DE1190017B

DE1190017B - Device for vehicles, in particular rail vehicles, for detecting the skidding or sliding of drive axles

Info

Publication number: DE1190017B
Application number: DES67731A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Walter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-03-25
Filing date: 1960-03-25
Publication date: 1965-04-01

Description

Einrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, zum Erfassen des Schleuderns bzw. Gleitens von Treibachsen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, zur Erfassung des Schleuderns bzw. Gleitens von Treibachsen unter Verwendung von elektrischen, drehzahlabhängigen Gebern, die den Achsen zugeordnet sind, und Elementen zum Vergleich der Drehzahlen verschiedener Achsen.Device for vehicles, in particular rail vehicles, for detecting of the skidding or sliding of driving axles The invention relates to a device for vehicles, especially rail vehicles, to detect skidding or skidding Sliding of driving axles using electrical, speed-dependent encoders, which are assigned to the axes, and elements for comparing the speeds of different Axles.

Bisher hat man die Drehzahl von Treibachsen durch die EMK einer Tachometermaschine oder durch die in einem Fahrmotoranker erzeugte Gegenspannung dargestellt und die Differenz dieser den Drehzahlen proportionalen Spannungen am Ausgang einer Brückenschaltung abgegriffen. Die Höhe dieser Ausgangsspannung ist dabei stark abhängig von den absoluten Drehzahlen der am Schleudern beteiligten Achsen. Außerdem weisen die so gewonnenen Spannungen wegen der notwendigen Wirkung magnetischer Flüsse in rotierenden Ankern gegenüber den zu ihrer Entstehung notwendigen mechanischen Ursachen unter Umständen zeitliche Verschiebungen auf.Up to now, the speed of driving axles has been determined by the EMF of a tachometer machine or represented by the counter-voltage generated in a traction motor armature and the Difference between these voltages proportional to the speeds at the output of a bridge circuit tapped. The level of this output voltage is strongly dependent on the absolute Speeds of the axes involved in the spin. In addition, the so obtained Stresses due to the necessary effect of magnetic flux in rotating armatures against the mechanical causes necessary for their emergence under certain circumstances temporal shifts.

Es ist ferner eine Anzeigevorrichtung zur Fahrtüberwachung von Kraftfahrzeugen bekanntgeworden, die eine Einrichtung enthält, welche von den Winkelgeschwindigkeiten eines Vorder- und eines Hinterrades gesteuert wird und die in der Lage ist, die gegebenenfalls auftretenden Geschwindigkeitsunterschiede aufzuzeigen. Hierzu bildet sich zwischen einem ortsfesten System und einem mit dem jeweils betrachteten Rad oder der Achse verbundenen beweglichen System infolge periodischer Änderung des Luftspaltes und einer auf die genannten Systeme wirkenden konstanten magnetischen Erregung ein wechselnder Fluß aus, der in den Spulen des festen Systems eine Wechselspannung erzeugt, deren Höhe und Frequenz der Winkelgeschwindigkeit des betreffenden Rades entspricht.It is also a display device for monitoring the journey of motor vehicles became known, which contains a device, which of the angular velocities a front and a rear wheel is controlled and which is capable of the show any speed differences that may occur. To this end, forms between a stationary system and one with the particular wheel under consideration or the moving system connected to the axis as a result of periodic changes in the Air gap and a constant magnetic acting on the systems mentioned Excitation is an alternating flux that creates an alternating voltage in the coils of the fixed system generated, the height and frequency of the angular velocity of the wheel in question is equivalent to.

Zum Vergleich der Winkelgeschwindigkeiten zweier Räder oder Achsen werden die durch diese erzeugten Spannungen bzw. Frequenzen einem Synchronoskop zugeleitet, das bei Gleichheit der Spannungen bzw. Frequenzen keinen Ausschlag zeigt. Diese bekannte Einrichtung erfordert einen Abgleich der beiden Spannungsgeber, damit Fertigungstoleranzen der Spannungsgeber, die fälschlicherweise das Synchronoskop beeinflussen können, ausgeschaltet werden. Trotz dieses Abgleiches besteht bei der bekannten Anordnung die Gefahr, daß durch Bewegungen des Fahrzeuges auf der Fahrbahn Stöße auf das magnetische System der Spannungsgeber übertragen werden, die wegen der Verwendung von Dauermagneten eine sprunghafte Veränderung der Magnetkraft ergeben. Da solche Änderungen in unregelmäßigen Zeitabständen auftreten, ist eine ständige Überwachung der bekannten Einrichtung notwendig, wenn eine einwandfreie Messung erreicht werden soll. Außerdem kann mit der bekannten Einrichtung kein großer Geschwindigkeitsbereich mit ausreichender Genauigkeit erfaßt werden, weil die höchsten vorkommenden Geschwindigkeitsunterschiede beim Durchrutschen eines Rades während einer Anfahrt ohne Beschädigung der Einrichtung erfaßt werden müssen, so daß diese entsprechend auszulegen ist. Infolge dieser Auslegung kann sie beim Beginnen des Schleuderns oder Gleitens auftretende kleine Geschwindigkeitsunterschiede jedoch nicht mehr mit Sicherheit erfassen. Weiter weist die bekannte Einrichtung den Nachteil der mechanischen Trägheit und lange Übertragungswege auf, so daß sich zwischen Auftreten der Geschwindigkeitsunterschiede und der Anzeige Verzögerungen ergeben, die unerwünscht sind.To compare the angular speeds of two wheels or axles the voltages or frequencies generated by these are transmitted to a synchronoscope which shows no deflection when the voltages or frequencies are the same. This known device requires an adjustment of the two voltage sensors so Manufacturing tolerances of the voltage transmitter, which is wrongly the synchroscope can be turned off. Despite this comparison, the known arrangement, the risk of movement of the vehicle on the road Impacts are transmitted to the magnetic system of the voltage transmitter due to the use of permanent magnets result in a sudden change in the magnetic force. Since such changes occur at irregular intervals, it is a constant one Monitoring of the known device is necessary if a correct measurement is made should be achieved. In addition, a large speed range cannot be achieved with the known device can be detected with sufficient accuracy because the highest speed differences that occur when a wheel slips while driving without damaging the device must be recorded so that this is to be interpreted accordingly. As a result of this interpretation there may be small differences in speed when you start skidding or gliding however, it can no longer be recorded with certainty. Next, the known device the disadvantage of mechanical inertia and long transmission paths, so that between the occurrence of the speed differences and the display delays which are undesirable.

Die stetige Anzeige durch das Synchronoskop bedingt ferner, daß die zu vergleichenden Spannungen einen sinusförmigen Verlauf haben, da bei einem unstetigen Spannungsverlauf durch das Synchronoskop keine Anzeige erzielbar ist, die ein einwandfreies Maß für die Phasendifferenz der von den überwachten Fahrzeugachsen abgeleiteten Spannungen ist.The constant display by the synchronoscope also requires that the The voltages to be compared have a sinusoidal curve, since a discontinuous one Voltage curve through the synchroscope no display can be achieved that is flawless Measure of the phase difference derived from the monitored vehicle axles Tension is.

Die vorgenannten Nachteile werden bei der eingangs genannten Einrichtung auf einfache Weise erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Drehzahlen der Achsen über Impulsgeber erfaßt und die Zahl der von verschiedenen Achsen herrührenden Impulse in einer elektronischen Zählvorrichtung derart verglichen werden, daß bei Auftreten einer vorgegebenen Drehzahl- und damit Impulsdifferenz ein Signal ausgelöst wird. Durch die Einrichtung nach der Erfindung werden die Winkelgeschwindigkeiten der Räder bzw. Achsen also nicht in analoge elektrische Werte wie bei den bekannten Maßnahmen umgesetzt, sondern in Impulse umgewandelt, die eine wesentlich genauere Erfassung der Geschwindigkeitsdifferenz unabhängig von der Geschwindigkeit durch Impulszählung in einer Zählvorrichtung gestatten, die beispielsweise periodisch auf Null zurückgestellt wird. Mit der Einrichtung nach der Erfindung kann eine beliebige Genauigkeit der Anzeige erreicht werden, die nur durch die praktisch begrenzte Zahl der abgegebenen Impulse je Radumdrehung bestimmt ist. Es wird also an Stelle der ungenaueren analogen Messung eine digitale Zählmethode verwendet, die gegen die Unterschiede der Zahl der eingehenden Impulse weitgehend unempfindlich ist, so daß auch Fertigungstoleranzen der Geber unberücksichtigt bleiben können und Veränderungen an den Gebern durch Stöße, Schmutz oder Alterungserscheinungen des verwendeten Materials praktisch ohne Einfuß auf das Meßergebnis bleiben. Die zur digitalen Messung abgegebenen Impulsreihen wären jedoch für die Beeinflussung von Synchronoskopen unbrauchbar, wie schon oben dargelegt ist, so daß ersichtlich ist, daß die bekannte Einrichtung nicht mit dem Gegenstand der Erfindung verglichen werden kann.The aforementioned disadvantages arise with the device mentioned at the beginning avoided in a simple manner according to the invention that the speeds of the axes detected via pulse generator and the Number of from different axes resulting impulses are compared in an electronic counting device in such a way that that when a predetermined speed and thus pulse difference occurs, a signal is triggered. With the device according to the invention, the angular velocities the wheels or axles therefore do not have the same electrical values as the known ones Measures implemented, but converted into impulses that are much more precise Detection of the speed difference regardless of the speed Allow pulse counting in a counting device, for example periodically is reset to zero. With the device according to the invention, any Accuracy of the display can be achieved only by the practically limited number of the impulses emitted per wheel revolution is determined. So it will be in place of the Inaccurate analog measurement uses a digital counting method that works against the Differences in the number of incoming pulses is largely insensitive, so that manufacturing tolerances of the encoder can also be ignored and changes on the encoders due to impacts, dirt or signs of aging in the material used remain practically without influence on the measurement result. The ones submitted for digital measurement However, pulse trains would be useless for influencing synchronoscopes, as already stated above, so that it can be seen that the known device cannot be compared with the subject matter of the invention.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, dem ein zweiachsiges Drehgestell mit Einzelachsantrieb zugrunde gelegt wurde.The invention is described below on the basis of an exemplary embodiment described, which is based on a two-axle bogie with single-axle drive became.

Zwischen den Motoren und den Treibachsen sind in üblicher Weise Zahnradübersetzungen angeordnet, die in bekannter Weise durch Getriebekästen geschützt sind. F i g. 1 zeigt einen Teil eines solchen Getriebekastens 1, welcher die Zahnräder 2 und 3 schützt. In geringem Abstand von der Verzahnung des Großrades 3 ist ein gleichstromvormagnetisierter U-förmiger Kern 4 angeordnet. Der Kern 4 ist auf einer nicht magnetischen Platte 5 montiert, die ihrerseits mit dem Zahnradschutzkasten verschraubt ist. Dieser Kern trägt eine Wicklung 43 für die Gleichstromvormagnetisierung und eine Wicklung44 für die Abnahme der Wechselstromimpulse.Gear ratios, which are protected in a known manner by gear boxes, are arranged between the motors and the drive axles. F i g. 1 shows part of such a gear box 1 which protects the gears 2 and 3. A DC-biased U-shaped core 4 is arranged at a short distance from the toothing of the large wheel 3. The core 4 is mounted on a non-magnetic plate 5, which in turn is screwed to the gear protection box. This core carries a winding 43 for the direct current bias and a winding 44 for the removal of the alternating current pulses.

Die Abmessungen des Kernes 4 bzw. der Abstand seiner Schenkel 41 und 42 muß so gewählt sein, daß die Zähne des Großrades 3 beim Rotieren eine periodische Änderung der Induktion im Kern 4 hervorrufen.The dimensions of the core 4 or the distance between its legs 41 and 42 must be chosen so that the teeth of the large wheel 3 cause a periodic change in the induction in the core 4 when rotating.

Die Änderung der Induktion ruft eine Wechselspannung an den Klemmen der den Kern 4 umschließenden Wicklung 44 hervor. Die Form dieser Wechselspannung wird von der magnetischen Kennlinie dieser Anordnung und der Höhe der Vormagnetisierung abhängen. In vorteilhafter Weise werden diese beiden Größen so gewählt, daß die an dem Kern 4 vorbeilaufenden Zähne in demselben eine praktisch rechteckige Spannung induzieren.The change in induction produces an alternating voltage at the terminals of the winding 44 surrounding the core 4. The form of this alternating voltage will depend on the magnetic characteristic of this arrangement and the level of the premagnetization. Advantageously, these two sizes are chosen so that the teeth running past the core 4 induce a practically rectangular voltage therein.

In F i g. 2 ist die Schaltung zweier solcher Impulsgeber mit Kernen 4 dargestellt, deren Ausgänge auf eine Zählvorrichtung Z geleitet sind, die in vorteilhafter Weise mit Transistoren bestückt sein wird. Die Speisung der Impulsgeber erfolgt über eine Fremdstromquelle 6, die hier als Batterie dargestellt ist. Die Impulse der Geber werden mit Hilfe eines Zählwerkes subtrahiert, so daß am Ausgang des Zählwerkes nur die Differenz der von den betrachteten beiden Treibachsen erzeugten Impulse ansteht. Diese Impulsdifferenz ist ein Maß für das Schleudern bzw. Gleiten einzelner Achsen und kann z. B. für die Beeinflussung einer Steuerung, vorzugsweise unter Verwendung logischer Elemente, herangezogen werden.In Fig. 2 shows the circuit of two such pulse generators with cores 4 , the outputs of which are passed to a counting device Z, which is advantageously equipped with transistors. The pulse generator is fed via an external power source 6, which is shown here as a battery. The encoder pulses are subtracted with the help of a counter so that only the difference between the pulses generated by the two drive axles under consideration is available at the output of the counter. This pulse difference is a measure of the skidding or sliding of individual axes and can, for. B. can be used to influence a controller, preferably using logic elements.

Damit eine solche Einrichtung nicht nur für einmalige Vorgänge, sondern dauernd betrieben werden kann, ist es vorteilhaft, die angezeigte Drehzahldifferenz periodisch auf Null zurückzustellen.So that such a facility not only for one-off operations, but can be operated continuously, it is advantageous to use the displayed speed difference periodically reset to zero.

Ein weiterer vorteilhafter Erfindungsgedanke ist in der Verwendung von Hallgeneratoren an Stelle von vormagnetisierten Kernen zu sehen. Auch bei dieser Art der Impulsgabe werden die Zähne eines Getrieberads für die Erzeugung eines den Geber durchsetzenden Wechselflusses herangezogen.Another advantageous inventive idea is in the use of Hall generators instead of premagnetized cores. Even with this one The type of impulses are the teeth of a gear wheel for generating a den Encoder enforcing alternating flow used.

Es wird ferner im allgemeinen vorteilhaft sein, dem Ausgang eines Zählwerkes Schwellwertgeber nachzuschalten, um die Empfindlichkeit der Einrichtung auf ein für die praktischen Verhältnisse wünschenswertes Maß herabzusetzen.It will also generally be beneficial to the outcome of a Downstream counter threshold value transmitter to increase the sensitivity of the device to be reduced to a level that is desirable for practical conditions.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Maßnahmen nach den Unteransprüchen nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs geschützt sein sollen und ihnen keine selbständige Bedeutung beigemessen wird.It should be noted that the measures according to the subclaims should only be protected in connection with the subject matter of the main claim and no independent meaning is assigned to them.

Claims

Claims: 1. Device for vehicles, in particular rail vehicles, for detecting the skidding or sliding of driving axles using electrical, speed-dependent encoders that are assigned to the axes and elements for comparing the speeds of different axes, characterized in that the The rotational speeds of the axes are recorded via pulse generators and the number of different Axes originating pulses in an electronic counting device (Z) compared in this way be that when a predetermined speed and thus pulse difference occurs a signal is triggered.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the signal is only given when the speed difference is a predetermined Size exceeds.

3. Device according to claim 2, characterized in that the minimum speed difference required for the response is a function of various Driving operation quantities is.

4. Device according to claim 1, characterized in that that for the generation of the pulses direct current pre-magnetized, preferably U-shaped Cores (4) are used as donors.

5. Device according to claim 1, characterized in that that Haugenerators are used as transmitters for generating the pulses.

6th Device according to Claim 4 or 5, characterized by positively locking with the drive axis connected parts through which the magnetic flux is periodically changed.

7. Establishment according to claim 4 or 5, characterized in that the transmitters are in the gear boxes (1) are built in and one change of the magnetic flux in these encoders generated by the movement of the toothing of the gear wheels (large gear 3) will. B. Device according to claim 1, characterized in that the one speed difference indicating signal is periodically reset to zero. Considered Publications: German Patent No. 878 116.