DE1513641A1

DE1513641A1 - Fahr- und Bremssteuereinrichtung mit Zielbremsung,insbesondere fuer elektrische Triebfahrzeuge

Info

Publication number: DE1513641A1
Application number: DE19661513641
Authority: DE
Inventors: Assmus Dipl-Ing Alfred; Reichel Dipl-Ing Joachim; Heinz Mersmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-10-28
Filing date: 1966-10-28
Publication date: 1969-11-13
Also published as: DE1513641B2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT . Erlangen,

Werner-von-Siemens-Str. 50

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Fahr- und Bremssteuereinrichtung mit Zielbremsung, insbesondere für elektrische Triebfahrzeuge

(Zusatz zu Patentanmeldung S 97 719 VIIIb/20 1; PLA 65/8256)

Die Hauptanmeldung betrifft eine Fahr- und Bremssteuereinrichtung für elektrische Triebfahrzeuge, bei der einem Fahrschalter ein Schaltwerk zum stufenweisen Verändern der Spannung für die Fahrmotoren zugeordnet ist und der Fahrschalter oder ein über einen Linienleiter beeinflußter Empfänger über eine Vergleichseinrichtung als Sollwertgeber für einen Geschwindigkeitsregler ausgebildet ist, desaen Istwerteingang an eine der Geschwindigkeit des Triebfahrzeuges entsprechende Spannung angeechlossen ist. Der Ausgang des Geschwindigkeitsreglers ist mit einem Sollwerteingang eines Beschleunigungsreglers verbunden, dem als Istwertgröße ein, der Beschleunigung der Fahrmotoren proportionaler Strom zugeführt ist. Der Ausgang des Beschleunigungsreglers

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ist unmittelbar oder mittelbar mit dem Schaltwerk verbunden. Beim Fahren auf Strecken mit Linienleiter kann die über den Linienleiter an einen Empfänger übertragene Soll- bzw. Grenzgeschwindigkeit mit der am Fahrschalter eingestellten SoIljeschwindigkeit in der Vergleichseinrichtung verglichen werden. Diese Vergleichseinrichtung ist derart ausgebildet, daß jeweils der kleinere der beiden Sollwerte dem Geschwindigkeitsregler zugeführt wird. Damit wird erreicht, daß der Zug trotz Einstellung einer höheren Geschwindigkeit am Fahrschalter nicht schneller fahren kann als es die vom Linienleiter übertragene Information erlaubt.

PUr Triebfahrzeuge mit hohen Geschwindigkeiten z. B. bis zu ?Cü km/h ist eine Einrichtung erforderlich, die dem Fahrzeugführer noch vor der Erkennungsmöglichkeit von optischen Signal en, '•deren Stellung und Entfernung auf dem Führerstand meldet und eine Bremsung entsprechend dem jeweils notwendigen Bremsweg bis zu einem Halt-Signal oder einem die Geschwindigkeit begrenzenden Signal selbständig durchführt, wenn der Lokführer nicht vorher eingreift. Zur Durchführung einer derartigen Bremsung, die im folgenden mit Zielbremsung bezeichnet ist, werden von einer ortsfesten Station über einen auf der Strecke befindlichen Linienleiter Informationen auf das Triebfahrzeug übertragen, welche die Entfernung des Triebfahrzeuges zum Zielpunkt (Zielentfernung} und die vorgeschriebene Geschwindigkeit am Zielpunkt wiedergeben. Die Information über die Ziel entfernung kann die ortsfeste Station nur abgeben, wenn ihr der jeweilige Standort des Triebfahrzeuges bekannt ist.

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Lieser wird daher von der Lokomotive aus über den Linienleiter an die Station zurückgemeldet.

In.dem bereits erwähnten Empfänger wird aus der Zielentfernung und der vorgeschriebenen Geschwindigkeit am Zielpunkt eine Ausgangsgröße gebildet, die die jeweils zulässige Geschwindigkeit entsprechend dem Bremsvermögen darstellt und etwa nach einer Parabel verläuft (Bremsparabel). Diese Ausgangsgröße wird dazu benutzt, um über den Geschwindigkeitsregler mit P-Verhalten den Zug selbsttätig abzubremsen. Dabei liegt während des Bremsens die in einer Tachometereinrichtung erfaßte Ist-Geschwindigkeit um den Betrag der Regelabweichung über dem dem Geschwindigkeitsregler zugeführten Wert der Soll-Geschwindigkeit. Dies ist betrieblich unzulässig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die in der Hauptanmeldung behandelte Fahr- und Bremssteuereinrichtung mit einer Zielbremseinrichtung zu versehen, die den vorgenannten Mangel mit einfachen Mitteln vermeidet. Die Lösung besteht darin, daß eine Zielbremseinrichtung verwendet ist, bei der Signalwerte für die Zielentfernung und für eine vorgegebene Geschwindigkeit am Zielort einem Funktionsgenerator zugeführt sind, der über ein Schwellwertglied und die Vergleichseinrichtung mit dem Sollwerteingang des Geschwindigkeitsreglers verbunden ist, und daß das SchwelIwertglied derart bemessen ist, daß dessen Schwellwertspannung mindestens der Regelabweichung dee Geschwindigkeitsreglers entspricht. Auf diese Weise wird dem Geschwindigkeitsregler ein mindestens um die Regelabweichung verminderter Sollwert zugeführt, so daß diö Ist-Geschwindigkeit

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immer gfeich oder unterhalb d.er
Nach einer anderen Ausführung ist unter Beibehaltung des erfindungsgemäßen Lösungsprinzips eine Zielbremseinrichtung verwendet, bei der Signalwerte für die Zielentfernung und Signalwerte für eine vorgegebene Geschwindigkeit am Zielort einem zusätzlichen Funktionsgenerator zugeführt sind, der über ein Schwel]wertglied und einen zusätzlichen Geschwindigkeitsregler mit einem Begrenzungseingang des Geschwindigkeitsregler verbunden ist und daß das Schwellwertglied derart bemessen ist, daß dessen Schwellspannung mindestens der Regelabweichung des zusätzlichen Geschwindigkeitsreglers entspricht.

Die Erfindung ist anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Ks zeigt

Fig. 1 eine mit der neuen Zielbremseinrichtung ausgerüstete Fahr- und Bremssteuereinrichtung,

Fig. 2 den Verlauf der Soll- und Istgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Ziel entfernung,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungebeiepiel,

Fig. 4 die Sollbeschleunigung als Funktion der Geschwindigkeitsabweichung,

Fig. 5 den Verlauf der Istgeschwindigkeit bei einer einen Anfahrvorgang unterbrechenden Zielbremsung und

Fig. 6 den Verlauf der Soll- und Istgeschwindigkeit bei einer Zielbremsung auf eine Geschwindigkeit größer als Null.

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Bei der in Fig. 1 dargestellten Zielbremseinrichtung liegen die Fahrmotoren 1 über dem Fahrzeugtransformator 2 und dem' Stromabnehmer 4 an der Fahrdrahtspannung. Die den Fahrmotoren zugeführte Spannung wird durch den Fahrschalter 7 gesteuert, der als Sollwerteinsteller für den Geschwindigkeitsregler 8 dient und an diesen einen Geschwindigkeits-Sollwert V ,, abgibt. Ein weiterer Geschwindigkeits-Sollwert, beispielsweise ein Geschwindigkeits-Grenzwert ν kann von einem Empfänger E vorgegeben werden, in welche/n die über den Linienleiter L übertragene Information in eine Grenzwertspannung umgeformt wird. Die Vergleichseinrichtung 50 wählt von den beiden Geschwindigkeitswerten den kleineren aus und gibt ihn an den Geschwindigkeitsregler 8, der den mit der Tachomaschine 12 erfaßten Geschwindigkeits-Istwert Vj₈+ und den am Eingang 9 eingegebenen Sollwert zu einem Beschleunigungs-Sollwert b ,, verarbeitet und ihn an einen Beschleunigungsregler 13 weitergibt. Der Beschleunigungsregler 13 steuert über Schwellwertglieder 21a, 21b entsprechend einer positiven oder negativen Beschleunigungsabweichung £>b das Schaltwerk6aufwärts bzw. abwärts und falle erforderlich, über die entsprechenden Bremsregler 33 auch die elektrische Bremse und die Druckluftbremse 39. Der Geschwindigkeitsregler 8 ist so ausgelegt, daß er Besohleunigunge- oder Verzögerunge-Sollwerte, die sich aus der Differenz zwischen Soll- und Istgeschwindigkeit ergeben, konstant hält, bie diese Geschwindigkeitsdifferenz Av auf einen kleinen Wert abgesunken ist. Dae Fahrzeug wird daher bis kurz vor Erreichen der eingestellten Geschwindigkeit konstant beschleunigt oder verzögert.

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Zum Zielbremsen werden dem'Empfänger E über den Linienleiter L zusätzlich Informationen über eine einzuhaltende Geschwindigkeit an einem Zielpunkt und Informationen über die Zielentfernung zugeführt. Diese Informationen werden in der Auswerteeinrichtung A des Empfängers E in geeignete Signalspannungen V-j-t und Z umgeformt. Bei der erfindungsgemäßen Fahr- und Bremssteuereinrichtung gemäß Fig. 1, bei der weitgehend bereits vorhandene Bauteile für die Zielbremsung ausgenutzt werden können, ist eine Zielbremseinrichtung verwendet, bei der Signalwerte v_ziel für eine vorgegebene Geschwindigkeit am Zielort und Signalwerte Z für die Zielentfernung einem Funktionsgenerator 60 zugeführt sind. In den Funktionsgenerator 60 wird aus den beiden Signalspannungen ^v _z*_ei ^u*id Z ein Geschwindigkeits-Sollwert ν gebildet, der in Abhängigkeit vom Bremsweg ζ den im Blocksymbol eingezeichneten etwa parabelförmigen Verlauf hat. Während des Bremsens liegt die Ist-Geschwindigkeit entsprechend dem proportionalen Verhalten des Geschwindigkeitsreglers 8 um den Betrag der Regelabweichung über der dem Geschwindigkeitsregler 8 vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit. Durch die am Ausgang des Funktionsgenerators 60 angeordnete Diode 61 wird die Bremsparabel ν = f (z)

um die Schwellwertspannung in· eine in Fig. 2 gestrichelt gezeichnete Lage verschoben,so daß zumindest die bleibende Regelabweichung kompensiert wird." Der vorgegebene Geschwindigkeitssollwert ^vsoll 2 *⁸* ^a^^so gleich oder kleiner air der Geechwindigkeits-Istwert v. _t. Auf diese Weise wird die Sicherheit erhöht, da der tatsächliche Zielpunkt P noch vor den Fußpunkt der Bremsparabel ν = f (z) gelegt ist. Die Wirkung der Diode 61 kann durch einen in Reihe mit dieser angeordneten Wideretand 62 er-

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höht werden (punktierte Linie in Pig. 2). Damit die beschriebene Beeinflussung der ^!!geschwindigkeit ν nur während der Zielbremsung wirksam ist, wird durch eine über den Linienleiter übertragene zusätzliche Information,die sogenannte Bremsvorankündigung ein Relais63 erregt, dessen Ruhekontakt parallel zu der Diode 61 bzw. parallel zur Diode 61 und dem Widerstand 62 geschaltet ist. Die Erregung des Relais 63 wird bei Erreichen der Zielgeschwindigkeit, die zwischen Null und einem beliebigen Wert liegen kann, wieder abgeschaltet. Auf diese Weise wird vor und nach der Zielbremsung die Diode 61 außer Wirksamkeit gesetzt und damit sichergestellt, daß der Geschwindigkeitssollwert ν wieder unverfälscht an den Geschwindigkeitsregler 8 weitergegeben wird.

Eine andere vorteilhafte Lösung ist in Pig. 3 dargestellt. Die im Empfänger E gebildeten Signalspannungen Z und ^v _ziei werden an einen zusätzlichen Punktionsgenerator 60a gegeben. Der in diesem Funktionsgenerator 60a aus den beiden Signalspannungen ^vziel ^{und Z} gebildete Geschwindigkeitesollwert V₁, ₂ wird dann über eine Diode 61a einem zusätzlichen Geschwindigkeitsregler 70 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Begrenzungseingang 8b des Geschwindigkeitsreglers 8 verbunden ist. Auf diese Weise kann man den am Ausgang des Geschwindigkeitsreglers auftretenden Verzögerungeeollwert *>_soli 2 ^als Punktion der Geschwindigkeitsabweichung a.v 2 unabhängig von der Auslegung des Geschwindigkeitsreglers 8 optimal einstellen (Fig. 4). Damit wird erreicht, daß beispielsweise bei einer Anfahrt in geringer Entfernung von einem Halt-Signal der dem Beschleunigungsregler 13 zugeführte Sollwert nicht erst kurz vor dem Schnitt-

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Punkt des zeitlichen Verlaufes der Ist-Geschwindigkeit ait der Bremsparabel (Fig. 5) zurückgenommen wird, sondern bereits wesentlich früher entsprechend der in Pig. 4 gezeigten, riel flacher eingestellten Kennlinie b_{eoll 2} ■ f (Av2).Das Schaltwerk läuft dadurch nicht unnötig auf höhere Stufen, sondern wird schon vorzeitig angehalten und schaltet auch schon früher abwärts, als dies der Geschwindigkeitsregler 8 tun würde. Im Bremsbereich hat der Geschwindigkeitsregler 70 eine steile Kennlinie, damit auch schon kleine A\2 Werte eine genügende Bremsverzögerung ergeben.

Bei einer Zielbremsung auf Geschwindigkeitswerte größer als Null, beispielsweise auf 40 km/h,würde infolge der Verschiebung der Bremsparabel der korrigierte Geechwindigkeitssollwert v_0oll 2 ^u^ter den Geschwindigkeitewert v_z^_el an Zielort herunterlaufen (Funkt B in Fig. 6). Um dies zu vermeiden, wird in vorteilhafter Weise zusätzlich das Signal v_%^^ für die Geschwindigkeit am Zielort an den Sollwerteingang 71.des Geschwindigkeitsregler 70 in der Weise gegeben» daß jeweils der größere der beiden Werte ν_Ζ4_βτ und ν ,, „ ^eur Wirkung kommt (Fig. 3). Hierzu sind die Signalepannungen ν_Β^_βχ über die Diode 64 und die Signalepannung V₈₀^n 2 ^ü*>er ^die Diode an den Sollwerteingang 71 des Geschwindigkeitsregle.rs 70 geführt (Fig. 3). Sobald die Signalspannung v_{eoll 2} unter den Wert der Signalspannung v_ziel sinkt, übernimmt letzterer die weitere Beeinflussung des Geschwindigkeitsregler.(Pig. 6).

6 Patentansprüche
6 Figuren

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Claims

SPLA66/17725.13641Patentansprüche1

1. Fahr- und Bremssteuereinrichtung für elektrische Triebfahrzeuge, bei der einem Fahrschalter ein Schaltwerk zum stufenweiaen Verändern der Spannung für die Fahrmotoren zugeordnet ist, der Fahrschalter oder ein über einen' Linienleiter beeinflußter Empfänger über eine Vergleichseinrichtung als Sollwertgeber für einen Geschwindigkeitsregler ausgebildet ist, der Ausgang des Geschwindigkeitsregler mit einem Sollwerteingang eines Beschleunigungsreglers verbunden ist, und der Ausgang des Beachleunigungsreglers mittelbar oder unmittelbar an das Schaltwerk geführt ist,, nach Patentanmeldung, Akt.-Z.* S 97 719 VIIIb/20 1 (PLA 65/8256), dadurch gekennzeichnet, daß eine Zielbremseinrichtung verwendet ist, bei der Signalwerte (Z), für die Zielentfernung und Signalwerte (^ν ₂4_θτ\» für eine vorgegebene Geschwindigkeit am Zielort einem Funktionsgenerator (60) zugeführt sind, der über ein Schwellwertglied (61) und die Vergleichseinrichtung (50) mit den Sollwerteingang des Geschwindigkeitsregler (8) verbunden ist und daß das Schwellwertglied (61) derart beaeesen let, daJ deaaen Schwellspannung mindestens der bleibenden Regelabweichung des Geschwindigkeitsregler s (8) entspricht.

2. Fahr- und Bremseteuereinrichtung nach Anspruch 1_v dadurch gekennzeichnet, dafi in Reihe »ur Diode (61) ein Wideretand (62) geschaltet ist.

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3. Fahr- und Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Diode (61) bzw. parallel zur Diode (61) und dem Wideretand (62) der Ruhekontakt eineB Relais (63) angeordnet ist, das insbesondere durch eine zusätzliche über den Linienleiter (L) übertragene Information lediglich während der Zielbremsung erregt ist.

4. Fahr- und Bremseteuereinrichtung für elektrische Triebfahrzeuge, bei der einem Fahrschalter ein Schaltwerk zum stufenweisen Verändern der Spannung für die Fahrmotoren zugeordnet ist, der Fahrschalter oder ein über einen Linienleiter beeinflußter Empfänger über eine Vergleicheeinrichtung als Sollwertgeber für einen Geschwindigkeitsregler ausgebildet ist, der Ausgang des Geschwindigkeitsreglers mit einem Sollwerteingang eines Beschleunigungsreglers verbunden ist, und der Ausgang des Beschleunigungsreglers mittelbar oder unmittelbar an das Schaltwerk geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß, eine Zielbremseinrichtung verwendet ist, bei der Signalwerte (Z) fUr die Zielentfernung und Signalwerte (^ν _Ζί_βτ) für eine vorgegebene Geschwindigkeit am Zielort eines zusätzlichen Funktionsgene rator (60a) zugeführt sind, der Über ein Schwellwertglied (61a) und einen zusätzlichen Geschwindigkeitsregler (70) eit einem Begrenzungseingang (8b) des Geschwindigkeitsregler· (8) verbunden ist und daß das Schwellwertglied (61a) derart besessen ist, daß dessen Schwellspannung mindestens der bleibenden Regelabweichung des zueät«liehen Geschwindigkeitsregler* (70) entspricht.

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BAD

run uo/ ι ι ι C

5. Fahr- und Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Geschwindigkeit am Zielort entsprechende Signalspannung (^ν _ζ^_βχ) über eine Diode (64) und die der Sollgeschwindigkeit (v_eoll ^i entsprechende Signalspannung über eine Diode (65) an den Sollwerteingang (71) des zusätzlichen Geschwindigkeitsreglers (70) geführt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des zusätzlichen Geschwindigkeitsreglers (70), daß sein Ausgangssignal (*>₈₀;q g^ ^im Fahrbereich ^mi"t ^zu~ nehmender SoIl-Istwertabweichung (av2) bis zu einem vorgegebenen Begrenzungswert verhältnismäßig flach ansteigt, hingegen im Bremebereich steil verläuft.

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