DE10249714A1 - Zugverband aus Wagen und Lokomotiven mit rechnergestützter Synchronisier- und Regeleinrichtung - Google Patents

Zugverband aus Wagen und Lokomotiven mit rechnergestützter Synchronisier- und Regeleinrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zugverband aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven, denen jeweils eine rechnergestützte Synchronisier- und Regeleinrichtung zugeordnet ist. Die Steuerungen werden derart zusammengeschaltet, dass eine Lokomotive zur Master-Lok, die übrigen zur Slave-Loks bestimmt werden. In den rechnergestützten Steuerungen (8 und 9) werden der Vorgabewert des Fahrhebels (4), die Drehzahl der angetriebenen Räder und die Geschwindigkeit über Grund durch entsprechende Sensoren (12 und 13), sowie weitere Angaben über den jeweiligen Betriebszustand aller Loks erfasst, miteinander verglichen, aufbereitet und entsprechende Sollwerte an die Aktoren weitergeleitet. Durch ständigen Datenaustausch zwischen den rechnergestützten Steuerungen werden Störeinflüsse, z. B. das Durchrutschen der Räder beim Beschleunigen oder das Gleiten beim Bremsen unmittelbar ausgeglichen und stets eine optimale Leistungsverteilung erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bestehenden Zugverband mit rechnergestützten Steuerungs- und Regelsystemen zur Synchronisierung der Antriebe von zwei oder mehreren Lokomotiven, mit der Zielsetzung, die Kraftübertragung der Einzelantriebe und die Leistungssummierung so zu optimieren, dass bei wechselnden Betriebs- und Belastungsverhältnissen ein störungsfreier Betriebsablauf und eine den installierten Einzelleistungen entsprechende günstige Aufteilung der benötigten Gesamtleistung erreicht wird.
  • Bei aus Wagen bestehenden Zugverbänden, die an ihren beiden Enden von je einer Lokomotive angetrieben werden, ist seit langem bekannt, nur einen Maschinenfahrer einzusetzen und die Motorsteuerungen beider Lokomotiven miteinander zu verbinden. Ferner sind in derartigen Systemen einfache Regeleinrichtungen bekannt, die dazu dienen, die benötigte Gesamtleistung möglichst gleichmäßig auf beide Lokomotiven zu verteilen. Bei besonders hoch belasteten Zugsystemen mit Friktionsantrieben, beispielsweise in Bergwerken oder im Tunnelbau, bei denen die installierte Leistung bewußt bis an die Grenze der Übertragbarbeit auf die Schienen gesteigert werden muß, sind die gebräuchlichen bzw. bekannten Regeleinrichtungen nicht in der Lage, die durch äußere Einflüsse bedingten, häufig plötzlich auftretenden Belastungs- und Zustandsänderungen in Teilbereichen des Zugverbandes bei der Kraftübertragung der Räder der Lokomotiven auf die Schienen auszugleichen und die Gesamtleistung auch bei außergewöhnlichen Betriebszuständen gleichmäßig auf die einzelnen Lokomotiven aufzuteilen. So kommt es bei Zugverbänden mit je einer Lokomotive an beiden Enden bei gleicher Belastung der Antriebsmotoren häufig vor, dass die Räder der einen Lokomotive plötzlich durchrutschen, weil der Reibungsfaktor zwischen den Rädern und den Schienen im Bereich dieser Lokomotive wesentlich geringer ist als im Bereich der anderen.
  • Tritt dieser Betriebszustand bei Vollbelastung beider Lokomotiven auf, so wird die Leistung der Lok mit den durchrutschenden Rädern automatisch vermindert, bis das Durchrutschen beendet ist. Der Zug verlangsamt seine Geschwindigkeit, weil nur noch die Leistung einer Lokomotive zur Verfügung steht. Beim derzeitigen Stand der Technik gibt es kein Erfassungssystem, welches bei dieser Änderung des Betriebszustandes erkennen könnte, wann und mit welcher Leistung die zweite Lok wieder unterstützend eingreifen kann.
  • Ferner ist bei den vorerwähnten Zugverbänden mit je einer Lokomotive an beiden Enden beim gegenwärtigen Stand der Technik die Feinabstimmung von Leistung und Zug- bzw, Schubkraft der beiden Antriebseinheiten nur sehr unvollkommen möglich, so dass an den Wagenverbindungen des Zugverbandes häufig ein sehr schneller Wechsel von Zug- auf Schubkraft und umgekehrt auftritt. Das führt zu außerordentlich schädlichen schlagartigen Belastungen, erhöhtem Verschleiß und vorzeitiger Zerstörung der Kupplungselemente und Puffer.
  • Auch beim Bremsen sowie beim Durchfahren von Mulden oder dem Überfahren von Sätteln konnte die optimale Leistungsverteilung auf beide Lokomotiven und damit die komplette Ausnutzung der installierten Leistung bei Spitzenbelastungen bisher noch nicht zufriedenstellend gelöst werden.
  • Weiterhin gibt es keine befriedigende Lösung für die gleichmäßige Verteilung der benötigten Gesamtleistung auf zwei Antriebe unterschiedlicher Art und installierter Leistung. Das gilt in besonderem Maße für das gemischte Zusammenwirken von rein elektrischen, dieselelektrischen und dieselhydraulischen Antrieben in aus Wagen bestehenden Zugverbänden.
  • Bei dieser Ausgangslage besteht die Aufgabenstellung der Erfindung darin, eine rechnergestütze Regel- und Synchronisiereinrichtung zur Optimierung der Kraftübertragung und Leistungsaufteilung zu schaffen, welche verschiedene Antriebsarten, unterschiedliche installierte Leistungen sowie mehr oder weniger schnelle Veränderungen der Betriebszustände und Belastungen in Teilbereichen der Zugverbände einschließlich der Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten ausgleicht und über entsprechende Software Belastungseinbrüche und ungewollte Betriebszustände automatisch beseitigt.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird in aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehenden Zugverbänden jeder Lokomotive bzw. Antriebseinheit eine rechnergestütze Steuerung zugeordnet, wobei über Datentausch zwischen den rechnergestützen Steuerungen für alle von einem Leitstand in das System eingespeisten Vorgaben eine Synchronisation der Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten unter Berücksichtigung der jeweiligen unterschiedlichen Betriebszustände an den einzelnen Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten erfolgt.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des allgemeinen Erfindungsgedankens wird das aus mehreren Lokomotiven bestehende Antriebssystem zu einer Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit und einer öder mehreren Slave-Loks bzw. Slave-Antriebseinheiten zusammengeschaltet, wobei durch entsprechende Eingabe in die rechnergestützten Steuerungen eine der Lokomotiven zur Master-Antriebseinheit bestimmt wird. Dabei können die Lokomotiven bzw. Antriebe mit den dazugehörigen rechnergestützen Steuerungen gemeinsam und/oder einzeln an jeder beliebigen Stelle des Zugverbandes angeordnet werden. Mit der Synchronisier- und Regeleinrichtung können Antriebe unterschiedlicher Art, z. B. rein elektrische, dieselelektrische oder dieselhydraulische Antriebe, und/oder Antriebe unterschiedlicher Leistung miteinander verknüpft werden.
  • Erfindungsgemäß vorteilhaft ist es, wenn die rechnergestützten, jeder Antriebseinheit zugeordneten Steuerungen speicherprogrammierbare Steuerungen sind.
  • Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwecks Weiterleitung an die rechnergestützen Steuerungen an jeder Lokomotive bzw. Antriebseinheit die Drehzahl angetriebenen der Räder – direkt öder indirekt – und die Fahrgeschwindigkeit gegenüber dem Untergrund durch entsprechende Sensoren getrennt erfaßt werden. Der Datenaustausch zwischen den rechnergestützen Steuerungen kann über elektrische Kabelverbindungen, über Lichtwellenleiter oder über Datenfunk erfolgen.
  • In weiterer Ausgestaltung des alfgemeinen Erfindungsgedankens werden in der speicherprogrammierbaren Steuerung der Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit die Daten über die Fahrvorgabe vom Fahrhebel, über die Raddrehzahl und die Fahrgeschwindigkeit über Grund der Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit sowie die entsprechenden Daten der rechnergestützen Steuerungen der Slave-Loks- bzw. Slave-Antriebseinheiten erfasst, miteinander verglichen, aufbereitet und zur Sollwertbildung an das entsprechende Stellglied der Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit übermittelt sowie notwendige Informationen an die Slave-Loks bzw. Slave-Antriebseinheiten weitergeleitet. Analog dazu werden in den rechnergestützten Steuerungen jeder Slave-Lok bzw. Slave-Antriebseinheit die Daten über die Fahrvorgabe vom Fahrhebel der Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit, über die Raddrehzahl und die Fahrgeschwindigkeit über Grund der Slave-Lok bzw. Slave-Anteibseinheit sowie die entsprechenden Daten aus der speicherprogrammierbaren Steuerung der Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit und gegebenenfalls anderer Slave-Loks bzw. Slave-Antriebseinheiten erfaßt, miteinander verglichen, aufbereitet und an das entsprechende Stellglied der Slave-Lok bzw. Slave-Antriebseinheit übermittelt sowie notwendige Informationen an die Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit und gegebenenfalls an andere Slave-Antriebseinheiten weitergeleitet.
  • Besonders vorteilhaft wirkt sich bei der Erfindung aus, dass bei unzulässigen Abweichungen zwischen der von den Sensoren erfaßten Drehzahl der angetriebenen Räder und der von den Sensoren gemessenen Fahrgeschwindigkeit gegenüber dem Untergrund in der speicherprogrammierbaren Steuerung ein Datenvergleich aller Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten, eine Sollwertkorrektur für das Stellglied der betroffenen Lokomotive bzw. Antriebseinheit und eine Weitermeldung an die speicherprogrammierbaren Steuerungen der übrigen Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten erfolgt, damit gegebenenfalls auch dort Sollwertkorrekturen für die entsprechenden Stellglieder dieser Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten vorgenommen werden können. Bei Verringerung des Raddurchmessers infofge Verschleißes der Radreifen führt die sich dadurch ergebene Differenz in den Messwerten der Sensoren in der speicherprogrammierbaren Steuerung zu einer Sollwertveränderung, die eine entsprechende Erhöhung der Drehzahl der betreffenden Lokomotive bzw Antriebseinheit zur Folge hat. Beim Durchrutschen der Räder einer Lokomotive bzw Antriebseinheit und daraus resultierender kurzzeitiger großer Differenz zwischen den Messwerten der Sensoren erfolgt ein entsprechender Datenvergleich in der speicherprogrammierbaren Steuerung dieser Lokomotive bzw. Antriebseinheit und sowohl die entsprechende Sollwertkorrektur für das Stellglied dieser Lokomotive bzw. Antriebseinheit als auch die Weitermeldung an die speicherprogrammierbaren Steuerungen der übrigen Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten, um dort entsprechende Sollwertkorrekturen zur möglichst weitgehenden Übernahme der weggefallenen Leistung auszulösen.
  • Eine weitere vorteilhafte Variante des grundsätzlichen Erfindungsgedanken sieht vor, dass beim blockierenden Gleiten der Räder einer Lokomotive bzw. Antriebseinheit während eines Bremsvorganges die Messdaten der Sensoren für die Raddrehzahl und die Geschwindigkeit über Grund in der speicherprogrammierbaren Steuerung der betroffenen Lokomotive bzw. Antriebseinheit eine Sollwertkorrektur zur Verringerung der Bremskraft auslösen und an das Stellglied weiterleiten sowie an die übrigen speicherprogrammierbaren Steuerungen Informationen übermitteln, die dort Sollwertkorrekturen zur Erhöhung der Bremskraft auslösen. Weiterhin löst beim Durchrutschen oder Gleiten der Räder einer Lokomotive bzw. Antriebseinheit die entsprechende Veränderung im Datenfluß in der zu dieser Lokomotive bzw. Antriebseinheit gehörenden speicherprogrammierbaren Steuerung ein entsprechendes Signal an die Aktoren der Sandstreuer der dazugehörigen Lokomotive bzw. Antriebseinheit aus, wobei auch Informationen an die rechnergestützen Steuerungen der übrigen Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten weitergegeben werden, die dort entsprechende Signale an die Aktoren der Sandstreueinrichtungen bewirken.
  • Zur Beschreibung der Erfindung dienen die nachfolgenden Ausführungsbeispiele.
  • Es zeigen
  • 1 einen aus Wagen bestehenden Zugverband mit je einer Lokomotive an beiden Enden,
  • 2 die schematische Darstellung des Zusammenwirkens von zwei Lokomotiven mit besonderen Sensoren mittels zweier speicherprogrammierbarer Steuerungen für die vier Varianten dieselhydraulischer Antrieb, rein elektrischer Antrieb mit Fahrdraht- und Batteriebetrieb, sowie dieselelektrischer Antrieb,
  • 3 den Signalverlauf bei einem Master-Slave-Verhältnis zweier Antriebseinheiten und die Programm-Funktionsbausteine für die beiden speicherprogrammierbaren Steuerungen zur Optimierung der Kraftübertragung und Vergleichmäßigung der Leistungsaufteilung sowie
  • 4 das aus dem Zusammenwirken der beiden speicherprogrammierbaren Steuerungen resultierende Regelverhalten für verschiedene Betriebszustände und Störeinflüsse.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt einen aus zwei Lokomotiven (1 und 2) sowie aus einer beliebigen Zahl von Wagen (3) bestehenden Zugverband.
  • Die Fahrhebel (4,5,6 und 7) in den beiden, jeweils an den Zugenden angeordneten Lokomotiven (1 und 2) sind in der Weise mit den Synchronisier- und Regeleinrichtungen (8 und 9) verbunden, dass durch entsprechende Eingabe nur über denjenigen Schalthebel Signale an die beiden Synchronisier- und Regeleinrichtungen (8 und 9) weitergeleitet werden können, der von dem Zugführer bedient wird. Durch eine weitere Eingabe wird diejenige Lok, in welcher sich der Fahrer befindet, zur Master-Antriebseinheit bestimmt.
  • Die Synchronisier- und Regeleinrichtungen (8 und 9) sind speicherprogrammierbare Steuerungen. Es ist durchaus möglich, über das Ausführungsbeispiel gemäß 1 hinausgehend mehr als zwei Lokomotiven mit den dazugehörigen speicherprogrammierbaren Steuerungen einzusetzen. Der Datenaustausch zwischen den speicherprogrammierbaren Steuerungen der einzelnen Antriebseinheiten erfolgt über Kabelverbindungen, über Lichtwellenleiter oder – wie in 1 dargestellt – über Datenfunk (10).
  • Alle Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten eines Zugverbandes enthalten Messeinrichtungen zur Erfassung der Drehzahl der angetriebenen Räder und der Fahrgeschwindigkeit über Grund. Die Drehzahl der angetriebenen Räder wird über die Zahnscheiben (11) und die Induktivgeber (12) erfasst und als digitale Signalfolge permanent an die Synchronisier- und Regeleinrichtungen (8 und 9) weitergegeben. Die Fahrgeschwindigkeit über Grund wird über berührungslos arbeitende Geschwindigkeitssensoren (13) erfasst. Durch Vergleich der Geschwindigkeitwerte aus der Zahnscheibenmessung (11 und 12) und der Geschwindigkeitsmessung über Grund (13) können der normale Schlupf zwischen den Antriebsrädern und den Schienen sowie vor allem Abweichungen von diesem Schlupf erfasst werden, beispielsweise der Verschleiß der Radreifen, das Durchrutschen der Antriebsräder beim Beschleunigen und das Gleiten beim Bremsen. Ferner werden die in den Messgeräten (11, 12 und 13) getrennt erfassten Geschwindigkeitswerte zwischen sämtlichen im Zugverband angeordneten Antriebseinheiten in den Synchronisier- und Regeleinrichtungen miteinander verglichen, aufbereitet und daraus gegebenenfalls Sollwertänderungen für einzelne Antriebseinheiten hergeleitet.
  • Die Sollwerte bzw. die korrigierten Sollwerte werden laufend als Signale an die Aktoren, z. B. an die Proportionalventile (14) weitergeleitet, die ihrerseits die Stellzylinder für die Gashebel der nicht im einzelnen dargestellten dieselhydraulischen Antriebe der Lokomotiven (1 und 2) betätigen.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens von zwei Lokomotiven in alternativer Darstellung jeweils für dieselhydraulische Antriebe (15), dieselelektrische Antriebe (16), elektrische Antriebe mit Fahrdraht (17) und elektrische Antriebe mit Batterie (18). Die Lokomotive (1) ist durch Eingabe in die Synchornisier- und Regeleinrichtungen zur Master-Lok bestimmt worden, die Lokomotive (2) zur Slave-Lok. Die gestrichelten Linien zeigen den Signalfluss und den Datenverkehr zwischen dem Fahrhebel (4) der Master-Lok (1), den Zahnscheiben (11 und 12) und den Geschwindigkeitsensoren über Grund (13) beider Lokomotiven sowie zwischen den Synchronisier- und Regeleinrichtungen (8 und 9) von Master- und Slave-Lok.
  • In 3 werden die dazugehörigen Programm-Funktionsbausteine der Software von Master-Lok (1) und Slave-Lok (2) sowie der Signal- und Datenaustausch im Zusammenwirken mit dem Fahrhebel (4), den Zahnscheiben (11 und 12) und den Geschwindigkeitsmessgeräten über Grund (13) im einzelnen dargestellt. Bei den dick ausgezogenen Linien handelt es sich um Signalfluss über Hardwarekomponenten, bei den dünn ausgezogenen Linien um logische Verknüpfungen innerhalb der Software-Programm-Funktionsbausteine. Bei der Master-Lok (1) wird der Signalfluss vom Fahrhebel (4) und von der Zahnscheibe (11 und 12) in den Programm-Funktionsbaustein (21) geleitet, dort gespeichert, aufbereitet und als Vorgabewert dem Programm-Funktionsbaustein Vergleich (22) übergeben. Ferner wird der Signalfluss von der Zahnscheibe (11 und 12) im Programm-Funktionsbaustein (19) zur Umfangsgeschwindigkeit umgerechnet, die ebenfalls an den Programm-Funktionsbaustein (22) Vergleich übergeben wird. Der Raddurchmesser im Neuzustand (20) ist eine Führungsgröße, die ebenfalls in den Programm-Funktionsbaustein Vergleich (22) einfließt.
  • Nach längerer Betriebszeit stellt sich infolge von Verschleiß der Antriebsräder oder der Radreifen eine langsam größer werdende, stetig anhaltende Differenz zwischen den Messergebnissen der Zahnscheibe (11 und 12) und des Geschwindigkeitssensors über Grund (13) ein. Diese wird beim Überschreiten eines vorgegebenen Differenzwertes im Programm-Funktionsbaustein (22) erkannt und an eine nicht dargestellte Anzeigevorrichtung weitergeleitet. Dann können entweder die Räder gewechselt oder – falls dies noch nicht notwendig sein sollte – durch entsprechende Eingabe die Führungsgröße Raddurchmesser (20) geändert werden. Hierdurch wird die Schlupferkennung stets hoch sensibel gehalten und eine optimale Leistungsaufteilung zwischen der Master-Lok (1) und der Slave-Lok (2) oder weiteren Slave-Loks erreicht.
  • Zwischen den Programm-Funktionsbausteinen Vergleich (22) für die Master-Lok (1) und (26) für die Slave-Lok (2) erfolgt ständiger Datentausch, um den Betriebszustand der Slave-Lok bzw. Slave-Loks ebenfalls zu berücksichtigen. Hierdurch wird erreicht, dass die Sollwertbildung aller Lokomotiven aufeinander abgestimmt und synchronisiert wird, damit sich stets eine den jeweiligen Bestriebszuständen entsprechende optimale Arbeitsweise und Leistungsaufteilung ergibt.
  • Als Ergebnis der Datenaufbereitung im Programm-Funktionsbaustein Vergleich (22) ergibt sich ein korrigierter Sollwert (23) für die Master-Lok, der an das entsprechende Stellglied (14) für die Lokomotive bzw. Antriebseinheit (1) weitergegeben wird. Die korrigierten Sollwerte (23) für die Master-Lok und (27) für Slave-Lok können aufgrund unterschiedlicher Bestriebszustände, Raddurchmesser und installierter Leistungen sehr stark voneinander abweichen. Das gilt in besonderen Maße beim Durchrutschen der Räder einer Lok, beim Durchfahren von Mulden und/oder Sätteln sowie beim unzulässigen Gleiten bei Bremsvorgängen.
  • In der Synchronisier- und Regeleinrichtung (9) der Slave-Lok (2) werden im Programmfunktionsbaustein (24) der Signalfluss vom Fahrhebel (4) der Master-Lok (1) und der Signalfluss von der Zahnscheibe (11 und 12) der Slave-Lok (2) erfasst, gespeichert und als Vorgabewert an den Programm-Funktionsbaustein Vergleich (26) weitergeleitet. Wie bei der Master-Lok fließen die Messergebnisse der Zahnscheibe (11 und 12) der Slave-Lok (2) und auch der Programm- Funktionsbaustein Umfangsgeschwindigkeit (25) sowie die Messwerte der Geschwindigkeitsmessung über Grund des Sensors (13) der Slave-Lok (2) in die Datenverarbeitung im Programm-Funktionsbaustein Vergleich (26) ein. Die wertere Programmbearbeitung in den Programm-Funktionsbausteinen (26 und 27) der Slave-Lok (2) entspricht in ihren Abläufen den Programm-Funktionsbausteinen (22 und 23) der Master-Lok (1), wobei die Synchronisier- und Regeleinrichtung (8) der Master-Lok (1) dominierenden Einfluss hat.
  • In 4 ist anhand der Ausführungsbeispiele von 1, 2 und 3 dargestellt, wie die speicherprogrammierbaren Steuerungen einer Master-Lokomotive bzw. – Antriebsstation und einer Slave-Lokomotive bzw. Antriebsstation zusammenwirken und eine Antriebsoptimierung herbeiführen. Dargestellt und erläutert wird die Synchronisierung an einem Zugverband mit zwei Lokomotiven an beiden Enden. Die Diagramme beziehen sich auf dieselhydraulische Antriebe für beide Lokomotiven, bei denen die Dieselmotoren jeweils mit hydraulischen Regelpumpen verbunden sind, die wiederum jeweils einen bzw. zwei Hydromotoren antreiben. Im Diagramm (28) ist der zeitliche Vorlauf der Stellung des Fahrhebels über einen längeren Zeitraum hinweg dargestellt, wobei die Abzisse (29) die Zeitachse ist. Um ein sanftes Anfahren im Bereich (33) zu erreichen, wird der Fahrhebel (4) gemäß Kurvenabschnitt (30) langsam bis zu einer Fahrhebelstellung von 80 % des möglichen maximalen Ausschlages ausgeschwenkt. Danach wird mit gleichbleibender Fahrhebelstellung ein gleichmäßiger Fahrbetrieb über die Bereiche (37, 38 und 39) angestrebt. Am Punkt (31) wird ein Bremsvorgang eingeleitet, der hydraulisch über das Zurückschwenken der Regelpumpe erfolgt.
  • Im Diagramm (32) ist der digitale Signalfluss des Drehzahlsensors (12) wiedergegeben, der sich als Folge der Drehung der Zahnscheibe (11) ergibt. Beim Anfahrvorgang (33) nimmt die Geschwindigkeit langsam zu, was aus der Erhöhung der Anzahl der Signalflanken, d. h. aus der Erhöhung der Signalfrequenz ersichtlich ist. Die gleichen Messergebnisse liefert auch der Signalfluss des Sensors (13), welcher die Geschwindigkeit über Grund ebenfalls in digitaler Signalfolge erfasst. In den Diagrammen (35 und 36) sind die Sollwerte dargestellt, die an die Stellglieder (14) der Master-Lok (1) und der Slave-Lok (2) übermittelt werden. Dadurch, dass die Ausschwenkung des Fahrhebels (4) nur 80 % der möglichen maximalen Ausschwenkung beträgt, liegen die Sollwerte von Master-Lok und Slave-Lok ebenfalls nur bei 80 % der möglichen Maximalwerte. Das bedeutet, dass nach dem weichen Anfahrvorgang nicht die Höchstgeschwindigkeit erreicht wird.
  • Im Bereich (37) hat sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der Antriebsleistung von Master-Lok und Slave-Lok und den Fahrwiderständen eingestellt. Der Fahrhebelausschlag bleibt konstant bei 80 %, die Drehzahl der angetriebenen Räder und die Fahrgeschwindigkeit über Grund sind ebenfalls konstant.
  • Im Bereich (38) rutschen bei gleichbleibender Stellung des Fahrhebels die angetriebenen Räder der Master-Lok infolge verminderter Reibung zwischen Rädern und Schienen, z. B. durch eine Ölverschmutzung bedingt, durch, was aus der stark zugenommenen Signalfrequenz der Drehzahlmessung des Drehzahlsensors (12) sowie aus der stark verminderten Geschwindigkeit über Grund, gemessen am Sensor (13), im Diagramm (34) zu erkennen ist. Die infolge des Durchrutschens relativ große Differenz zwischen den Geschwindigkeitswerten des Zahnscheibensensors (12) und des Geschwindigkeitssensors über Grund (13) wird im Programm-Funktionsbaustein Vergleich (22) erkannt und daraus unmittelbar ein korrigierter Sollwert (23) an das Stellglied (14) der Master-Lok weitergegeben. Das hat zur Folge, dass die Leistung der Master-Lok gemäß Diagramm (35) im Bereich (38) stark zurückgenommen wird, während durch Datentausch mit dem Programm-Funktionsbaustein Vergleich (26) der Slave-Lok in der speicherprogrammierbaren Steuerung (9) ein korrigierter Sollwert (27) entsteht, der die Leistung dieser Lokomotive gemäß Diagramm (36) bis auf 100 % hochregelt. Dadurch wird die verloren gegangene Leistung der Master-Lok von der Slave-Lok in dem Maße übernommen, wie es die Maximalleistung dieser Lokomotive zulässt.
  • Um den Durchrutschvorgang so schnell wie möglich zu beenden, ist die Leistung der Master-Lok kurzfristig extrem zurückgeregelt worden. Nun wird unter ständigem Vergleich der Messergebnisse des Sensors (12) über die Drehzahl der Räder (Diagramm 32) und Sensors für die Messung der Geschwindigkeit über Grund (13) (Diagramm 34) in der speicherprogrammierbaren Steuerung (8) der Master-Lok der Sollwert (23) für die Leistung langsam bis zu einem Betrag wieder angehoben, bei dem die Haftung der Räder auf den Schienen gewährleistet und ein Durchrutschen ausgeschlossen ist. Im Bereich (39) hat sich der normale Fahrvorgang wieder eingestellt, weil inzwischen die Zone stark reduzierter Reibung von der Master-Lok durchfahren worden ist.
  • Der Bereich (40) zeigt einen vom Fahrhebel (4) an der Stelle (31) ausgelösten normalen Bremsvorgang, der über das Zusammenwirken der speicherprogrammierbaren Steuerungen (8 und 9) sowohl bei der Master-Lok als auch bei der Slave-Lok wirksam wird. Die Master-Lok befindet sich gemäß Diagramm (32) wiederum in einer Zone mit vermindertem Reibwert, so dass die angetriebenen Räder infolge der Bremsung in ein blockierendes Gleiten übergehen. Das ist aus dem Vergleich der Diagramme (32 und 34) im Bereich (40) erkennbar. Die Räder der Master-Lok sind gemäß Signalfluss des Sensors (12) blockiert. Der Sensor (13) meldet jedoch nach wie vor Geschwindigkeit über Grund. Die Geschwindigkeitsdifferenz wird wiederum im Programm-Funktionsbaustein Vergleich (22) der Master-Lok verarbeitet und führt zu einem Anheben des Sollwertes (23) bis zu dem Punkt, an welchem der Sensor (12) wieder Raddrehzahl meldet, wie an der entsprechenden Stelle im Diagramm (32) erkennbar ist. Da die Haftreibung größer als die Gleitreibung ist, kann von diesem Punkt beginnend der Sollwert (23) der Master-Lok wieder langsam heruntergeregelt und die Bremsung wieder aufgenommen werden, wie der Bereich (41) zeigt.
  • Bei der Slave-Lok, bei welcher die Räder nicht blockieren, bleibt währenddessen der abgesenkte Sollwert und damit der uneingeschränkte Bremsvorgang erhalten. Der Bereich (42) zeigt die Fortsetzung des nunmehr optimierten Bremsvorganges.

Claims (14)

  1. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband, bei welchem sich die leistungsübertragenden Antriebsräder sowohl unterhalb als auch oberhalb des Zugverbandes befinden können, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lokomotive bzw. Antriebseinheit (1 und 2) eine rechnergestützte Synchronisier- und Regeleinheit (8 und 9) zuordnet ist und dass über Datenaustausch zwischen den rechnergestützen Synchronisier- und Regeleinrichtungen (8 und 9) für alle von einem Leitstand in das System eingespeisten Vorgaben eine Synchronisation der Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten (1 und 2) unter Berücksichtigung der jeweiligen unterschiedlichen Bestriebszustände an den einzelnen Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten erfolgt.
  2. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus mehreren Lomotiven bestehende Antriebssystem zu einer Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit und einer oder mehreren Slave-Loks bzw. Slave-Antriebseinheiten zusammengeschaltet wird und dass durch entsprechende Eingabe in die Synchronisier- und Regeleinrichtungen (8 und 9) eine der Lokomotiven zur Master-Antriebseinheit bestimmt wird.
  3. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten (1 und 2) mit den dazugehörigen Synchronisier- und Regeleinrichtungen (8 und 9) gemeinsam und/oder einzeln an jeder beliebigen Stelle des Zugverbandes angeordnet werden können.
  4. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Synchronisier- und Regeleinrichtungen (8 und 9) Antriebe unterschiedlicher Art, z. B. rein elektrische (17 und 18), dieselelektrische (16) oder dieselhydraulische Antriebe (15), und/oder unterschiedlicher Leistung miteinander verknüpft werden können.
  5. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Synchronisier- und Regeleinrichtungen, die jeder Lokomotive bzw. Antriebseinheit zugeordnet sind, um speicherprogrammierbare Steuerungen (8 und 9) handelt.
  6. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband, gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Weiterleitung an die speicherprogrammierbaren Steuerungen (8 und 9) an jeder Lokomotive bzw. Antriebseinheit die Drehzahl der angetriebenen Räder – direkt oder indirekt – und die Fahrgeschwindigkeit gegenüber dem Untergrund durch entsprechende Sensoren (12 und 13) getrennt erfasst werden.
  7. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenaustausch zwischen den speicherprogrammierbaren Steuerungen (8 und 9) über elektrische Kabelverbindungen, über Lichtwellenleiter oder über Datenfunk (10) erfolgt.
  8. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der speicherprogrammierbaren Steuerung der Master- Lok bzw. Master-Antriebseinheit die Daten über die Fahrvorgabe vom Fahrhebel (4), über die Raddrehzahl und die Fahrgeschwindigkeit über Grund der Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit sowie die entsprechenden Daten der speicherprogrammierbaren Steuerungen der Slave-Loks bzw. Slave-Antriebseinheiten erfasst, miteinander verglichen, aufbereitet , und zur Sollwertbildung an das entsprechende Stellglied (14) der Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit übermittelt sowie notwendige Informationen an die speicherprogammierbaren Steuerungen der Slave-Loks bzw. Slave-Antriebseinheiten weitergeleitet werden.
  9. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der speicherprogrammierbaren Steuerung jeder Slave-Lok bzw. Slave-Antriebseinheit die Daten über die Fahrvorgabe vom Fahrhebel (4) der Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit, über die Raddrehzahl und die Fahrgeschwindigkeit über Grund dieser Slave-Lok bzw. Slave-Antriebseinheit sowie die entsprechenden Daten aus der speicherprogrammierbaren Steuerung der Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit und gegebenenfalls anderer Slave- Loks bzw. Slave-Antriebseinheiten erfasst, miteinander verglichen, aufbereitet und an das entsprechende Stellglied der Slave-Lok bzw. Slave-Antriebseinheit übermittelt sowie notwendige Informationen an die Master-Lok bzw. Master-Antriebseinheit und gegebenenfalls andere Slave-Loks bzw. Slave – Antriebseinheiten weitergeleitet werden.
  10. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei unzulässigen Abweichungen zwischen der von den Sensoren (12) erfaßten Drehzahl der angetriebenen Räder und der von den Sensoren (13) gemessenen Fahrgeschwindigkeit gegenüber dem Untergrund in der speicherprogrammierbaren Steuerung ein Datenvergleich aller Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten, eine Sollwertkorrektur für das Stellglied der betroffenen Lokomotive bzw. Antriebseinheit und eine Weitermeldung an die speicherprogrammierbaren Steuerungen der übrigen Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten erfolgt, damit gegebenenfalls auch dort Sollwertkorrekturen für die entsprechenden Stellglieder dieser Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten vorgenommen werden können.
  11. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verringerung des Raddurchmessers infolge Verschleißes der Radreifen die sich dadurch ergebende Differenz in den Meßwerten der Sensoren (12 und 13) in der speicherprogrammierbaren Steuerung zu einer Sollwertveränderung führt, die eine entsprechende Erhöhung der Drehzahl der Räder der betreffenden Lokomotive bzw. Antriebseinheit zur Folge hat.
  12. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchrutschen der Räder einer Lokomotive bzw. Antriebseinheit und daraus resultierender kurzzeitiger großer Differenz zwischen den Meßwerten der Sensoren ein entsprechender Datenvergleich in der speicherprogrammierbaren Steuerung dieser Lokomotive bzw. Antriebseinheit und sowohl die entsprechende Sollwertkorrektur für das Stellglied dieser Lokomotive bzw. Antriebseinheit als auch die Weitermeldung an die speicherprogrammierbaren Steuerungen der übrigen Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten erfolgt, um dort entsprechende Sollwertkorrekturen zur möglichst weitgehenden Übernahme der weggefallenen Leistung auszulösen.
  13. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim blockierenden Gleiten der Räder einer Lokomotive bzw. Antriebseinheit während eines Bremsvorganges die Messdaten der Sensoren für die Raddrehzahl (12) und die Geschwindigkeit über Grund (13) in der speicherprogrammierbaren Steuerung der betroffenen Lokomotive bzw. Antriebseinheit eine Sollwertkorrektur zur Verringerung der Bremskraft auslösen und an das entsprechende Stellglied weiterleiten sowie an die übrigen speicherprogrammierbaren Steuerungen Informationen übermitteln, die dort Sollwertkorrekturen zur Erhöhung der Bremskraft auslösen.
  14. Aus Wagen und zwei oder mehreren Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten bestehender Zugverband gemäß Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchrutschen oder Gleiten der Räder einer Lokomotive bzw. Antriebseiheit die entsprechende Veränderung im Datenfluss in der zu dieser Lokomotive bzw. Antriebseinheit gehörenden speicherprogrammierbaren Steuerung sowohl ein entsprechendes Signal an die Aktoren der Sandstreuer der dazugehörigen Lokomotive bzw. Antriebseinheit auslöst, als auch Informationen an die speicherprogrammierbaren Steuerungen der übrigen Lokomotiven bzw. Antriebseinheiten weitergibt, die dort entsprechende Signale an die Aktoren der Sandstreueinrichtungen bewirken.
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