kann durch einen Sensor die Bremskraft überwacht werden, so dass der Zeitpunkt 5 der Zeitpunkt ist, in dem die Bremskraft Null festgestellt wird.
Beim Anfahren auf einer ebenen Strecke oder auf einer Gefällstrecke wird die Traktionskraft so gesteuert, dass sie immer dem bestimmten Traktionskraftverlauf nach 2 folgt, der als durchgezogene Linie dargestellt ist. Dadurch bedingt steigt die Drehzahl in 1 ab dem Zeitpunkt 6 an.
Beim Anfahren an einer Steigungsstrecke soll verhindert werden, dass das Schienenfahrzeug zurückrollt. Ein solches Zurückrollen kann aus dem Verlauf der Drehzahl nach 1 entnommen werden, indem eine entgegen gesetzte Drehrichtung zwischen den Zeitpunkten 3 und 4 erkannt wird, die als gestrichelte Linie dargestellt ist. Als Alternative kann ein zusätzlicher Sensor zur Fahrtrichtungserkennung vorhanden sein. Wenn das Schienenfahrzeug im Zeitpunkt 3 zurückzurollen beginnt, weil eine Hangabtriebskraft einwirkt, wird die Traktionskraft so gesteuert, dass sie der Hangabtriebskraft entspricht. Dazu erfolgt in 2 beginnend mit dem Zeitpunkt 3 zunächst ein steiler Anstieg der Traktionskraft und zwar bis zum Zeitpunkt 4, in dem das Schienenfahrzeug nicht mehr zurückrollt. Danach wird die Traktionskraft so gesteuert, dass das Schienenfahrzeug an der Steigungsstrecke auch ohne Bremse nicht zurückrollt. Dazu reicht es aus, dass die Traktionskraft vom Zeitpunkt 4 an langsam verringert wird. Im Zeitpunkt 6 trifft dann der Verlauf der Traktionskraft, der nur das Zurückrollen an einer Steigungsstrecke verhindert und zwischen den Zeitpunkten 3 und 6 als gestrichelte Linie in 2 dargestellt ist, auf den zuvor bestimmten ansteigenden Traktionskraftverlauf, der als durchgezogene Linie dargestellt ist. Ab dem Zeitpunkt 6 wird dann die Traktionskraft so gesteuert, dass sie dem zum Anfahren bestimmten ansteigenden Traktionskraftverlauf nach 2 folgt.
Beim Anfahren an einer Steigungsstrecke ist ein Zurückrollen des Schienenfahrzeuges nicht möglich, solange vor dem Zeitpunkt 3 die Bremskraft nach 3 die Hangabtriebskraft noch nicht unterschritten hat. Erst wenn die Bremskraft nach 3 im Zeitpunkt 3 zum Halten des Fahrzeugs gegen die Hangabtriebskraft nicht mehr ausreichend ist, wird nach 2 eine Traktionskraft aufgebaut. Es wird so ein Zurückrollen vermieden und trotzdem wird der Komfort der Fahrgäste nicht beeinträchtigt und auch mechanische Einwirkungen auf das Schienenfahrzeug, die dessen Stabilität beeinträchtigen könnten, werden vermieden.

Claims

Verfahren zur Steuerung der Traktionskraft eines Antriebes, die beim Anfahren auf ein Schienenfahrzeug einwirkt, auf das im Stillstand die Bremskraft einer Bremse wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren ein ansteigender Traktionskraftverlauf bestimmt wird, bei dem der Aufbau der Traktionskraft erst dann beginnt, wenn die Bremskraft Null oder nicht mehr erkennbar ist, und dass die Traktionskraft dann diesem Traktionskraftverlauf folgend gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren an einer Steigungsstrecke, wenn ein beginnendes Zurückrollen des Schienenfahrzeuges erkannt worden ist, die Traktionskraft so gesteuert wird, dass sie der Hangabtriebskraft entspricht, dass dann, wenn das Schienenfahrzeug nicht mehr zurückrollt, die Traktionskraft solange kontinuierlich verringert wird, bis sie den zum Anfahren bestimmten ansteigenden Traktionskraftverlauf erreicht und dass die Traktionskraft dann diesem Traktionskraftverlauf folgend gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausschließlich durch eine Vorrichtung zur Antriebssteuerung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionskraft in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebes gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionskraft durch Steuerung des Motordrehmomentes des Antriebes gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung PI-Regler und/oder Zweipunktregler verwendet werden.