DE102019211939B4 - Method for determining a carriage speed of a carriage - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung einer Wagengeschwindigkeit (vWagen) eines Wagens mit den Schritten:- in einem ersten Betriebsmodus:- Erfassen einer Drehzahl mindestens eines Wagenelementes dessen Drehzahl direkt proportional mit der Drehzahl mindestens eines Rades des Wagens ist;- Bestimmen einer Radgeschwindigkeit (vOdo) aus der Drehzahl des mindestens einen Wagenelementes und einem Proportionalitätsfaktor; und- Bestimmen der Wagengeschwindigkeit (vWagen) aus der Radgeschwindigkeit (VOdo);- in einem zweiten Betriebsmodus:- Erfassen einer Beschleunigung (amess) des Wagens; und- Bestimmen der Wagengeschwindigkeit (vWagen) zumindest aus der Beschleunigung (amess); wobei- ein Wechseln vom ersten in den zweiten Betriebsmodus erfolgt, wenn zumindest eine Wechselbedingung erfüllt ist; undaufweisend einen weiteren Schritt:- Bestimmen einer Qualität der ermittelten Radgeschwindigkeit (vOdo), wobeidie Qualität als Kennwert unter Berücksichtigung eines Stroms und/oder einer Spannung einer Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, dem Rad ein Moment aufzuprägen, bestimmt wird, und wobeidie zumindest eine Wechselbedingung als Überschreiten oder Unterschreiten eines Grenzwertes durch den Kennwert erfüllt wird.Method for determining a carriage speed (v carriage) of a carriage with the steps: - in a first operating mode: - detecting a speed of at least one carriage element whose speed is directly proportional to the speed of at least one wheel of the carriage; - determining a wheel speed (vOdo) from the Speed of the at least one carriage element and a proportionality factor; and- determining the carriage speed (vcarriage) from the wheel speed (VOdo);- in a second operating mode:- detecting an acceleration (amess) of the carriage; and- determining the car speed (vcar) at least from the acceleration (amess); wherein- a change from the first to the second operating mode occurs when at least one change condition is met; and having a further step: - determining a quality of the determined wheel speed (vOdo), wherein the quality is determined as a characteristic value taking into account a current and / or a voltage of a device that is designed to impose a torque on the wheel, and wherein the at least one Alternating condition as exceeding or falling below a limit value is fulfilled by the characteristic value.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Wagengeschwindigkeit eines Wagens, und insbesondere ein Verfahren, um die Wagengeschwindigkeit eines Wagens eines Schienenfahrzeugs zu bestimmen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, ein Fahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining a carriage speed of a carriage, and in particular to a method for determining the carriage speed of a carriage of a rail vehicle. The invention further relates to a device, a vehicle and a computer program product for carrying out the method.
Eine genaue Kenntnis einer Position, einer Geschwindigkeit und einer Verzögerung oder Beschleunigung von Schienenfahrzeugen ist Grundlage für eine Vielzahl von Verbesserungsmöglichkeiten von betrieblichen Abläufen im Schienenfahrzeugverkehr.Precise knowledge of a position, a speed and a deceleration or acceleration of rail vehicles is the basis for a variety of possibilities for improving operational processes in rail vehicle traffic.
Jedoch sind gemessene Größen, die mit vertretbarem Aufwand direkt gemessen werden, zur Bestimmung der Position, der Geschwindigkeit und der Verzögerung oder Beschleunigung in vielen Fällen mit großen Messfehlern behaftet.However, measured variables that are measured directly with reasonable effort to determine the position, speed and deceleration or acceleration are in many cases subject to large measurement errors.
Bei einer Positionsermittlung mittels Satelliten, nämlich mittels eines globalen Satellitennavigationssystems (GNSS), wie etwa GPS, Galileo oder GLONASS, ist der wahren Position ein mittelwertfreies Messrauschen überlagert, deren Standardabweichung aus der Zahl von empfangenen Satelliten abzuschätzen ist. Bei einer schlechten Empfangslage kann sich die Genauigkeit jedoch drastisch verringern, oder der Empfang kann, beispielsweise in einem Tunnel, vollständig ausfallen.When determining a position using satellites, namely using a global satellite navigation system (GNSS), such as GPS, Galileo or GLONASS, the true position is superimposed on a mean-free measurement noise, the standard deviation of which can be estimated from the number of satellites received. However, if the reception situation is poor, the accuracy can be drastically reduced or reception can fail completely, for example in a tunnel.
Eine Positionsermittlung mittels Zugbeeinflussungssystemen ist im Allgemeinen nur punktuell oder abschnittsweise möglich, und ist somit nicht für eine kontinuierliche Auswertung geeignet.Position determination using train control systems is generally only possible at certain points or in sections and is therefore not suitable for continuous evaluation.
Ein Geschwindigkeitssignal aus dem sogenannten Gleitschutz, das entweder von einem Referenzradsatz zur Verfügung gestellt wird, oder über mehrere oder alle Radsätze, beispielsweise dynamisch gewichtet, ermittelt wird, weist das Problem auf, dass eine systematische Messungenauigkeit durch einen nicht genau bekannten Raddurchmesser, der sich über die Zeit, beispielsweise durch Abnutzung, langsam verändert, verursacht werden kann. Weitere Messungenauigkeiten können durch einen über eine Kraftübertragung beim Bremsen oder Beschleunigen erzeugten Schlupf des Radsatzes entstehen. Durch einen nicht angetriebenen und ungebremsten Radsatz, dem Vergleichs- oder Referenzradsatz, können zwar Messabweichungen durch den Schlupf minimiert werden, jedoch ist dies mit einem zusätzlichen Aufwand an Bauteilen und bei der Montage verbunden bzw. ist ein ungebremster Radsatz (z.B. aufgrund der Verringerung der Bremsleistung) nicht erwünscht.A speed signal from the so-called anti-skid, which is either provided by a reference wheel set, or is determined over several or all wheel sets, for example dynamically weighted, has the problem that a systematic measurement inaccuracy is caused by a wheel diameter that is not exactly known, which extends over can be caused by slow changes over time, for example due to wear and tear. Further measurement inaccuracies can arise from wheel set slip caused by power transmission during braking or acceleration. A non-driven and unbraked wheel set, the comparison or reference wheel set, can minimize measurement deviations due to slip, but this involves additional effort in terms of components and assembly or is an unbraked wheel set (e.g. due to the reduction in braking power ) not wanted.
Eine Erfassung einer Längsbeschleunigung ist zwar über Beschleunigungssensoren günstig möglich, jedoch muss die erfasste Längsbeschleunigung um einen Erdbeschleunigungsanteil kompensiert werden. Ferner können Beschleunigungssensoren eine Drift aufweisen, die aus Integration ermittelte Geschwindigkeiten und Wege erfahrungsgemäß stark verfälschen oder sogar unbrauchbar machen.Although it is possible to detect longitudinal acceleration inexpensively using acceleration sensors, the detected longitudinal acceleration must be compensated for by a gravitational acceleration component. Furthermore, acceleration sensors can exhibit a drift, which experience shows greatly distorts speeds and paths determined from integration or even makes them unusable.
Eine Brems- oder Beschleunigungskraft, die eine Geschwindigkeitsänderung des Wagens zur Folge hat, lässt sich näherungsweise aus Zustandsgrößen eines Antriebs oder einer Bremse ermitteln. Jedoch ergeben sich, beispielsweise aus Unkenntnis eines genauen Reibwerts zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag und eines genauen Kraftangriffspunkts oder auch der nichtidealen Kraftübertragung zwischen Rad und Schiene, Ungenauigkeiten bei der Ermittlung dieser Kräfte.A braking or acceleration force that results in a change in the speed of the car can be approximately determined from state variables of a drive or a brake. However, inaccuracies arise when determining these forces, for example due to ignorance of the exact coefficient of friction between the brake disc and the brake pad and the exact point of force application or the non-ideal power transmission between the wheel and the rail.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zur Bestimmung einer Wagengeschwindigkeit zu schaffen.The invention is therefore based on the object of creating an improved possibility for determining a carriage speed.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The task is solved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Als Wagen wird in diesem Dokument ein Bestandteil eines Zugs bezeichnet, der insbesondere mit anderen Wagen gekoppelt werden kann oder der gegenüber dem restlichen Zug Freiheitsgrade aufweist. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Waggon oder um einen Teil eines Triebzuges, der gelenkig mit einem anderen Teil gekoppelt ist, handeln. Demgegenüber kann jedoch auch ein separates Schienenfahrzeug, wie eine Lok, als Wagen bezeichnet werden.In this document, a wagon is a component of a train that can in particular be coupled to other wagons or that has degrees of freedom compared to the rest of the train. For example, this can be a wagon or part of a multiple unit that is articulated to another part. However, a separate rail vehicle, such as a locomotive, can also be referred to as a wagon.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Wagengeschwindigkeit eines Wagens mit folgenden Schritten vorgesehen:
- - in einem ersten Betriebsmodus:
- - Erfassen einer Drehzahl mindestens eines Wagenelementes dessen Drehzahl direkt proportional mit der Drehzahl mindestens eines Rades des Wagens ist;
- - Bestimmen einer Radgeschwindigkeit aus der Drehzahl des mindestens einen Wagenelementes und einem Proportionalitätsfaktor; und
- - Bestimmen der Wagengeschwindigkeit aus der Radgeschwindigkeit;
- - in einem zweiten Betriebsmodus:
- - Erfassen einer Beschleunigung des Wagens; und
- - Bestimmen der Wagengeschwindigkeit zumindest aus der Beschleunigung;
wobei
ein Wechseln vom ersten in den zweiten Betriebsmodus erfolgt, wenn zumindest eine Wechselbedingung erfüllt ist.According to the invention, a method for determining a carriage speed of a carriage is provided with the following steps:
- - in a first operating mode:
- - Detecting a speed of at least one car element whose speed is directly proportional to the speed of at least one wheel of the car;
- - Determining a wheel speed from the speed of the at least one carriage element and a proportionality factor; and
- - Determine the car speed from the wheel speed;
- - in a second operating mode:
- - Detecting an acceleration of the car; and
- - Determine the car speed at least from the acceleration;
where
A change from the first to the second operating mode occurs when at least one change condition is met.
Das Wagenelement ist dabei vorzugsweise ein Rad, eine Achse des Wagens oder eine Welle eines Motors des Wagens, wobei der Proportionalitätsfaktor vorzugsweise ein Radradius, ein Übersetzungsverhältnis und/oder ein anderer Faktor ist, der dazu ausgebildet ist, aus der erfassten Drehzahl eine Umfangsgeschwindigkeit des Rades zu ermitteln, welche vorzugsweise als Radgeschwindigkeit verwendet wird.The carriage element is preferably a wheel, an axle of the carriage or a shaft of a motor of the carriage, the proportionality factor preferably being a wheel radius, a gear ratio and/or another factor which is designed to determine a peripheral speed of the wheel from the detected speed to determine which is preferably used as the wheel speed.
Die Drehzahl wird dabei vorzugsweise mit üblichen Mitteln, insbesondere mit einem Drehzahlsensor oder Impulsgeber, erfasst.The speed is preferably recorded using conventional means, in particular with a speed sensor or pulse generator.
Die Beschleunigung wird dabei vorzugsweise mit üblichen Mitteln erfasst, insbesondere mit Beschleunigungssensoren, die vorzugsweise in Form eines MEMS (microelectromechanical systems) ausgeführt sind, und üblicherweise in einem Inertialmesssystem verwendet werden.The acceleration is preferably recorded using conventional means, in particular with acceleration sensors, which are preferably designed in the form of a MEMS (microelectromechanical systems) and are usually used in an inertial measuring system.
Die Beschleunigung kann besonders bevorzugt aus einem hochpräzise ausgerichteten einachsigen Sensor erfasst werden, oder das Sensorsystem besitzt weitere Sensoren in orthogonalen Raumrichtungen und kann mit einem Kalibrierverfahren korrigiert werden.The acceleration can particularly preferably be detected from a highly precisely aligned uniaxial sensor, or the sensor system has additional sensors in orthogonal spatial directions and can be corrected using a calibration method.
Die zumindest eine Wechselbedingung ist vorzugsweise so definiert, dass ein Wechsel von dem ersten in den zweiten Betriebsmodus erfolgt, wenn eine geringe Qualität der Radgeschwindigkeit (z.B. durch Vergleich mit einer gebildeten Referenzgeschwindigkeit) feststellbar ist oder festgestellt wird. Die Referenzgeschwindigkeit wird weiter unten genauer erläutert.The at least one change condition is preferably defined in such a way that a change from the first to the second operating mode occurs when a low quality of the wheel speed (for example by comparison with a reference formed speed) can be detected or is detected. The reference speed is explained in more detail below.
Eine geringe Qualität der Radgeschwindigkeit ist vorzugsweise dann gegeben, wenn die erfasste Drehzahl bzw. die daraus bestimmte Radgeschwindigkeit nicht mit der tatsächlichen Wagengeschwindigkeit korreliert und/oder von einem Referenzwert, wie eben einer Referenzgeschwindigkeit, abweicht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Rad schleudert oder blockiert, also wenn das Rad aufgeprägtes Antriebs- oder Bremsmoment nicht vollständig auf eine Oberfläche, auf der das Rad rollt, übertragen kann. Aus der daraus bestimmten Radgeschwindigkeit kann dann eine Wagengeschwindigkeit nicht mehr zuverlässig bestimmt werden, so dass in den zweiten Betriebsmodus gewechselt wird, in dem im Wesentlichen die Wagengeschwindigkeit aus der erfassten Beschleunigung bestimmt wird.A low quality of the wheel speed is preferably given when the detected speed or the wheel speed determined therefrom does not correlate with the actual vehicle speed and/or deviates from a reference value, such as a reference speed. This is particularly the case when the wheel skids or stalls, i.e. when the wheel cannot fully transfer applied drive or braking torque to a surface on which the wheel is rolling. A carriage speed can then no longer be reliably determined from the wheel speed determined from this, so that a change is made to the second operating mode, in which the carriage speed is essentially determined from the detected acceleration.
Die Qualität der Radgeschwindigkeit wird als Kennwert bestimmt. Dessen Bestimmung ist vorzugsweise so gestaltet, dass der Kennwert sich zu einem Wert verändert, der einer schlechteren Qualität entspricht, wenn ein Bremseingriff stattfindet. Alternativ oder zusätzlich erfolgt eine Veränderung des Kennwertes hin zu einem Wert, der einer schlechteren Qualität entspricht, wenn ein Gleitschutzeingriff erfolgt. Alternativ oder zusätzlich erfolgt eine Veränderung des Kennwertes hin zu einem Wert, der einer schlechteren Qualität entspricht, wenn eine Abweichung der erfassten Radgeschwindigkeit von der Referenzgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert über- bzw. unterschreitet. Alternativ oder zusätzlich erfolgt eine Veränderung des Kennwertes hin zu einem Wert, der einer schlechteren Qualität entspricht, wenn auf das entsprechende Rad ein hohes Moment aufgeprägt wird, das hohe Antriebskräfte im Rad-Schiene-Kontakt zur Folge hat, die wiederum Schlupf des Rades verursachen.The quality of the wheel speed is determined as a characteristic value. Its determination is preferably designed in such a way that the characteristic value changes to a value that corresponds to a poorer quality when a braking intervention takes place. Alternatively or additionally, the characteristic value changes to a value that corresponds to a poorer quality when an anti-skid intervention takes place. Alternatively or additionally, the characteristic value is changed to a value that corresponds to a poorer quality if a deviation of the detected wheel speed from the reference speed exceeds or falls below a predetermined value. Alternatively or additionally, the characteristic value is changed to a value that corresponds to a poorer quality if a high torque is applied to the corresponding wheel, which results in high driving forces in the wheel-rail contact, which in turn cause the wheel to slip.
Der Kennwert der Qualität wird vorzugsweise so bestimmt, dass er, ausgehend von einer bestimmten Wagengeschwindigkeit, bei einem Zustand, in dem der Wagen frei rollt, also weder angetrieben noch gebremst wird, einen Wert annimmt, der einer höheren Qualität entspricht, verglichen mit Zuständen bei denen der Wagen angetrieben oder gebremst wird.The characteristic value of the quality is preferably determined in such a way that, starting from a specific carriage speed, in a state in which the carriage rolls freely, i.e. is neither driven nor braked, it assumes a value that corresponds to a higher quality, compared to states at which the car is driven or braked.
In einer besonderen Ausführungsform wird eine Referenzgeschwindigkeit entsprechend dem Verfahren, das in der
Vorzugweise wird die Referenzgeschwindigkeit derart gebildet, dass aus Antriebs- und/oder Bremsgrößen, vorzugsweise aus sämtlichen Antriebs- und/oder Bremsgrößen, insbesondere aus Antriebs- und/oder Bremskräften, die auf den Wagen bzw. das Rad wirken, dessen Drehzahl erfasst wird, eine theoretische Geschwindigkeit des Wagens, eben die Referenzgeschwindigkeit, gebildet wird, wobei angenommen wird, dass eine optimale Übertragung der Antriebs- und/oder Bremskräfte auf die Schiene erfolgt. Dies bedeutet, dass die Referenzgeschwindigkeit damit einer theoretisch möglichen Geschwindigkeit des Wagens entspricht, falls das entsprechende Rad nicht schlupfen oder schleudern sollte. Dabei wird in der Ermittlung der Referenzgeschwindigkeit der Einfluss der Trägheit des Wagens mitberücksichtigt. Vorzugsweise wird dabei die Trägheit aus der Masse des Wagens berücksichtigt. Besonders bevorzugt wird zudem eine rotatorische Trägheit von rotierenden Elementen des Wagens, wie z.B. den Rädern, mitberücksichtigt.The reference speed is preferably formed in such a way that its speed is recorded from drive and/or braking variables, preferably from all drive and/or braking variables, in particular from drive and/or braking forces that act on the car or the wheel, a theoretical speed of the car, i.e. the reference speed, is formed, whereby it is assumed that an optimal transmission of the driving and / or braking forces to the rail takes place. This means that the reference speed corresponds to a theoretically possible speed of the car if the corresponding wheel does not slip or skid. The influence of the inertia of the car is taken into account when determining the reference speed. The inertia from the mass of the car is preferably taken into account. It is also particularly preferred to take into account the rotational inertia of rotating elements of the car, such as the wheels.
So kann vorteilhafterweise die Qualität der ermittelten Radgeschwindigkeit rein aus einem Vergleich der Referenzgeschwindigkeit mit der tatsächlichen Radgeschwindigkeit bestimmt werden. Wird der Wagen mit zu hohen Antriebskräften angetrieben, so drohen die Räder zu schleudern. Sie würden sich also schneller drehen, als es die Wagenträgheit zulassen würde. Die Radgeschwindigkeit wäre in diesem Fall höher als die entsprechende Referenzgeschwindigkeit. Wird der Wagen mit zu hohen Bremskräften gebremst, so drohen die Räder zu blockieren. Sie würden sich also langsamer drehen, als es die Wagenträgheit zulassen würde, da der Wagen durch seine Trägheit die Räder weiter „anschiebt“. Die Radgeschwindigkeit wäre in diesem Fall niedriger als die entsprechende Referenzgeschwindigkeit. In beiden Fällen kann durch Bildung einer Differenz der Beträge von Rad- und Referenzgeschwindigkeit eine Qualität der Radgeschwindigkeit bestimmt werden. Ist die Differenz klein oder sogar gleich Null, so liegt die Radgeschwindigkeit nahe bei der tatsächlichen Geschwindigkeit des Wagens oder sie entspricht dieser vollständig. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine prozentuale Abweichung oder eine andere Möglichkeit, die Rad- mit der Referenzgeschwindigkeit zu vergleichen, vorgesehen sein.The quality of the determined wheel speed can advantageously be determined purely from a comparison of the reference speed with the actual wheel speed. If the car is driven with too much driving force, the wheels risk skidding. So they would rotate faster than the car's inertia would allow. In this case, the wheel speed would be higher than the corresponding reference speed. If the car is braked with excessive braking forces, the wheels risk locking. So they would turn slower than the car's inertia would allow, because the car's inertia keeps “pushing” the wheels. In this case, the wheel speed would be lower than the corresponding reference speed. In both cases, a quality of the wheel speed can be determined by forming a difference between the amounts of the wheel and reference speed. If the difference is small or even zero, the wheel speed is close to or completely equal to the actual speed of the car. Alternatively or additionally, a percentage deviation or another possibility of comparing the wheel speed with the reference speed can also be provided.
Die Referenzgeschwindigkeit kann auch vorzugsweise aus mindestens zwei der ermittelten Radgeschwindigkeiten gebildet werden. Die Referenzgeschwindigkeit ist vorzugsweise dazu geeignet, durch Vergleich mit einzelnen Radgeschwindigkeiten nicht plausible Radgeschwindigkeiten, bzw. eine geringe Qualität einer Radgeschwindigkeit zu identifizieren.The reference speed can also preferably be formed from at least two of the determined wheel speeds. The reference speed is preferably suitable for identifying implausible wheel speeds or a low quality of a wheel speed by comparing them with individual wheel speeds.
Ferner ist auch vorstellbar, mehrere Referenzgeschwindigkeiten, die auf unterschiedliche Weise ermittelt werden, zu verwenden.Furthermore, it is also conceivable to use several reference speeds that are determined in different ways.
Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, den zweiten Betriebsmodus dahingehend auszuprägen, dass auch hier die Radgeschwindigkeit neben der erfassten Beschleunigung zur Bestimmung der Wagengeschwindigkeit verwendet wird. Dies geschieht vorzugsweise dann, wenn die Qualität der Radgeschwindigkeit abgenommen hat, so dass auch bereits in den zweiten Betriebsmodus gewechselt wurde, wobei sich die Qualität jedoch noch in einem vorbestimmten Qualitätsbereich befindet, so dass zwar mit einer gewissen Abweichung der Radgeschwindigkeit von der Wagengeschwindigkeit zu rechnen ist, diese jedoch insbesondere durch zusätzliche Berechnungen egalisierbar sind. So kann vorteilhafterweise eine derart ermittelte Radgeschwindigkeit zur Ergänzung der Bestimmung der Wagengeschwindigkeit in dem zweiten Betriebsmodus oder zu deren Plausibilisierung verwendet werden.Alternatively or additionally, it is conceivable to design the second operating mode in such a way that here too the wheel speed is used in addition to the detected acceleration to determine the carriage speed. This preferably happens when the quality of the wheel speed has decreased, so that a change has already been made to the second operating mode, but the quality is still in a predetermined quality range, so that a certain deviation of the wheel speed from the carriage speed can be expected is, but these can be equalized in particular through additional calculations. A wheel speed determined in this way can advantageously be used to supplement the determination of the carriage speed in the second operating mode or to check its plausibility.
Durch das hier vorgeschlagene Verfahren ist es möglich, Vorteile von zwei Bestimmungsarten der Wagengeschwindigkeit über eine Sensorfusion, z.B. durch eine dynamische Gewichtung und Mittelung beider Signale, zu kombinieren. Ein durch eine Drift auftretender Fehler bei einer Bestimmung der Wagengeschwindigkeit, vorzugsweise bei der Bestimmung mittels Integration der erfassten Beschleunigung, kann vorzugsweise durch eine solche Korrektur mit der Radgeschwindigkeit möglichst klein gehalten werden.The method proposed here makes it possible to combine advantages of two types of determination of the carriage speed via sensor fusion, e.g. by dynamic weighting and averaging of both signals. An error that occurs due to drift when determining the carriage speed, preferably when determining by integrating the detected acceleration, can preferably be kept as small as possible by such a correction with the wheel speed.
Die Qualität als Kennwert wird unter Berücksichtigung eines Stroms und/oder einer Spannung einer Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, dem Rad ein Moment aufzuprägen, bestimmt. Die zumindest eine Wechselbedingung ist als Überschreiten oder Unterschreiten eines Grenzwertes durch die Kenngröße charakterisiert.The quality as a characteristic value is determined taking into account a current and/or a voltage of a device that is designed to impose a torque on the wheel. The at least one changing condition is characterized as the parameter exceeding or falling below a limit value.
Die Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, dem Rad ein Moment aufzuprägen, kann vorzugsweise als Motor ausgebildet sein, der Antriebs- und/oder Bremsmoment auf das Rad aufbringen kann. Auch Bremsen, die ihre Bremswirkung durch Abstützen des aufgebrachten Bremsmomentes im Radaufstandspunkt entwickeln, sind diesen Vorrichtungen zuzurechnen. Auch kann es sich dabei um berührungslose Bremsvorrichtungen, wie Wirbelstrombremsen, handeln.The device, which is designed to apply a torque to the wheel, can preferably be designed as a motor that can apply drive and/or braking torque to the wheel. Brakes that develop their braking effect by supporting the applied braking torque at the wheel contact point also belong to these devices. These can also be non-contact braking devices, such as eddy current brakes.
Vorzugsweise werden die Schritte Erfassen einer Drehzahl mindestens eines Wagenelementes dessen Drehzahl direkt proportional mit der Drehzahl mindestens eines Rades des Wagens ist und/oder Bestimmen einer Radgeschwindigkeit aus der Drehzahl des mindestens einen Wagenelementes und einem Proportionalitätsfaktor; auch in dem zweiten Betriebsmodus durchgeführt. So kann die Drehzahl bzw. die bestimmte Radgeschwindigkeit kontinuierlich ausgewertet werden und insbesondere auf Basis dieser Auswertung ein Wechseln in den ersten Betriebsmodus ausgelöst werden.Preferably, the steps are detecting a speed of at least one car element, the speed of which is directly proportional to the speed of at least one wheel of the car and / or determining a wheel speed from the speed of the at least one car element and a proportionality factor; also carried out in the second operating mode. The speed or the specific wheel speed can be continuously evaluated and, in particular, a change to the first operating mode can be triggered on the basis of this evaluation.
Alternativ oder zusätzlich wird der Schritt Erfassen einer Beschleunigung des Wagens auch in dem ersten Betriebsmodus durchgeführt. So steht die Beschleunigung des Wagens kontinuierlich zur Verfügung, so dass bei einem Wechsel in den zweiten Betriebsmodus sofort eine Bestimmung der Wagengeschwindigkeit, insbesondere mittels Integration, erfolgen kann.Alternatively or additionally, the step of detecting an acceleration of the car is also carried out in the first operating mode. The acceleration of the carriage is therefore continuously available, so that when switching to the second operating mode, the carriage speed can be determined immediately, in particular by means of integration.
Dadurch stehen vorteilhafterweise die Größen Drehzahl des mindestens einen Wagenelementes, Radgeschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Wagens auch in dem jeweils anderen Betriebsmodus zur Verfügung.This advantageously means that the speed of the at least one carriage element, wheel speed and/or acceleration of the carriage are also available in the other operating mode.
Alternativ oder zusätzlich ist ein weiterer Schritt vorgesehen, in dem ein Wechseln von dem zweiten in den ersten Betriebsmodus oder ein Verbleiben in dem ersten Betriebsmodus erfolgt, wenn keine Wechselbedingung erfüllt ist. Somit wird sichergestellt, dass eine Bestimmung der Wagengeschwindigkeit nach dem ersten Betriebsmodus stets erfolgt, solange keine Wechselbedingung erfüllt ist.Alternatively or additionally, a further step is provided in which a change from the second to the first operating mode or remaining in the first operating mode takes place if no change condition is met. This ensures that the carriage speed is always determined according to the first operating mode as long as no change condition is met.
Vorzugsweise wird das Verfahren im ersten Betriebsmodus ausgeführt, wenn die erfasste Drehzahl des Wagenelements Null ist, der Wagen somit steht.The method is preferably carried out in the first operating mode when the detected speed of the carriage element is zero and the carriage is therefore stationary.
Vorzugsweise ist die erfasste Beschleunigung eine Längsbeschleunigung in Fahrtrichtung des Wagens. Damit eignet sich diese Beschleunigung vorteilhafterweise zur Bestimmung einer Geschwindigkeit in einer Fahrtrichtung des Wagens. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Längsbeschleunigung aus einer nicht direkt in Längsrichtung erfassten Beschleunigung bestimmt werden. Dies kann beispielsweise durch Umrechnen der erfassten Beschleunigung mittels trigonometrischer Beziehungen erfolgen.The detected acceleration is preferably a longitudinal acceleration in the direction of travel of the car. This acceleration is therefore advantageously suitable for determining a speed in a direction of travel of the car. Alternatively or additionally, the longitudinal acceleration can also be determined from an acceleration that is not recorded directly in the longitudinal direction. This can be done, for example, by converting the recorded acceleration using trigonometric relationships.
Alternativ oder zusätzlich ist die zumindest eine Wechselbedingung ein Aufbringen eines Antriebs- oder Bremsmomentes auf das Rad. Besonders bevorzugt übersteigt dazu der Betrag des Momentes einen Grenzwert.Alternatively or additionally, the at least one changing condition is an application of a drive or braking torque to the wheel. Particularly preferably, the amount of the torque exceeds a limit value.
Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen der Wagengeschwindigkeit im zweiten Betriebsmodus mittels Integrieren der erfassten Beschleunigung oder einer daraus abgeleiteten Beschleunigung.Preferably, the carriage speed is determined in the second operating mode by integrating the detected acceleration or an acceleration derived therefrom.
Die aus der Beschleunigung des Wagens berechnete Wagengeschwindigkeit, welche durch Integrieren der erfassten Beschleunigung berechnet wird, ist zudem vorteilhafterweise frei von jeglicher Phasenverschiebung und nicht anfällig auf mittelwertfreie Fehleranteile in der Beschleunigungsmessung (z.B. Störung durch Vibration).The carriage speed calculated from the acceleration of the carriage, which is calculated by integrating the detected acceleration, is also advantageously free of any Phase shift and not susceptible to mean-free error components in the acceleration measurement (e.g. interference caused by vibration).
Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Bestimmen der Wagengeschwindigkeit im zweiten Betriebsmodus unter Berücksichtigung der Radgeschwindigkeit, insbesondere durch Korrektur durch die Radgeschwindigkeit. Die Radgeschwindigkeit wird vorzugsweise dann weiter im zweiten Betriebsmodus verwendet, wenn die Qualität der bestimmten Radgeschwindigkeit zwar abgenommen hat, so dass das Verfahren in den zweiten Betriebsmodus gewechselt hat. Die Qualität befindet sich jedoch noch in einem vorbestimmten Rahmen, so dass sie insbesondere zur Korrektur der ermittelten Geschwindigkeit aus der erfassten Beschleunigung des Wagens verwendet werden kann. In diesem Fall wird somit eine Bestimmung der Wagengeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Radgeschwindigkeit und der Beschleunigung des Wagens durchgeführt. Dies kann vorzugsweise mit einem regelungstechnischen Beobachter, besonders bevorzugt mit einem Kalman-Filter, erfolgen.Alternatively or additionally, the carriage speed is determined in the second operating mode taking the wheel speed into account, in particular by correcting the wheel speed. The wheel speed is preferably continued to be used in the second operating mode if the quality of the determined wheel speed has decreased, so that the method has changed to the second operating mode. However, the quality is still within a predetermined range, so that it can be used in particular to correct the determined speed from the detected acceleration of the car. In this case, a determination of the carriage speed is carried out taking into account the wheel speed and the acceleration of the carriage. This can preferably be done with a control observer, particularly preferably with a Kalman filter.
Vorzugsweise wird als Integralstartwert für das Integrieren ein Wert der Radgeschwindigkeit, vorzugsweise der zuletzt bestimmte Wert der Radgeschwindigkeit im ersten Betriebsmodus, verwendet. Dadurch wird sichergestellt, dass der integrierte Geschwindigkeitswert ausgehend von einem möglichst fehlerfrei ermittelten Integralstartwert berechnet wird.Preferably, a value of the wheel speed, preferably the last determined value of the wheel speed in the first operating mode, is used as the integral start value for the integration. This ensures that the integrated speed value is calculated based on an integral starting value that is determined as accurately as possible.
Vorzugsweise wird die Bestimmung der Qualität als Kennwert unter Berücksichtigung auch mindestens einer der folgenden Größen gebildet:
- - ein Bremsdruck und/oder eine Zuspannkraft einer Bremse, die zur Bremsung des Rades ausgebildet ist;
- - einem auf das Rad aufgebrachten Antriebs- oder Bremsmoment;
- - eine Gewichtskraft des Wagens, welche durch eine Lasterfassung ermittelt wird;
- - die erfasste Beschleunigung des Wagens;
- - ein Radschlupf des Rades;
- - die Referenzgeschwindigkeit und/oder die Wagengeschwindigkeit;
- - einer globalen Fahrzeuggeschwindigkeit.
- - ein Reibwert zwischen dem Rad und einer Oberfläche auf der das Rad rollt;
- - eine Information, ob ein Gleitschutzeingriff vorliegt;
- - eine Information, ob ein Bremseingriff vorliegt;
- - eine Information, ob das entsprechende Rad angetrieben oder abgebremst wird.
- - a brake pressure and/or an application force of a brake which is designed to brake the wheel;
- - a drive or braking torque applied to the wheel;
- - a weight of the car, which is determined by a load measurement;
- - the recorded acceleration of the car;
- - a wheel slip of the wheel;
- - the reference speed and/or the carriage speed;
- - a global vehicle speed.
- - a coefficient of friction between the wheel and a surface on which the wheel rolls;
- - information as to whether there is an anti-skid intervention;
- - information as to whether a braking intervention has occurred;
- - Information as to whether the corresponding wheel is being driven or braked.
Die Bremse ist vorzugsweise als Reibbremse ausgebildet. Es sind dabei unterschiedliche Ausführungen denkbar, die insbesondere pneumatisch, hydraulisch, elektrisch und/oder mechanisch betätigt die Zuspannkraft der Bremse erzeugen.The brake is preferably designed as a friction brake. Different designs are conceivable, which generate the application force of the brake in particular pneumatically, hydraulically, electrically and/or mechanically actuated.
Wird die erfasste Beschleunigung zur Bewertung der Qualität der ermittelten Radgeschwindigkeit herangezogen, so kann diese vorzugsweise dazu genutzt werden, um die Wirkung eines Momentes, das auf das Rad aufgebracht wird, zu ermitteln. Entspricht die erfasste Beschleunigung einer bei einem aufgebrachten Moment erwarteten Beschleunigung, so kann davon ausgegangen werden, dass das Moment vollständig im Radaufstandspunkt an der Oberfläche, auf der das Rad rollt, abgestützt wird. Es liegt also kein oder nur sehr geringer Schlupf vor. Ist hingegen die erfasste Beschleunigung unterschiedlich, vorzugsweise geringer, als bei einem aufgebrachten Moment erwartet, kann davon ausgegangen, dass nicht das vollständige Moment im Radaufstandspunkt an der Oberfläche, auf der das Rad rollt, abgestützt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Reibwert zwischen der Oberfläche, auf der das Rad rollt und dem Rad abnimmt, so dass nicht mehr die vollen Momente und Kräfte abgestützt werden können. Darüber hinaus wird vorzugsweise eine Steigungskorrektur der erfassten Beschleunigung durchgeführt. Diese wird weiter unten ausführlich erläutert.If the detected acceleration is used to evaluate the quality of the determined wheel speed, it can preferably be used to determine the effect of a torque that is applied to the wheel. If the detected acceleration corresponds to an acceleration expected for an applied torque, it can be assumed that the torque is completely supported at the wheel contact point on the surface on which the wheel rolls. So there is no or very little slip. However, if the detected acceleration is different, preferably lower, than expected for an applied torque, it can be assumed that the complete torque is not supported at the wheel contact point on the surface on which the wheel rolls. This is particularly the case when the coefficient of friction between the surface on which the wheel rolls and the wheel decreases, so that the full moments and forces can no longer be supported. In addition, a slope correction of the detected acceleration is preferably carried out. This is explained in detail below.
Der Radschlupf ist üblicherweise als Abweichung zwischen einer tatsächlichen Wagengeschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit eines Rades definiert. Bei einem angetriebenen Rad ist dabei die Umfangsgeschwindigkeit des Rades größer als die Wagengeschwindigkeit, bei einem gebremsten Rad ist sie kleiner. Werte für den Radschlupf werden beispielsweise auch im Gleitschutz berechnet, so dass diese Werte in einem Wagen zur Verfügung stehen.Wheel slip is usually defined as the deviation between an actual vehicle speed and the peripheral speed of a wheel. In the case of a driven wheel, the peripheral speed of the wheel is greater than the speed of the car; in the case of a braked wheel, it is smaller. Values for wheel slip, for example, are also calculated in anti-skid protection so that these values are available in a car.
Die ermittelten Werte für die Referenzgeschwindigkeit können vorzugsweise selbst zur Bestimmung eines Mindestradschlupfes verwendet werden, oder sie können mittels eines Vergleichs eine Aussage über die Qualität der ermittelten Radgeschwindigkeit erlauben. Ein solcher Vergleich kann vorzugsweise wie folgt ausgebildet sein:
Dabei ist vOdo die Radgeschwindigkeit und vRef die ermittelte Referenzgeschwindigkeit. Weitere Möglichkeiten beide Werte zu vergleichen sind denkbar.Here v Odo is the wheel speed and v Ref is the determined reference speed. Other ways to compare both values are conceivable.
Der Reibwert wird beispielsweise innerhalb des Wagens durch andere Funktionen ermittelt. Steht ein solcher Reibwert zur Verfügung kann auch dieser entsprechend ausgewertet werden.For example, the coefficient of friction is determined within the car by other functions. If such a coefficient of friction is available, it can also be evaluated accordingly.
Das auf das Rad aufgebrachte Antriebs- oder Bremsmoment kann beispielsweise aus Größen, wie einem anliegenden Bremsdruck oder Strom und/oder Spannung eines Motors, ermittelt werden. Die Ermittlung erfolgt vorzugsweise mittels geeigneter Modellrechnungen.The drive or braking torque applied to the wheel can be determined, for example, from variables such as applied brake pressure or current and/or voltage of a motor. The determination is preferably carried out using suitable model calculations.
Unter einer globalen Fahrzeuggeschwindigkeit ist insbesondere eine Geschwindigkeit zu verstehen, welche die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das aus mindestens zwei Wagen besteht, repräsentiert. Diese kann beispielsweise aus einem Navigationssystem oder durch Mittelung oder Zusammenfassung einzelner lokaler Wagengeschwindigkeiten ermittelt werden.A global vehicle speed is to be understood in particular as a speed which represents the speed of a vehicle consisting of at least two cars. This can be determined, for example, from a navigation system or by averaging or summarizing individual local car speeds.
Alternativ oder zusätzlich kann die Qualität, wie oben aufgeführt, auch auf Grundlage der Information, ob ein Gleitschutzeingriff vorliegt, der Information, ob ein Bremseingriff vorliegt, und/oder der Information, ob das entsprechende Rad angetrieben wird, berechnet werden. Dabei kann in einer einfachen Ausführungsform eine Wertetabelle hinterlegt sein, die einer entsprechenden Information einen Qualitätswert zuordnet. Weitere Berechnungsmethoden sind denkbar.Alternatively or additionally, the quality, as listed above, can also be calculated based on the information as to whether there is an anti-skid intervention, the information as to whether there is a braking intervention, and/or the information as to whether the corresponding wheel is driven. In a simple embodiment, a table of values can be stored that assigns a quality value to corresponding information. Other calculation methods are conceivable.
Die Berücksichtigung mindestens einer dieser Größen bewirkt, dass eine Aussage über die Korrelation der erfassten Drehzahl eines Wagenelementes mit der vorliegenden Wagengeschwindigkeit und somit eine Aussage zur Qualität der ermittelten Radgeschwindigkeit getroffen werden kann.Taking at least one of these variables into account means that a statement can be made about the correlation of the detected speed of a carriage element with the existing carriage speed and thus a statement about the quality of the determined wheel speed.
Die Kenngröße, die insbesondere die oben beschriebene Qualität abbildet, kann dabei in unterschiedlicher Weise gebildet sein. Vorzugsweise wird die Kenngröße unter Berücksichtigung einer der oben genannten Größen bestimmt. Es können jedoch auch mehrere Größen, vorzugsweise unterschiedlich gewichtet, zu einer Kenngröße zusammengefasst werden.The parameter, which in particular reflects the quality described above, can be formed in different ways. The parameter is preferably determined taking one of the above-mentioned variables into account. However, several variables, preferably weighted differently, can also be combined into one parameter.
Eine kann Wechselbedingung auch durch fehlerhaftes Erfassen der Drehzahl erfüllt sein. Dies kann beispielsweise durch ein defektes oder fehlerhaft arbeitendes Erfassungsmittel gegeben sein, wobei Fehler in der Erfassung üblicherweise von wageneigenen Diagnosefunktionen erkannt werden können.A change condition can also be fulfilled by incorrectly recording the speed. This can be the case, for example, due to a defective or malfunctioning detection means, where errors in the detection can usually be detected by the vehicle's own diagnostic functions.
Der Grenzwert ist vorzugsweise variabel ausgebildet und wird insbesondere unter Berücksichtigung einer der folgenden Größen variiert:
- - einer Temperatur, vorzugsweise einer Umgebungstemperatur;
- - einer Feuchtigkeit, vorzugsweise einer Feuchtigkeit der Oberfläche auf der das Rad rollt;
- - einer Wagengeschwindigkeit, vorzugsweise der zuletzt bestimmten Wagengeschwindigkeit;
- - zumindest einer Größe, welche die physikalische Plausibilität des Sensorsignals charakterisiert und somit Werte, die durch ein fehlerhaftes Sensorsystem erzeugt werden erkennt.
- - a temperature, preferably an ambient temperature;
- - moisture, preferably moisture of the surface on which the wheel rolls;
- - a carriage speed, preferably the most recently determined carriage speed;
- - at least one variable that characterizes the physical plausibility of the sensor signal and thus recognizes values that are generated by a faulty sensor system.
Somit kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass in Abhängigkeit von Umweltbedingungen oder der aktuellen Wagengeschwindigkeit eine Qualität der ermittelten Radgeschwindigkeit unterschiedlich bewertet wird. Wird beispielsweise die Wagengeschwindigkeit verwendet, kann beispielsweise bei hohen Wagengeschwindigkeiten höhere Qualität der ermittelten Radgeschwindigkeit gefordert werden, als bei geringen Wagengeschwindigkeiten, so dass eine genauere Aussage über die aktuelle Wagengeschwindigkeit möglich ist.It can thus advantageously be achieved that the quality of the determined wheel speed is evaluated differently depending on environmental conditions or the current vehicle speed. If, for example, the carriage speed is used, a higher quality of the determined wheel speed can be required at high carriage speeds than at low carriage speeds, so that a more precise statement about the current carriage speed is possible.
Vorzugsweise wird die bestimmte Wagengeschwindigkeit, insbesondere die aus der erfassten Beschleunigung bestimmte Wagengeschwindigkeit, bei einem brems- oder antriebslosen Fahren oder bei Stillstand des Wagens auf die Radgeschwindigkeit zurückgesetzt.Preferably, the specific carriage speed, in particular the carriage speed determined from the detected acceleration, is reset to the wheel speed when driving without brakes or drive or when the carriage is at a standstill.
Bei einem vorteilhaften Zurücksetzen der aus der erfassten Beschleunigung des Wagens berechneten Wagengeschwindigkeit bei einem Fahren ohne Beschleunigung, d.h. wenn möglichst kein oder ein geringer Krafteinfluss durch Antriebs- oder Bremskräfte am Rad auftritt, kann ein bei einer Integration auftretender Fehler möglichst klein gehalten werden. Bei dem antriebslosen Fahren können Fehlereinflüsse durch einen Schlupf, wie beispielsweise Schleudern oder Gleiten, ausgeschlossen oder vernachlässigt werden, so dass ein Abgleich, bzw. ein Zurücksetzen, der durch die Integration bestimmten Wagengeschwindigkeit auf die Radgeschwindigkeit erfolgen kann, und somit die Wagengeschwindigkeit auf einen möglichst genauen Wert gesetzt werden kann.If the vehicle speed calculated from the detected acceleration of the vehicle is advantageously reset when driving without acceleration, i.e. if there is as little or no force influence as possible due to driving or braking forces on the wheel, an error that occurs during integration can be kept as small as possible. When driving without a drive, error influences due to slip, such as skidding or sliding, can be excluded or neglected, so that an adjustment or a reset of the carriage speed determined by the integration to the wheel speed can take place, and thus the carriage speed to as much as possible exact value can be set.
Die erfasste Wagenbeschleunigung wird vorzugsweise korrigiert, da sie eine Abweichung von der tatsächlichen Wagenbeschleunigung aufweisen kann. Die Korrektur erfolgt dabei bevorzugt vor der weiteren Verarbeitung der Wagenbeschleunigung, insbesondere vor der Bestimmung der Wagengeschwindigkeit aus der erfassten Wagenbeschleunigung. Nachfolgend werden Möglichkeiten zur Korrektur der Wagenbeschleunigung beschrieben.The detected vehicle acceleration is preferably corrected since it may have a deviation from the actual vehicle acceleration. The correction is preferably carried out before further processing of the car acceleration, in particular before determining the car speed from the detected car acceleration gung. Options for correcting the car acceleration are described below.
Vorzugsweise weist das Verfahren einen der folgenden Schritte auf:
- - Bestimmen eines Steigungswerts eines Streckenabschnitts; und/oder
- - Korrigieren der Wagengeschwindigkeit unter Berücksichtigung des Steigungswerts.
- - Determining a gradient value of a section of route; and or
- - Correcting the carriage speed taking into account the gradient value.
Wenn vorteilhafterweise ein Steigungswert eines Streckenabschnitts bestimmt wird und die Wagengeschwindigkeit unter Berücksichtigung des Steigungswerts korrigiert wird, kann die aus der Beschleunigung berechnete Wagengeschwindigkeit genauer berechnet werden.If an incline value of a route section is advantageously determined and the car speed is corrected taking the incline value into account, the car speed calculated from the acceleration can be calculated more precisely.
Vorzugsweise weist der Wagen eine Längsrichtung auf, und der Steigungswert wird durch Erfassen einer Korrekturbeschleunigung in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung in einer vertikalen Ebene erfasst.Preferably, the carriage has a longitudinal direction, and the slope value is detected by detecting a correction acceleration in a direction perpendicular to the longitudinal direction in a vertical plane.
Vorzugsweise wird dabei die Beschleunigung des Wagens in seiner Hochrichtung bestimmt. Fährt der Wagen mit konstanter Geschwindigkeit, so ist diese in der Ebene durch die direkt wirkende Gewichtskraft des Wagens höher als an einer Steigung. Dadurch kann auf einen Steigungswert geschlossen werden. Besonders bevorzugt können auch weitere Werte bei der Bestimmung der Steigung auf diesem Weg berücksichtigt werden. So hat beispielsweise auch die tatsächliche Wagengeschwindigkeit einen Einfluss auf die Korrekturbeschleunigung. Dies ist beispielsweise beim Überfahren einer Kuppe oder bei der Durchfahrt einer Senke feststellbar.The acceleration of the car in its vertical direction is preferably determined. If the car travels at a constant speed, this speed is higher on the level than on an incline due to the direct weight of the car. This allows a gradient value to be determined. Particularly preferably, other values can also be taken into account when determining the gradient in this way. For example, the actual carriage speed also has an influence on the correction acceleration. This can be noticed, for example, when driving over a hill or driving through a depression.
Vorzugsweise wird die erfasste Beschleunigung durch die Korrekturbeschleunigung zu einer korrigierten Beschleunigung korrigiert, und die Wagengeschwindigkeit wird aus der korrigierten Beschleunigung, insbesondere durch Integrieren, bestimmt. Die Korrektur erfolgt dabei vorzugsweise durch Subtrahieren oder Multiplikation, oder einer Kombination aus Verechnung mit dem Anteil der Korrekturbeschleunigung, der in der Ebene der erfassten Beschleunigung verläuft. Die Bestimmung der Wagengeschwindigkeit erfolgt vorzugsweise durch Integration der so korrigierten Beschleunigung, wobei als Integralstartwert besonders bevorzugt ein Wert der Radgeschwindigkeit, wie oben beschrieben, verwendet wird.Preferably, the detected acceleration is corrected to a corrected acceleration by the correction acceleration, and the carriage speed is determined from the corrected acceleration, in particular by integrating. The correction is preferably carried out by subtracting or multiplying, or a combination of offsetting with the portion of the correction acceleration that runs in the plane of the detected acceleration. The determination of the carriage speed is preferably carried out by integrating the acceleration corrected in this way, with a value of the wheel speed, as described above, particularly preferably being used as the integral starting value.
Bei einem vorteilhaften Erfassen einer Beschleunigung vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung des Wagens in einer vertikalen Ebene kann eine aus dieser Beschleunigung entstehende Beschleunigungsabweichung kompensiert werden und die berechnete Wagengeschwindigkeit mit einem aus der Beschleunigungsabweichung entstehenden bzw. abgeleiteten Faktor angepasst werden.When an acceleration is advantageously detected, preferably in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the carriage in a vertical plane, an acceleration deviation resulting from this acceleration can be compensated for and the calculated carriage speed can be adjusted with a factor arising or derived from the acceleration deviation.
Wenn die erfasste Längsbeschleunigung durch die Beschleunigung in der vertikalen Ebene senkrecht zu der Längsrichtung zu einer korrigierten Längsbeschleunigung korrigiert wird und die Wagengeschwindigkeit durch Integrieren der korrigierten Längsbeschleunigung berechnet wird, kann in Verbindung mit dem Abgleich der Referenzgeschwindigkeit und der Wagengeschwindigkeit ein Driftfehler in einem Geschwindigkeitswert der Wagengeschwindigkeit über einen möglichst langen Zeitraum klein gehalten werden.When the detected longitudinal acceleration is corrected to a corrected longitudinal acceleration by the acceleration in the vertical plane perpendicular to the longitudinal direction and the carriage speed is calculated by integrating the corrected longitudinal acceleration, in connection with the comparison of the reference speed and the carriage speed, a drift error may occur in a speed value of the carriage speed be kept small for as long as possible.
Vorzugsweise werden der Steigungswert oder die Korrekturbeschleunigung gyroskopisch erfasst.Preferably, the gradient value or the correction acceleration are recorded gyroscopically.
Der Steigungswert kann alternativ oder zusätzlich aus einem Vergleich der Radgeschwindigkeit und einer aus Integration der Beschleunigung des Wagens ermittelten Geschwindigkeit bestimmt werden.The gradient value can alternatively or additionally be determined from a comparison of the wheel speed and a speed determined by integrating the acceleration of the car.
Der Steigungswert kann ferner auch aus einem Vergleich einer Radbeschleunigung, also einer zeitlichen Änderung der Radgeschwindigkeit, und der Beschleunigung des Wagens bestimmt werden.The gradient value can also be determined from a comparison of a wheel acceleration, i.e. a change in the wheel speed over time, and the acceleration of the car.
Der Steigungswert und/oder die Korrekturbeschleunigung können schließlich auch aufgrund einer ermittelten Position des Wagens auf dem Streckenabschnitt bestimmt werden. Dies kann beispielsweise durch einen Abgleich mit digitalen Kartendaten erfolgen, wobei der Position des Wagens, die üblicherweise mittels GPS erfasst wird, Steigungsdaten, die in den Kartendaten hinterlegt sind, zugeordnet werden. The gradient value and/or the correction acceleration can ultimately also be determined based on a determined position of the car on the route section. This can be done, for example, by comparing it with digital map data, whereby the position of the car, which is usually recorded using GPS, is assigned gradient data that is stored in the map data.
Vorzugsweise ist der Wagen als Teil eines Fahrzeugs aus mindestens einem Wagen ausgebildet.The car is preferably designed as part of a vehicle consisting of at least one car.
Alternativ oder zusätzlich ist der Wagen spurgebunden, insbesondere als Schienenfahrzeug oder Teil eines Schienenfahrzeugs ausgebildet.Alternatively or additionally, the car is track-bound, in particular designed as a rail vehicle or part of a rail vehicle.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Wagengeschwindigkeit eines Wagens vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung, wie ein Steuergerät, welches besonders bevorzugt in einem Wagen verbaut werden kann.According to a second aspect of the invention, a device for determining a carriage speed of a carriage is further provided, which is designed to carry out the method according to the invention. This is preferably an electronic data processing device, such as a control device, which can particularly preferably be installed in a car.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, insbesondere aufweisend mindestens einen Wagen, vorgesehen, wobei das Fahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, und/oder wobei das Fahrzeug eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. Die einzelnen Wagen des Schienenfahrzeugs sind dabei vorzugsweise miteinander gekuppelt, wobei die Kupplung vorzugsweise starr oder momentfrei ausgebildet ist.According to a third aspect of the invention, a vehicle, in particular a rail vehicle, in particular having at least one carriage, is further provided, wherein the vehicle is designed to carry out the method according to the invention, and/or wherein the vehicle has a device according to the invention. The individual cars of the rail vehicle are preferably coupled to one another, with the coupling preferably being designed to be rigid or torque-free.
Die Vorrichtung und/oder das Fahrzeug sind vorzugsweise dazu ausgebildet, die Drehzahl des Wagenelements und/oder die Beschleunigung des Wagens zu erfassen, wobei sie ferner Mittel aufweisen, um das oben beschriebene Verfahren in zumindest einer Ausprägung durchzuführen.The device and/or the vehicle are preferably designed to detect the speed of the carriage element and/or the acceleration of the carriage, and they also have means for carrying out the method described above in at least one form.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung ist ferner ein Computerprogrammprodukt mit Codemitteln vorgesehen, die auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sind und die eine Datenverarbeitungsvorrichtung, vorzugsweise eine erfindungsgemäße Vorrichtung, dazu veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn die Codemittel auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden. Somit besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, eine Vorrichtung und/oder einen Wagen zur Durchführung des Verfahrens auszubilden.According to a fourth aspect of the invention, a computer program product is further provided with code means which are stored on a machine-readable carrier and which cause a data processing device, preferably a device according to the invention, to carry out the method according to the invention when the code means are executed on the data processing device. It is therefore advantageously possible to design a device and/or a carriage for carrying out the method.
Die Erfindung wird nun mittels einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.The invention will now be explained by means of an embodiment with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen
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1 ein Schaubild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 ein Schaubild einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 ein Schaubild einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
4 ein Schaubild einer Berechnung einer Qualität der Radgeschwindigkeit.
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1 a diagram of a first embodiment of the method according to the invention, -
2 a diagram of a second embodiment of the method according to the invention, -
3 a diagram of a third embodiment of a method according to the invention, and -
4 a diagram of a calculation of a quality of the wheel speed.
Eine Radgeschwindigkeit vOdo wird über Odometrie aus einer Drehzahl eines Rades des Wagens bestimmt. Die Drehzahl des Rads kann über Impulse eines Impulsgebers bestimmt werden. Alternativ sind auch andere Verfahren zum Erfassen der Drehzahl, möglich. Über einen Radius des Rads, und somit über einen Umfang des Rads, und die Drehzahl des Rads kann dann die Radgeschwindigkeit vOdo bestimmt werden. Dies kann insbesondere durch folgende Berechnung erfolgen:
Die Radgeschwindigkeit vOdo kann aufgrund von auftretendem Schlupf und nicht genauer Kenntnis des Radradius, unter anderem aufgrund von Verschleiß, nicht immer zuverlässig genau bestimmt werden. Der Radradius rRad kann daher beispielsweise durch geeignete Verfahren während der Fahrt des Wagens immer wieder neu bestimmt werden. Solche Verfahren sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Daher wird nachfolgend davon ausgegangen, dass der Radradius rRad bekannt ist.The wheel speed v Odo cannot always be reliably determined due to slip that occurs and the wheel radius not being precisely known, among other things due to wear. The wheel radius r wheel can therefore be determined again and again, for example, using suitable methods while the car is moving. Such methods are known to those skilled in the art from the prior art. Therefore, it is assumed below that the wheel radius r Rad is known.
In der gezeigten Ausführungsform wird zwischen vier Zuständen „Stillstand“, „Coasting“, „Antreiben“ und „Bremsen“ unterschieden, in denen sich die Bestimmung der Wagengeschwindigkeit befinden kann. Diese Zustände werden nachfolgend erläutert.In the embodiment shown, a distinction is made between four states “standstill”, “coasting”, “driving” and “braking”, in which the carriage speed can be determined. These states are explained below.
Im Stillstand des Wagens, einem Fahrzustand, in dem die Radgeschwindigkeit vOdo Null beträgt, entspricht die Wagengeschwindigkeit vWagen, entsprechend dem oben beschriebenen ersten Betriebsmodus, der Radgeschwindigkeit vOdo. Da sich die Räder nicht drehen, ist die Radgeschwindigkeit vOdo Null. Zusätzlich wird ein Integralstartwert v0,acc bestimmt. Dieser wird dem Wert der Radgeschwindigkeit vOdo gleichgesetzt und ist somit ebenfalls Null. Sämtliche Geschwindigkeiten vOdo, v0,acc und vWagen nehmen also den Wert Null an.When the car is at a standstill, a driving state in which the wheel speed v Odo is zero, the car speed v car , corresponding to the first operating mode described above, corresponds to the wheel speed v Odo . Since the wheels do not rotate, the wheel speed v Odo is zero. In addition, an integral starting value v 0,acc is determined. This is equated to the value of the wheel speed v Odo and is therefore also zero. All velocities v Odo , v 0,acc and v car therefore take on the value zero.
Wird der Wagen nun mittels eines Moments, das auf das Rad aufgebracht wird, angetrieben, wechselt die Bestimmung der Wagengeschwindigkeit in den Zustand „Antreiben“. Da aufgrund des aufgebrachten Momentes ein Schlupfen des angetriebenen Rades nicht ausgeschlossen werden kann, ist eine Korrelation der erfassten Raddrehzahl zu der tatsächlich vorliegenden Wagengeschwindigkeit nicht mehr zwingend gegeben.If the car is now driven by means of a torque applied to the wheel, the determination of the car speed changes to the “drive” state. Since slipping of the driven wheel cannot be ruled out due to the applied torque, a correlation between the recorded wheel speed and the actual vehicle speed is no longer necessarily given.
Die Wagengeschwindigkeit vWagen wird nun, gemäß dem zweiten Betriebsmodus, wie folgt berechnet: Eine gemessene Beschleunigung amess des Wagens wird über die verstrichene Zeit integriert. Dann wird durch Addition des Ergebnisses der Integration in der verstrichenen Zeit und dem Integralstartwert v0,acc zu Beginn der verstrichenen Zeit die Wagengeschwindigkeit vWagen berechnet.The carriage speed v carriage is now calculated, according to the second operating mode, as follows: A measured acceleration a mess of the carriage is integrated over the elapsed time. Then, by adding the result of integration in the elapsed time and the integral starting value v 0,acc at the beginning of the elapsed time, the carriage speed v carriage is calculated.
Wird dem Rad kein Moment aufgeprägt, während der Wagen sich in Bewegung befindet, so rollt der Wagen frei in eine Fahrtrichtung. In diesem Fall befindet sich die Bestimmung der Wagengeschwindigkeit im Zustand „Coasting“. Da hier kein oder nur minimaler Schlupf auftritt, können Ungenauigkeit aufgrund des Schlupfs vernachlässigt werden. Die Wagengeschwindigkeit vWagen wird hier, entsprechend des ersten Betriebsmodus, durch die Radgeschwindigkeit vOdo bestimmt. Ebenso wird der Integralstartwert v0,acc der Radgeschwindigkeit vOdo gleichgesetzt.If no moment is applied to the wheel while the cart is in motion, the cart will roll freely in one direction. In this In this case, the determination of the carriage speed is in the “Coasting” state. Since no or only minimal slip occurs here, inaccuracy due to slip can be ignored. The carriage speed v carriage is determined here, in accordance with the first operating mode, by the wheel speed v Odo . Likewise, the integral starting value v 0,acc is equated to the wheel speed v Odo .
Im Wesentlichen entspricht die Bestimmung der Wagengeschwindigkeit vWagen im Zustand Coasting derjenigen im Zustand Stillstand.Essentially, the determination of the wagon speed v wagons in the coasting state corresponds to that in the standstill state.
Wird der Wagen nun mittels eines Moments, das auf das Rad aufgebracht wird, verzögert, wechselt die Bestimmung der Wagengeschwindigkeit in den Zustand „Bremsen“. Da aufgrund des aufgebrachten Momentes ein Schlupfen des angetriebenen Rades nicht ausgeschlossen werden kann, ist eine Entsprechung der ermittelten Raddrehzahl zu der tatsächlich vorliegenden Wagengeschwindigkeit vWagen nicht mehr sicher.If the car is now decelerated by means of a torque applied to the wheel, the determination of the car speed switches to the “braking” state. Since slipping of the driven wheel cannot be ruled out due to the torque applied, it is no longer certain that the determined wheel speed corresponds to the actual vehicle speed v wagon .
Die Wagengeschwindigkeit vWagen wird nun analog zu der Bestimmung im Zustand Antreiben, gemäß dem oben beschriebenen zweiten Betriebsmodus, berechnet.The carriage speed v carriage is now calculated analogously to the determination in the driving state, according to the second operating mode described above.
Die Zustände Stillstand und Coasting einerseits und die Zustände Antreiben und Bremsen andererseits unterscheiden sich lediglich durch die aufgebrachten Kräfte bzw. Momente an dem Rad oder den Rädern, das oder die zur Bestimmung der Radgeschwindigkeit vOdo verwendet werden. Somit ist eine weitere Ausführungsform dadurch gegeben, dass lediglich zwischen zwei Zuständen, nämlich „Stillstand/Coasting“ und „Antreiben/Bremsen“ unterschieden wird. Diese wird in
In den Fällen, in denen das Schienenfahrzeug bis zu einem Stillstand abgebremst wird, oder die Geschwindigkeit lediglich verringert wird ohne vollständig anzuhalten und dann in den antriebslosen Fahrzustand (Coasting) gewechselt wird, werden sowohl die Wagengeschwindigkeit vWagen als auch der Integralstartwert v0,acc mit der Radgeschwindigkeit vOdo gleichgesetzt. Der Integralstartwert v0,acc kann dabei der letzte ermittelte Wert der Radgeschwindigkeit vOdo sein, der bestimmt wurde, bevor die Wechselbedingung eintritt und die Geschwindigkeit im zweiten Betriebsmodus ermittelt wird.In cases in which the rail vehicle is braked to a standstill, or the speed is merely reduced without stopping completely and then changed to the unpowered driving state (coasting), both the carriage speed v carriage and the integral starting value v 0,acc equated with the wheel speed v Odo . The integral starting value v 0,acc can be the last determined value of the wheel speed v Odo , which was determined before the changing condition occurs and the speed is determined in the second operating mode.
In einer speziellen Ausführungsform handelt es sich bei der Beschleunigung amess um eine Längsbeschleunigung des Wagens, also um eine Beschleunigung entlang seiner Längsachse und somit um eine Beschleunigung in Fahrtrichtung.In a special embodiment, the acceleration a mess is a longitudinal acceleration of the car, i.e. an acceleration along its longitudinal axis and thus an acceleration in the direction of travel.
Die Korrektur der Wagengeschwindigkeit vWagen wird über ein Berücksichtigen eines Steigungswerts eines Streckenabschnitts durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich werden auch Abweichungen aufgrund von anderen Störgrößen korrigiert oder es wird keine Korrektur durchgeführt.The correction of the wagon speed v wagon is carried out by taking into account an incline value of a route section. Alternatively or additionally, deviations due to other disturbance variables are corrected or no correction is carried out.
Für die Korrektur mittels des Steigungswerts des Streckenabschnitts wird eine Korrekturbeschleunigung akorr senkrecht zu dem Wagen, also in einer Richtung senkrecht zu einer Längsachse des Wagens in einer vertikalen Ebene erfasst. Alternativ wird der Steigungswert des Streckenabschnitts auf eine andere Weise erfasst oder eine Topologie der Strecke herangezogen, um den Steigungswert zu bestimmen. So kann in der erfassten Beschleunigung amess der Einfluss einer Steigung eliminiert werden.For the correction using the gradient value of the route section, a correction acceleration a korr is recorded perpendicular to the car, i.e. in a direction perpendicular to a longitudinal axis of the car in a vertical plane. Alternatively, the gradient value of the route section is recorded in a different way or a topology of the route is used to determine the gradient value. In this way, the influence of a gradient in the recorded acceleration a mess can be eliminated.
Die Wagengeschwindigkeit vWagen wird mittels Integrieren der erfassten Beschleunigung amess, die durch die Korrekturbeschleunigung akorr senkrecht zu der Längsrichtung des Wagens in der vertikalen Ebene korrigiert wird, berechnet. Alternativ kann die erfasste Beschleunigung amess auch durch Beschleunigungen in anderen Ebenen korrigiert werden.The carriage speed v carriage is calculated by integrating the detected acceleration a mess , which is corrected by the correction acceleration a korr perpendicular to the longitudinal direction of the carriage in the vertical plane. Alternatively, the recorded acceleration a mess can also be corrected by accelerations in other levels.
Wird das Rad des Wagens angetrieben oder abgebremst, wobei dazu ein Moment auf das Rad aufgeprägt wird, so erfolgt die Bestimmung der Wagengeschwindigkeit vWagen mittels Integration. Das Verfahren befindet sich somit im zweiten erfindungsgemäßen Betriebszustand. Wir kein Moment auf das Rad des Wagens aufgeprägt, befindet sich der Wagen im frei rollenden Zustand „Coasting“ oder er befindet sich im Stillstand. Dann wird die Wagengeschwindigkeit vWagen mittels Odometrie, also durch Gleichsetzen der Wagengeschwindigkeit vWagen mit der Radgeschwindigkeit vOdo bestimmt. Das Verfahren befindet sich somit im ersten erfindungsgemäßen Betriebszustand.If the wheel of the car is driven or braked, with a torque being applied to the wheel, the car speed v car is determined by means of integration. The method is therefore in the second operating state according to the invention. If no moment is imprinted on the wheel of the cart, the cart is in a free-rolling “coasting” state or is at a standstill. Then the car speed v car is determined using odometry, i.e. by equating the car speed v car with the wheel speed v Odo determined. The method is therefore in the first operating state according to the invention.
Das Wechseln zwischen den einzelnen Zuständen erfolgt in den Verfahren, die in den
Es ist ein Berechnungsblock B gezeigt, der dazu ausgebildet ist, auf Basis von Eingangswerten Q1, Q2, Q3, Q4 die links in den Berechnungsblock B führen, eine Qualität Q der Radgeschwindigkeit vOdo zu bestimmen. Der Berechnungsblock B gibt auf seiner rechten Seite schließlich die Qualität Q der Radgeschwindigkeit vOdo aus.A calculation block B is shown, which is designed to determine a quality Q of the wheel speed v Odo on the basis of input values Q1, Q2, Q3, Q4 which lead into the calculation block B on the left. The calculation block B finally outputs the quality Q of the wheel speed v Odo on its right side.
Der Eingangswert Q1 entstammt einem Berechnungsblock, der eine Grundwertberechnung darstellt. Aufgrund von einem oder mehreren Parametern P1, die sich aus dem Betrieb des Wagens ergeben, wird hier ein Grundwert für die Qualität Q berechnet, der dann als Eingangswert Q1 an den Berechnungsblock B übermittelt wird. Beispielsweise kann ein Parameter P1 schlicht eine Information sein, ob ein Bremseingriff vorliegt, ob das entsprechende Rad angetrieben wird, oder ob es momentenfrei ist.The input value Q1 comes from a calculation block that represents a basic value calculation. Based on one or more parameters P1, which result from the operation of the car, a basic value for the quality Q is calculated here, which is then transmitted to the calculation block B as input value Q1. For example, a parameter P1 can simply be information as to whether there is a braking intervention, whether the corresponding wheel is being driven, or whether it is torque-free.
Ein weiterer Eingangswert Q2 entstammt einem Berechnungsblock, der speziell Parameter P2 aus dem Gleitschutz des Wagens verarbeitet. Wird beispielsweise die Gleitschutzfunktion des Wagens ausgelöst, so wird der Eingangswert Q2 entsprechend verändert, so dass anschließend der Berechnungsblock B einen Kennwert, der einer schlechteren Qualität Q entspricht, ausgibt.Another input value Q2 comes from a calculation block that specifically processes parameters P2 from the car's anti-skid protection. For example, if the anti-skid function of the cart is triggered, the input value Q2 is changed accordingly, so that the calculation block B then outputs a characteristic value that corresponds to a poorer quality Q.
Ein weiterer Eingangswert Q3 entstammt einem Berechnungsblock, der als Eingangsgrößen die Radgeschwindigkeit vOdo sowie eine Referenzgeschwindigkeit vRef verarbeitet. Beispielsweise kann aus dem Vergleich der Radgeschwindigkeit vOdo mit der Referenzgeschwindigkeit vRef ein Mindestschlupf ermittelt werden, der sich im Vergleich zu dem Wagen bei Null Schlupf und bei idealer Kraftübertragung zwischen Rad und Schiene einstellen würde. Ein solcher Mindestschlupf kann dann beispielsweise als Eingangswert Q3 in den Berechnungsblock B gegeben werden. Der Eingangswert Q3 kann jedoch auch ein abstrakter Wert sein.Another input value Q3 comes from a calculation block that processes the wheel speed v Odo and a reference speed v Ref as input variables. For example, by comparing the wheel speed v Odo with the reference speed v Ref , a minimum slip can be determined that would occur in comparison to the car with zero slip and with ideal power transmission between the wheel and rail. Such a minimum slip can then be entered into the calculation block B as an input value Q3, for example. However, the input value Q3 can also be an abstract value.
Ein weiterer Eingangswert Q4 entstammt einem Berechnungsblock, der Momente und/oder Kräfte am Rad auswertet und daraus den Eingangswert Q4 bestimmt. Als Eingangsgrößen werden in diesem Beispiel die Größen M und P herangezogen. M repräsentiert dabei eine Größe, die einem Antriebsmoment das auf das Rad wirkt, entspricht, oder eine Größe, aus der das Antriebsmoment des Rades bestimmt werden kann. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Strom eines Elektromotors handeln. Die Größe P repräsentiert eine Größe, die einem Bremsmoment das auf das Rad wirkt, entspricht, oder eine Größe, aus der das Bremsmoment des Rades bestimmt werden kann. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Strom einer Wirkelstrombremse, um einen Bremsdruck o.ä. handeln. Aus einer solchen Größe M, P kann auch eine Kraft zwischen Schiene und Rad, die einer Antriebs- oder Bremskraft entspricht, bestimmt werden. Sind die Größen M, P relativ hoch, so kann ein Eingangswert Q4 bestimmt werden, der im Berechnungsblock B die Berechnung einer niedrigeren Qualität Q veranlasst, verglichen mit einem Zustand mit niedrigeren Größen M, P.Another input value Q4 comes from a calculation block that evaluates moments and/or forces on the wheel and uses this to determine the input value Q4. In this example, the sizes M and P are used as input variables. M represents a quantity that corresponds to a drive torque acting on the wheel, or a quantity from which the drive torque of the wheel can be determined. For example, this can be a current from an electric motor. The size P represents a size that corresponds to a braking torque acting on the wheel, or a size from which the braking torque of the wheel can be determined. For example, this can be a current from an active current brake, a brake pressure or similar. A force between rail and wheel, which corresponds to a driving or braking force, can also be determined from such a variable M, P. If the variables M, P are relatively high, an input value Q4 can be determined, which causes the calculation of a lower quality Q in the calculation block B compared to a state with lower variables M, P.
In einer speziellen Ausführungsform ist der Berechnungsblock B als Additionsoperator ausgebildet, der die Eingangswerte Q1, Q2, Q3, Q4 addiert und dadurch als Summe die Qualität Q bildet.In a special embodiment, the calculation block B is designed as an addition operator, which adds the input values Q1, Q2, Q3, Q4 and thereby forms the quality Q as a sum.
Die Verarbeitung der Eingangswerte Q1, Q2, Q3, Q4 kann ferner auch gewichtet erfolgen.The input values Q1, Q2, Q3, Q4 can also be processed in a weighted manner.
Darüber hinaus sind Ausführungsformen zur Qualitätsberechnung denkbar, die lediglich einen Teil der hier gezeigten Eingangswerte Q1, Q2, Q3, Q4 verarbeitet.In addition, embodiments for quality calculation are conceivable that only process a portion of the input values Q1, Q2, Q3, Q4 shown here.
Schließlich wird eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nachfolgend beschrieben:
- Im „Stillstand“ des Wagens, einem Fahrzustand, in dem die Radgeschwindigkeit vOdo Null oder nahezu Null beträgt, entspricht die lokale Wagengeschwindigkeit vWagen der Radgeschwindigkeit vOdo und der Integralstartwert v0,acc der aktuellen Radgeschwindigkeit vOdo gleichgesetzt. Ferner wird auch die Wagengeschwindigkeit vWagen der Radgeschwindigkeit vOdo gleichgesetzt, so dass sämtliche Geschwindigkeiten vOdo, v0,acc und vWagen nehmen also denselben Wert, insbesondere den Wert Null, an. Zusätzlich kann jetzt in diesem Zustand über den ermittelten Messwert der Längsbeschleunigung amess direkt die Korrekturbeschleunigung akorrektur bestimmt werden.
- When the car is “standstill”, a driving state in which the wheel speed v Odo is zero or almost zero, the local car speed v car corresponds to the wheel speed v Odo and the integral starting value v0,acc is equal to the current wheel speed v Odo . Furthermore, the car speed v car is equated to the wheel speed v Odo , so that all speeds v Odo , v 0,acc and v car take the same value, in particular the value zero. In addition, in this state, the correction acceleration a correction can now be determined directly using the measured value of the longitudinal acceleration a mess .
Wenn sich der Fahrzustand vom „Stillstand“ in einen angetriebenen Fahrzustand („Antreiben“), in dem sich die lokale Wagengeschwindigkeit vWagen erhöht, ändert, wird die lokale Wagengeschwindigkeit vWagen folgendermaßen berechnet:
- 1. Wenn kein nennenswerter Schlupf vorhanden ist:
- Wenn kein oder wenig Schlupf vorhanden ist, also wenn die Qualität der Radgeschwindigkeit vOdo, wie oben beschrieben, einem vorbestimmten Wert entspricht:
- Wenn in der Antriebs- bzw. Bremssteuerung kein oder nur sehr geringer Schlupf detektiert wird, so wird die Wagengeschwindigkeit vWagen gleich der Radgeschwindigkeit vOdo gesetzt. Zusätzlich kann dabei die Korrekturbeschleunigung akorrektur aus der
- Wenn kein oder wenig Schlupf vorhanden ist, also wenn die Qualität der Radgeschwindigkeit vOdo, wie oben beschrieben, einem vorbestimmten Wert entspricht:
- 1. If there is no significant slippage:
- If there is little or no slip, i.e. if the quality of the wheel speed v Odo , as described above, corresponds to a predetermined value:
- If no or only very little slip is detected in the drive or brake control, the carriage speed v carriage is set equal to the wheel speed v Odo . In addition, the correction acceleration can be a correction from the
- If there is little or no slip, i.e. if the quality of the wheel speed v Odo , as described above, corresponds to a predetermined value:
Differenz der Fahrzeugbeschleunigung ermittelt aus der Referenzgeschwindigkeit vRef und der gemessenen Fahrzeugbeschleunigung amess bestimmt werden.Difference of the vehicle acceleration determined from the reference speed v Ref and the measured vehicle acceleration a mess can be determined.
2. Wenn Schlupf vorhanden ist:
- Wenn die Antriebs- bzw. Bremssteuerung signifikanten Schlupf detektiert, also wenn die Qualität der Radgeschwindigkeit vOdo unter einen vorbestimmten Wert fällt, wird die gemessene Längsbeschleunigung amess des Wagens mittels der vorher bestimmten Korrekturbeschleunigung akorrektur korrigiert und über die verstrichene Zeit integriert. Dann wird durch Addition des Ergebnisses der Integration in der verstrichenen Zeit und dem Integralstartwert v0,acc zu Beginn der verstrichenen Zeit die lokale Wagengeschwindigkeit vWagen berechnet.
- If the drive or brake control detects significant slip, i.e. if the quality of the wheel speed v Odo falls below a predetermined value, the measured longitudinal acceleration a mess of the car is corrected using the previously determined correction acceleration a correction and integrated over the elapsed time. Then, by adding the result of integration in the elapsed time and the integral starting value v 0,acc at the beginning of the elapsed time, the local carriage speed v carriage is calculated.
Bei einer Änderung des Fahrzustands von dem angetriebenen Fahrzustand zu einem antriebslosen Fahrzustand, einem sogenannten „coasting“, werden sowohl die lokale Wagengeschwindigkeit vWagen als auch der Integralstartwert v0,acc auf die Radgeschwindigkeit vOdo gesetzt.When the driving state changes from the driven driving state to a non-powered driving state, a so-called "coasting", both the local vehicle speed v wagon and the integral starting value v 0,acc are set to the wheel speed v Odo .
Tritt im Falle des „coasting“ kein oder nur minimaler Schlupf auf, kann die Wagengeschwindigkeit vWagen immer noch durch Gleichsetzen mit der Radgeschwindigkeit vOdo bestimmt werden. Ungenauigkeiten aufgrund des minimalen Schlupfs können vernachlässigt werden.If in the case of “coasting” no or only minimal slip occurs, the wagon speed v wagon can still be determined by equating it with the wheel speed v Odo . Inaccuracies due to the minimal slip can be ignored.
Bei einer Änderung des Fahrzustands von dem antriebslosen Fahrzustand zu einem gebremsten Fahrzustand („Bremsen“) wird die lokale Wagengeschwindigkeit vWagen analog zu dem Fahrzustand „Antreiben“ mittels der oben genannten Fallunterscheidung bestimmt. Ist kein oder wenig Schlupf vorhanden, so wird die Wagengeschwindigkeit vWagen gleich der Radgeschwindigkeit vOdo gesetzt. Ist nicht vernachlässigbarer Schlupf vorhanden, so wird die Wagengeschwindigkeit vWagen aus der Integration der gemessenen Längsbeschleunigung amess, die um die Korrekturbeschleunigung akorrektur korrigiert wurde, bestimmt.When the driving state changes from the unpowered driving state to a braked driving state (“braking”), the local wagon speed v wagon is determined analogously to the “driving” driving state using the case distinction mentioned above. If there is little or no slip, the carriage speed v carriage is set equal to the wheel speed v Odo . If non-negligible slip is present, the carriage speed v carriage is determined from the integration of the measured longitudinal acceleration a mess , which has been corrected by the correction acceleration a correction .
In den Fällen, in denen das Schienenfahrzeug bis zu einem Stillstand abgebremst wird („Stillstand“), oder die Geschwindigkeit lediglich verringert wird ohne vollständig anzuhalten und dann in den antriebslosen Fahrzustand („Coasting“) gewechselt wird, werden sowohl die lokale Wagengeschwindigkeit vWagen als auch der Integralstartwert v0,acc mit der Radgeschwindigkeit vOdo abgeglichen und auf die Radgeschwindigkeit vOdo gesetzt.In cases in which the rail vehicle is braked to a standstill (“standstill”), or the speed is merely reduced without coming to a complete stop and then changes to the unpowered driving state (“coasting”), both the local wagon speed v wagon as well as the integral starting value v 0,acc are compared with the wheel speed v Odo and set to the wheel speed v Odo .
In dem oben beschriebenen Verfahren stellt die Korrekturbeschleunigung akorrektur die Gesamtheit des Steigungswertes eines Streckenabschnittes und andere einwirkende Störgrößen dar.In the method described above, the correction acceleration a correction represents the entirety of the gradient value of a section of the route and other influencing disturbance variables.
Die vorliegenden Ausführungsformen beschreiben die Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Wagens und somit einer Bestimmung einer lokal auf diesen Wagen bezogenen Geschwindigkeit. Allerdings können auf diese Weise auch Geschwindigkeiten von Fahrzeugen bestimmt werden, die beispielsweise aus mindestens zwei Wagen aufgebaut sind, wobei die Wagen entweder starr oder über Kupplungen miteinander verbunden sind. Es können dadurch lokale Geschwindigkeiten einzelner Wagen bestimmt werden und diese optional auch zur Bestimmung einer globalen Geschwindigkeit des gesamten Fahrzeugs verwendet werden.The present embodiments describe the determination of a speed of a car and thus a determination of a speed locally related to this car. However, speeds of vehicles can also be determined in this way, which are, for example, made up of at least two cars, with the cars being connected to one another either rigidly or via couplings. This allows local speeds of individual cars to be determined and, optionally, these can also be used to determine a global speed of the entire vehicle.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features presented in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
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