DE1513641B2

DE1513641B2 - Geschwindigkeitsregelvorrichtung mit zielbremseinrichtung fuer spurgebundene triebfahrzeuge

Info

Publication number: DE1513641B2
Application number: DE19661513641
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Mersmann Heinz Reichet Joachim Dipl Ing 8520 Erlangen H041 25 02 Aßmus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-10-28
Filing date: 1966-10-28
Publication date: 1971-06-03
Also published as: DE1513641A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Geschwindig- sigen Höchstgeschwindigkeit voll ausschöpfen zu

keitsregelvorrichtung mit Zielbremseinrichtung für können.

spurgebundene Triebfahrzeuge, bei der Signalwerte Die Lösung der genannten Aufgabe gelingt, ausfür die Zielentfernung und die am Zielort vorgeschrie- gehend von einer Geschwindigkeitsvorrichtung der bene Zielgeschwindigkeit von der Strecke her über 5 eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch, Linienleiter auf das Triebfahrzeug übertragen und daß der Ausgang des Funktionsgenerators über ein einem Funktionsgenerator zugeführt sind, in welchem kurzschließbares Schwellwertglied geführt ist, dessen unter Berücksichtigung dieser Signalwerte ein Ge- Schwellspannung mindestens der sich während der schwindigkeitssollwert gebildet wird, der über einen Zielbremsung einstellenden Regelabweichung des Ge-Geschwindigkeitsregler auf die Antriebs- und Brems- io schwindigkeitsreglers entspricht und dessen Kurzeinrichtung des Triebfahrzeuges einwirkt. Schluß durch ein zusätzliches Signal vor Beginn der

Bei einer derartigen Anordnung, wie sie durch die Zielbremsung aufhebbar und in Abhängigkeit von der BBC-Nachrichten 46, 1964, S. 251 bis 255 bekannt Erreichung der Zielgeschwindigkeit wieder einschaltist, lassen sich Regelabweichungen zwischen Soll- bar ist. Damit ist also sichergestellt, daß im Gegen- und Istwert der Regelgröße nicht vermeiden. Um 15 satz zu der schon erwähnten Bremsautomatik für diese Regelabweichung klein zu halten, wird bei der Züge mit hoher Geschwindigkeit (BBC-Nachrichten bekannten Bremsautomatik mit Zielbremseinrichtung 46, 1964, S. 251 bis 255) während des Bremsens die besonderer Wert auf möglichst geringe Zeitkonstan- Istgeschwindigkeit nicht oberhalb der jeweiligen Sollten der Regeleinrichtung gelegt. geschwindigkeit verläuft und daß somit eine sichere

Unerwünschte Regelabweichungen können sich 20 Zielbremsung ermöglicht wird; andererseits kann die auch bei einer anderen vorbekannten Fahr- und Bremsparabel auch in ihrer unverfälschten Form hin-Bremssteuerung (Siemens-Zeitschrift 1965, S. 595 bis zugezogen werden, um beispielsweise in an sich be-599) besonders dadurch ergeben, daß die Beschleuni- kannter Weise zur Anzeige der gerade zulässigen gegung des Fahrzeuges in betrieblich an sich sehr nauen Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zielzweckmäßiger Weise in einem Geschwindigkeitsregler 25 entfernung auf einem Führerstandsgerät zu dienen, dem jeweiligen Wert der Differenz zwischen Soll- und Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden in Tstgeschwindigkeit zugeordnet ist. vorteilhafter Weise dazu weitgehend bereits vorhan-

AIs Sollgeschwindigkeit wird bei den bekannten dene Bauteile mitbenutzt.

Anordnungen durch eine Vergleichseinrichtung der Eine andere Ausführungsform geht ebenfalls von kleinste Wert aus Geschwindigkeitswerten ausgewählt, 30 der durch die BBC-Nachrichten 46, 1964, S. 251 und die als Geschwindigkeits-Sollwert auf dem Fahrzeug 255 bekannten Anordnung aus und bezieht sich demeinerseits und auf Grund von über den Linienleiter entsprechend auf eine Geschwindigkeitsregelvorrichgegebenen Informationen, beispielsweise als Geschwin- tung mit Zielbremseinrichtung für spurgebundene digkeitsgrenzwert, von einem von dem Linienleiter Triebfahrzeuge, bei der ein für die Strecke gültiger beeinflußten und auf dem Triebfahrzeug angeordne- 35 Grenzgeschwindigkeitssollwert einerseits und Signalten Empfänger andererseits vorgebbar sind. werte für die Zielentfernung und die am Zielort vor-

Für eine Zielbremsung werden an den Empfänger geschriebene Zielgeschwindigkeit andererseits von der über den Linienleiter von einer ortsfesten Station zu- Strecke her über Linienleiter auf das Triebfahrzeug sätzlich Informationen über eine einzuhaltende Ge- übertragen werden und die Signalwerte für Zielentschwindigkeit an einem Zielpunkt und über die Ziel- 40 fernung und Zielgeschwindigkeit einem Funktionsentfernung zugeführt. Die Informationen über die generator zugeführt sind, in welchem unter Berück-Zielentfernung kann die ortsfeste Station nur abgeben, sichtigung dieser Signalwerte ein zweiter Geschwinwenn ihr der jeweilige Standort des Triebfahrzeuges digkeits-Sollwert gebildet wird, wobei der kleinere bekannt ist. Dieser wird daher von dem Triebfahr- der beiden Geschwindigkeits-Sollwerte über einen zeug über den Linienleiter jeweils an die Station ge- 45 Geschwindigkeitsregler auf die Antriebs- und Bremsmeldet, einrichtung des Triebfahrzeuges einwirkt. Bei dieser

In dem vom Linienleiter beeinflußten Empfänger Ausführung ist unter Beibehaltung des erfindungswird in einem Funktionsgenerator aus der Zielentfer- gemäßen Lösungsprinzips der Ausgang des Funknung und der vorgeschriebenen Geschwindigkeit am tionsgenerators über ein Schwellwertglied geführt und Zielpunkt eine Ausgangsgröße gebildet, die die jeweils 50 der so gebildete zweite Geschwindigkeits-Sollwert zulässige Geschwindigkeit als Funktion des Weges einem eigenen, zweiten Geschwindigkeitsregler zuentsprechend dem Bremsvermögen des Triebfahrzeu- geführt, dessen Ausgang mit einem Begrenzungseinges darstellt und etwa nach einer Parabel verläuft gang des ersten, vom ersten Geschwindigkeits-Sollwert (Bremsparabel). Die dem Geschwindigkeitsregler zu- beaufschlagten Geschwindigkeitsreglers verbunden ist, geführte und beispielsweise in einer Tachometerein- 55 wobei die Schwellspannung des Schwellwertgliedes richtung erfaßte Istgeschwindigkeit des Triebfahrzeu- mindestens der bleibenden Regelabweichung des ges liegt nun um den Betrag der Regelabweichung zweiten Geschwindigkeitsreglers entspricht. Dadurch über der dem Geschwindigkeitsregler jeweils züge- ist es möglich, unabhängig von der Auslegung des führten Größe der Sollgeschwindigkeit, deren Verlauf ersten, an sich vorhandenen Geschwindigkeitsreglers sich auf Grund der Bremsparabel in Abhängigkeit 60 in dem zweiten Geschwindigkeitsregler eine für bevom Bremsweg ergibt. Das ist betrieblich unzulässig. stimmte Fälle einer Zielbremsung optimalere Zuord-

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, mit einfachen nung der Funktionswerte im Geschwindigkeitsregler

Mitteln einerseits eine genaue und sichere Zielbrem- einzustellen.

sung zu ermöglichen und andererseits die durch die Um zu vermeiden, daß bei einer Zielbremsung auf

Geschwindigkeitsregelvorrichtung gegebenen Vorteile 65 eine von Null verschiedene Zielgeschwindigkeit in-

für eine universell bei den verschiedensten Betriebs- folge der durch das Schwellwertglied bewirkten Ver-

verhältnissen einsetzbare Fahrgeschwindigkeitsrege- Schiebung der Parabel der maßgebliche, verfälschte

lung unter voller Ausnutzbarkeit der jeweils zuläs- Geschwindigkeits-Sollwert die Istgeschwindigkeit der-

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art beeinflußt, daß diese kurz vor Erreichen der vor- schleunigungs-Sollwert b_soU verarbeitet und ihn an gegebenen Zielgeschwindigkeit erst unter diesem Wert einen Beschleunigungsregler 13 weitergibt. Der Beverläuft, wird in vorteilhafter Weise eine der Ge- schleunigungs-Istwert b_ist wird durch Differentiation schwindigkeit am Zielort entsprechende Signalspan- der Tachomaschinenspannung (dv/dt) gewonnen,
nung über eine erste Diode und eine der Sollgeschwin- 5 Der Beschleunigungsregler 13 steuert über Schwelldigkeit des Funktionsgenerators entsprechende Signal- wertglieder 21 a, 21 b entsprechend einer positiven spannung über eine zweite Diode an den Sollwert- oder negativen Beschleunigungsabweichung A b ein eingang des zweiten Geschwindigkeitsreglers geführt. Schaltwerk 6 aufwärts bzw. abwärts und falls erfor-Sobald der von dem Funktionsgenerator gelieferte derlich, nach Umsteuerung eines Fahr-Bremswenders Geschwindigkeits-Sollwert unter den Wert des vom io über entsprechende Bremsregler 33 auch eine elek-Linienleiter direkt vorgegebenen Geschwindigkeits- trische Bremse 38 und eine Druckluftbremse 39. Der wertes am Zielort sinkt, übernimmt dann dieser Ge- Geschwindigkeitsregler 8 ist so ausgelegt, daß er Beschwindigkeitswert die weitere Beeinflussung des zwei- schleunigungs- oder Verzögerungs-Sollwerte, die sich ten Geschwindigkeitsreglers. aus der Differenz zwischen der ihm jeweils zugeführ-

Bei Verwendung des eingangs erwähnten, dem Ge- 15 ten Soll- und Istgeschwindigkeit ergeben, konstant schwindigkeitsregelkreis unterlagerten Beschleuni- hält, bis diese Geschwindigkeitsdifferenz Δ ν auf einen gungsregelkreises wird in bekannter Weise jeweils ent- kleinen Wert abgesunken ist. Das Fahrzeug wird sprechend der Auslegung des Geschwindigkeitsreglers daher bis kurz vor Erreichen der eingestellten in Abhängigkeit von der Größe der Differenz zwi- Geschwindigkeit konstant beschleunigt oder verschen Soll- und Istgeschwindigkeit dem Beschleuni- 20 zögert.

gungsregler ein bestimmter Beschleunigungssollwert Zum Zielbremsen werden nun dem Empfänger E vorgegeben. Um bei einer Anfahrt in nur geringer über den Linienleiter L zusätzlich Informationen über Entfernung von einem Halte-Signal ein unnötiges eine einzuhaltende Geschwindigkeit an einem Ziel-Hochlaufen des Schaltwerkes zu vermeiden und um punkt und Informationen über die Zielentfernung zuim Bremsbereich auch bei kleinen Werten eines Ge- 25 geführt. Diese Informationen werden in der Ausschwindigkeitsunterschiedes zwischen Soll- und Ist- Werteeinrichtung A des Empfängers E in geeignete geschwindigkeit des Geschwindigkeitsreglers eine ge- Signalspannung v_zlcl und Z umgeformt. Bei der erfinnügende Bremsverzögerung zu erzielen, kann zweck- dungsgemäßen Fahr- und Bremssteuereinrichtung mäßig der zweite Geschwindigkeitsregler derart aus- gemäß Fig. 1, bei der weitgehend bereits vorhangebildet sein, daß sein jeweils am Ausgang anstehen- 30 dene Bauteile für die Zielbremsung ausgenutzt werder Beschleunigungssollwert im Fahrbereich mit zu- den können, ist eine Zielbremseinrichtung verwendet, nehmender Soll-Ist-Wertabweichung der Geschwin- bei der Signalwerte v_zici für eine vorgegebene Gedigkeit bis zu einem vorgegebenen Begrenzungswert schwindigkeit am Zielort und Signalwerte Z für die flach ansteigt, hingegen im Bremsbereich steil ver- Zielentfernung einem Funktionsgenerator 60 zugeführt läuft. 35 sind. In dem Funktionsgenerator 60 wird bei einer

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand Zielbremsung aus den beiden Signalspannungen v_ziel

der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt und Z ein sich mit abnehmendem Bremsweg ζ ver-

F i g. 1 eine mit der neuen Zielbremseinrichtung mindernder, nicht konstanter Geschwindigkeits-Sollausgerüstete Fahr- und Bremssteuereinrichtung, wert v_g = / (z) gebildet, der in Abhängigkeit vom

F i g. 2 den Verlauf der Soll- und Istgeschwindig- 4° Bremsweg ζ den im Blocksymbol eingezeichneten

keit in Abhängigkeit von der Zielentfernung, etwa parabelförmigen Verlauf hat. Während des

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Brenmsens liegt die Istgeschwindigkeit entsprechend

F i g. 4 die Sollbeschleunigung als Funktion der dem proportionalen Verhalten eines als Geschwindig-

Geschwindigkeitsabweichung, keitsregler 8 verwendeten Proportionalreglers um

Fig. 5 den Verlauf der Istgeschwindigkeit bei einer 45 den Betrag der Regelabweichung über der dem Ge-

einen Anfahrvorgang unterbrechenden Zielbremsung schwindigkeitsregler 8 vorgegebenen, an dessen Ein-

und gang jeweils anstehenden Sollgeschwindigkeit.

F i g. 6 den Verlauf der Soll- und Istgeschwindig- Durch ein am Ausgang des Funktionsgenerators 60

keit bei einer Zielbremsung auf eine Geschwindigkeit angeordnetes Schwellwertglied 61 in Form einer

größer als Null. 50 Diode wird die Bremsparabel v_g = / (z) um die

Bei der in Fig. 1 dargestellten Zielbremseinrich- Schwellwertspannung in eine in Fig. 2 gestrichelt tung liegen Fahrmotoren 1 über einen Fahrzeugtrans- gezeichnete Lage verschoben, so daß zumindest die formator 2 und einen Stromabnehmer 4 an Fahrdraht- bleibende Regelabweichung kompensiert wird. Der spannung. Die den Fahrmotoren zugeführte Spannung sich dadurch jeweils ergebende »verfälschte« Gewird u.a. durch einen Fahrschalter 7 gesteuert, der 55 schwindigkeits-Sollwert v_soH2 = / (z) bewirkt einen als Sollwerteinsteller für einen Geschwindigkeitsreg- Istgeschwindigkeitsverlauf v_isl, derart, daß eine sichere ler 8 dient und an diesen einen Geschwindigkeits-Soll- Zielbremsung möglich ist. Die Sicherheit wird dawert v_{sM ί} abgibt. Ein weiterer Geschwindigkeits-Soll- durch erhöht, daß der tatsächliche Zielpunkt P noch wert, beispielsweise ein Geschwindigkeitsgrenzwert v_g vor den Fußpunkt der unverfälschten Sollwertkurve, kann von einem Empfänger £ vorgegeben werden, in 60 also der Bremsparabel v_g = /(z) gelegt ist. Die Wirweichem eine über einen Linienleiter L übertragene kung der Diode 61 kann durch einen in Reihe mit Information in eine Grenzwertspannung umgeformt diesem angeordneten Widerstand 62 erhöht werden wird. Eine Vergleichseinrichtung 50 wählt von den (punktierte Linie in F i g. 2). Damit die beschriebene beiden Geschwindigkeitswerten den kleineren aus und Beeinflussung der Sollgeschwindigkeit v_ff nur während gibt ihn an den Geschwindigkeitsregler 8, der den mit 65 der Zielbremsung wirksam ist, wird durch eine über der Tachomaschine 12 erfaßten und am Eingang 10 den Linienleiter übertragene zusätzliche Information, eingegebenen Geschwindigkeits-Istwert v_ist und den die sogenannte Bremsvorankündigung, ein Relais 63 am Eingang 9 eingegebenen Sollwert zu einem Be- 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 die Bremsparabel in ihrer unverfälschten Form für anderweitige Zwecke zur Verfugung steht.

Eine andere vorteilhafte Lösung ist in F i g. 3 dargestellt. In einem mit dem Blocksymbol 60 gekennzeichneten Funktionsgenerator (F i g. 3) wird ein für den jeweiligen Streckenabschnitt konstanter Grenzgeschwindigkeits-Sollwert ν« gebildet und in der Vergleichseinrichtung 50 mit einem gegebenenfalls anliegenden Geschwindigkeitssollwert v_S()(fl des Fahrschalters verglichen, derart, daß der kleinere Wert an den ersten Geschwindigkeitsregler 8 weitergegeben wird. Außerdem werden die im Empfänger E gebildeten Signalspannungen Z und v,,·,,, an einen für eine Ziclbremsung vorgesehenen Funktionsgenerator 60a gegeben. Der in diesem Funktionsgenerator 60 α aus den beiden Signalspannungen v_ziel und Z gebildete Geschwindigkeitssollwert wird dann über eine Diode 61a (Schwellwertglied) geführt und ist als Geschwindigkeitsregler 70 vorgebbar, dessen Ausgang mit einem Begrenzungseingang 8 b des Geschwindigkeitsreglers 8 verbunden ist. Auf diese Weise kann man den am Ausgang des zusätzlichen Geschwindigkeitsreglers 70 auftretenden Verzögerungssollwert b_soU„ als Funktion der Geschwindigkeitsabweichung Λ ν 2 unabhängig von der Auslegung des Geschwindigkeitsreglers 8 optimal einstellen (F i g. 4). Damit wird erreicht, daß beispielsweise bei einer Anfahrt in geringer Entfernung von einem Halt-Signal der dem Beschleunigungsregler 1.3 zugeführte Sollwert nicht erst kurz vor dem Schnittpunkt des zeitlichen Verlaufes der Istgeschwindigkeit mit der Bremsparabel (F i g. 5) zurückgenommen wird, sondern bereits wesentlich früher entsprechend der in Fig. 4 gezeigten, viel flacher eingestellten Kennlinie b_soU.₂ = /(ztv2). 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 Jv2-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 »verfälschte« Geschwindigkeitssollwert bei Erreichen der konstanten Grenzgeschwindigkeit v_zicl die Istgeschwindigkeit derart beeinflussen, daß diese zunächst unter den Wert der vorgegebenen Geschwindigkeit v_zicl am Zielort verlaufen würde entsprechend dem Punkt B (F i g. 6) in dem gestrichelt gezeichneten Kurvenverlauf v_s0lV2 = /(z). Um dies zu vermeiden, wird in vorteilhafter Weise zusätzlich das Signal v_ziel für die Geschwindigkeit am Zielort an den Sollwerteingang 71 des Geschwindigkeitsreglers 70 in der Weise gegeben, daß jeweils der größere der beiden Werte v_ziel und V₅₀₁₇₂ zur Wirkung kommt(F i g. 3). Hierzu sind die Signalspannungen v_ziel über die Diode 64 und die Signalspannung v_{soii 2} über die Diode 65 an den Sollwerteingang 71 des Geschwindigkeitsreglers 70 geführt (Fig. 3). Sobald die Signalspannung v_soI/, unter den Wert der Signalspannung v_ziel sinkt, übernimmt letzterer die weitere Beeinflussung des Geschwindigkeitsreglers (F i g. 6).

Claims

Patentansprüche:

1. Geschwindigkeitsregelvorrichtung mit Zielbremseinrichtung für spurgebundene Triebfahrzeuge, bei der Signalwerte für die Zielentfernung und die am Zielort vorgeschriebene Zielgeschwindigkeit von der Strecke her über Linienleiter auf das Triebfahrzeug übertragen und einem Funktionsgenerator zugeführt sind, in welchem unter Berücksichtigung dieser Signalwerte ein Geschwindigkeitssollwert gebildet wird, der über einen Geschwindigkeitsregler auf die Antriebs- und Bremseinrichtung des Triebfahrzeuges einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Funktionsgenerators (60) über ein kurzschließbares Schwellwertglied (61) geführt ist, dessen Schwellspannung mindestens der sich während der Zielbremsung einstellenden Regelabweichung des Geschwindigkeitsreglers (8) entspricht und dessen Kurzschluß durch ein zusätzliches Signal vor Beginn der Zielbremsung aufhebbar und in Abhängigkeit von der Erreichung der Zielgeschwindigkeit wieder einschaltbar ist (Fig. 1).

2. Geschwindigkeitsregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum Schwellwertglied (61) ein Widerstand (62) geschaltet ist.

3. Geschwindigkeitsregelvorrichtung mit Zielbremseinrichtung für spurgebundene Triebfahrzeuge, bei der ein für die Strecke gültiger Grenzgeschwindigkeits-Sollwert einerseits und Signalwerte für die Zielentfernung und die am Zielort vorgeschriebene Zielgeschwindigkeit andererseits von der Strecke her über Linienleiter auf das Triebfahrzeug übertragen werden und die Signalwerte für Zielentfernung und Zielgeschwindigkeit einem Funktionsgenerator zugeführt sind, in welchem unter Berücksichtigung dieser Signalwerte ein zweiter Geschwindigkeits-Sollwert gebildet wird, wobei der kleinere der beiden Geschwindigkeits-Sollwerte über einen Geschwindigkeitsregler auf die Antriebs- und Bremseinrichtung des Triebfahrzeuges einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Funktionsgenerators (60^) über ein Schwellwertglied (61 d) geführt ist, daß der so gebildete zweite Geschwindigkeits-Sollwert einem eigenen, zweiten Geschwindigkeitsregler (70) zugeführt ist, dessen Ausgang mit einem Begrenzungseingang (Sb) des ersten, vom ersten Geschwindigkeits-Sollwert beaufschlagten Geschwindigkeitsreglers (8) verbunden ist, und daß die Schwellspannung des Schwellwertgliedes (61a) mindestens der bleibenden Regelabweichung des zweiten Geschwindigkeitsreglers (70) entspricht (Fig. 3).

4. Geschwindigkeitsregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Geschwindigkeit am Zielort entsprechende Signalspannung (v_zie!) über eine erste Diode (64) und eine der Sollgeschwindigkeit (v_soi/2) des Funktionsgenerators (60 a) entsprechende Signalspannung über eine zweite Diode (65) an den Sollwerteingang (71) des zweiten Geschwindigkeitsreglers (70) geführt ist.

5. Geschwindigkeitsregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines dem Geschwindigkeitsregelkreis unterlagerten Beschleunigungsregelkreises der zweite Geschwindigkeitsregler (70) derart aus-

gebildet ist, daß sein Ausgangssignal (b_so{!2) im Fahrbereich mit zunehmender Soll-Ist-Wertabweichung bis zu einem vorgegebenen Begrenzungswert flach ansteigt, hingegen im Bremsbereich steil verläuft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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