DE1530429C3 - Einrichtung zur selbsttätigen Durchführung der Bremsung eines Zuges durch Übermittlung der Sollgeschwindigkeit in jedem neuen Blockabschnitt (Kurzblock) vom Stellwerk aus - Google Patents

Description

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von der Länge I₀ mit unterschiedlicher Neigung, also der Gesamtmasse des Zuges. Die von den äußeren

der Bedeckungsfaktor m = l_zug/I₀ größer als Eins ist. Kräften geleistete Arbeit beträgt je Tonne Zuggewicht Es kann sich außerdem das Zuggewicht im Lauf der .

Fahrt im Verhältnis zur verfügbaren Bremskraft oder / ρ \

umgekehrt stark ändern, wie es beispielsweise im 5 ( (· + ¹¹J " '< > ^{± 1}V ' Ί>

Nahverkehr, beim Transport von Schwergütern, beim Einsatz von leeren Fahrzeugen und beim Zu- oder

Abstellen von gebremsten und ungebremsten Wagen hier ist w der spezifische Fahrwiderstand in kg/t, oder beim Ausfall der Bremsen von Fahrzeugen vor- s_w · I₀ ist der Gewinn (+) oder der Verlust (—) an kommen kann. io potentieller Energie, in Meter Höhe ausgedrückt für Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus der den Schwerpunkt des Zuges mit der Länge l_zug auf verfügbaren Bremsarbeit, der Streckenneigung jedes dem Weg I₀, bezogen auf eine Tonne Zuggewicht. Im Kurzblocks und dem Fahrwiderstand eines Zuges folgenden mögen einfachheitshalber nur die verhältniswirklichkeitsnah und mit geringem Aufwand die je- mäßig schwierigen Verhältnisse eines modernen Nahweils zu fordernde Sollgeschwindigkeit an jedem Fahr- 15 Verkehrs betrachtet werden, bei dem nur die Gefälle(—), ort für die selbsttätige Bremsung (mit Hilfe eines nicht aber die Steigungen (+) zur Vermeidung einer Rechners im on line-Betrieb) zu bestimmen. Die der Bremsverzögerung über ihren Normalwert hinaus beReihe nach gefundenen Sollgeschwindigkeitswerte nutzt werden sollen. s_w möge als das maßgebliche oder bilden dann punktweise die gesuchte Bremsweg- wirksame Gefälle, ausgedrückt in mm/m oder in % Geschwindigkeitskurve für die regeltechnische Durch- 20 bezeichnet werden. Es gilt hier, aus den wichtigsten

führung der Bremsung . .. . _v ... Informationen -J, w, s_w und l_zug die Sollgeschwindig-

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des G' ' ^{w zug} a a

Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. keit v_soub und gegebenenfalls auch v_soua usf. für den

Die wesentlichen, den Bremsverlauf jeweils bestim- bestehenden Zielabstand und die zugehörige Zielmenden Größen der Fahrstrecke und des Zuges vom 25 geschwindigkeit laufend zu ermitteln. Die Informa-Fahrort bis zum Zielort werden als Informationen in tionen werden hier vom Ziel Z, beispielsweise an dem ein elektronisches Auswertegerät fortlaufend eingeführt Signal in A b b. 1 beginnend, schrittweise über E, D, und den geltenden physikalischen Gesetzen folgend C bis B und gegebenenfalls noch bis A verarbeitet, die jenen Größen entsprechende und für den jeweiligen um den für den Zug interessierenden v₅₀ii-Wert zu Ort des Zuges interessierende Sollgeschwindigkeit für 3° finden. Vorgesehen ist die Erfassung und Darstellung die Bremsung ermittelt und als Information den selbst- aller wichtigen beteiligten Informationsgrößen, und tätigen Bremsregelgeräten des Zuges fortlaufend züge- zwar in einer mathematischen Form, welche den zeitführt. Dadurch ist im normalen Betriebsgeschehen eine liehen und örtlichen Änderungen, die an der Strecke volle Ausnutzung der Bremsen unter beliebigen Strek- und an den Fahrzeugen auftreten, gerecht wird. Soweit ken- und Betriebsverhältnissen gesichert. Der Vorteil 35 die Praxis es zuläßt, werden Vereinfachungen angestrebt, liegt in einer günstigen Reisegeschwindigkeit und Zug- Vorgesehen ist ferner ein einheitliches Auswerteverfahfolge. Informationen an den Zug über die Neigung ren, das die bekannten Mittel der elektronischen der Strecke, ferner die Beigabe mehrerer unterschied- Rechentechnik verwendet. Für die schrittweise eleklicher Bremsweg-Geschwindigkeitskurven sowie ein ironische Verarbeitung erhält die obige Größen-Auswahlgerät zum Einsetzen der passenden Bremsweg- 40 beziehung dann beispielsweise folgende Form Geschwindigkeitskurve in den Triebfahrzeugen fallen

hier weg. Man braucht dann unter Umständen nur innrwt j_ 3

noch eine kurze Bremsweg-Geschwindigkeitskurve iuuu(i + ») · i_{sllllB =} _ΐυυυπ_φ

während der letzten Meter kurz vor dem Halt einzusetzen, wenn die Genauigkeit der Zielbremsung erhöht 45 werden soll.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
erläutert. ■ ₇ /

Es gilt wie für jeden Bremsverlauf aus fahrdynami- 50
sehen Gründen das Gesetz, daß in jedem Teil des
Bremswegs der Verlust an kinetischer Energie ebenso
groß ist wie die von allen äußeren Kräften an der ■

Masse des Zuges geleistete Arbeit. Es sei A der Anfang Das erste Glied auf der rechten Seite dieser Gleichung

und B das Ende des Neigungsabschnitts Z₀₅ in A b b. 1, 55 enthält die der Zielgeschwindigkeit v_sonz entsprechende

der beispielsweise dieselbe Länge I₀ wie die übrigen kinetische Energie des Zuges. Das zweite Glied auf

Neigungsabschnitte besitzen möge. Die Geschwindig- der rechten Seite enthält statt der Bremskraft P das

keit des Zuges soll sich auf dem Wege von A nach B Produkt f_v · n_v. Die Größe f_p gibt den von der Ge-

von v_e = Vsoua auf v₅ = v_soub verringern. schwindigkeit (v) abhängigen Verlauf der Bremskraft

Dann ist der Energieverlust für eine Tonne Zug- 60 einer Bremseinheit an, beispielsweise 1000 kW bei

gewicht gekennzeichnet durch die Beziehung 50 km/h, während n_v das der gesamten Bremskraft

der Fahrzeuge des Zuges entsprechende Vielfache

1000(1 + o) r_w„„ KX)O(I + ») anzeigt. Die Bremskraft der einzelnen Fahrzeuge ist

— - -^- ■ — -- - — übrigens fallweise entsprechend der zulässigen Aus-

* "65 nutzung der Haftreibung Rad — Schiene einzuschrän-

■ * u· α· -c ju ui · j j τ ui ken. Danach ist n_v zu berichtigen, -ßr stellt eine In-

g ist hier die Erdbeschleunigung und ρ der Zuschlag " ⁰G

für den relativen Anteil der rotierenden Massen an formation dar, die der Zug fortlaufend dem elektro-

	2g	Z ■+Σ«-ι B	2g	W) ■ I0
Z + Σ B	fP(v)	lh S1-)
Z _ y B	G
I0-H-C
f„. (»I,

nischen Rechengerät (ER) übermittelt, während die passende Funktion f_p als Funktionsgenerator im ER vorrätig gehalten und nach Maßgabe der Information über die Zugart verwendet wird. Im elektronischen Rechengerät ER müßte der Geschwindigkeitsbetrag (vsoiiA + v_soub)/2 eines jeden Abschnitts als (v)-Wert zur Ausgabe von f_v verwendet werden. Im allgemeinen genügt es bereits, den Wert v_soiib zu verwenden. Der jeweilige Betrag des Zuggewichts G wird vom Triebfahrzeugführer geschätzt und von Hand eingestellt oder durch selbsttätige Wägung der Wagen bestimmt. Setzt man in die Rechnung ein größeres Gewicht ein, als es vorhanden ist, so erhält man zwangläufig eine geringere Ausnutzung der Bremskraft und damit verbunden eine geringere Ausnutzung des Reibungskoeffizienten zwischen Rad und Schiene. Dies ist bei schlechtem Schienenzustand von Vorteil, weil dann Gleiten der Räder vermieden wird. Das dritte Glied auf der rechten Seite enthält die Abhängigkeit des Fahrwiderstandes w von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit. Die passende Funktion w(v) wird als Funktionsgenerator im elektronischen Rechengerät ER vorrätig gehalten und nach Maßgabe der Information über die Zugart eingesetzt. In einfach gelagerten Fällen kann w durch eine Konstante ersetzt werden.

In dem vierten Glied ist die Abhängigkeit des wirksamen Gefälles s_w von der Zahl η der Neigungsabschnitte bis zum Ziel Z zum Ausdruck gebracht. Die Zahl η ist durch den Zielabstand η · I₀ bekannt. Ferner ist die Abhängigkeit von dem Bedeckungsfaktor m und außerdem die Abhängigkeit von den vorkommenden Gefällewerten J₁, J₂. S₃ usw. zum Ausdruck gebracht, die in der obigen Gleichung allgemein mit Ji bezeichnet sind. Der Funktionswert s_w kann aus den jeweiligen Größen n, m und j< mit Hilfe einer elektronischen. Schaltung errechnet werden. Zu diesem Zweck werden die Gefällewerte J₁, J₂, S₃ usw. im elektronischen Rechner ER gespeichert. Der in Betracht kommende Bedeckungsfaktor m wird eingesetzt oder, falls erforderlich, als Information von dem Zug an den elektronischen Rechner ER übermittelt. Um die Ermittlung von s_w zu vereinfachen, wird dessen Bestimmung aus den beteiligten Ji-Werten zweckmäßig vorbereitet und schematisiert. Für den in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Zug mit dem Bedekkungsf aktor m = 2 und dem Zielabstand ht_ei — η · I₀ = 5 · I₀ findet man in einfacher Weise s_w, wenn man die Gefällearbeit am ersten bzw. zweiten Zugteil mit dem Gewicht G/2 bei symmetrisch angenommener Schwerpunktslage S₁ bzw. S₂ auf dem Wege von dem dargestellten Ort bis zum Ziel Z schrittweise ermittelt und dann durch den zurückgelegten Weg und das Gewicht G/2 dividiert.

Es gilt grundsätzlich

1111

" · -V₂ = 0 ■ A₁ + ₄ s₂ + ₂ s₃ + ₂ S₄ + _i s₅

0 · Λ-

s,, + ₄ .v-

crjiibt sich

13- 31

" · -V = 4 ^Ai + 4 *2 + * + *4 + s₅ + ₄ s_h + 4 .ν-

oder allgemein

/; · .V₁, = A₁ .v, + Ic₂S₂ ...

"·'» ' ^ΛΊι Ί~ "Ii +1 ' S_{ll + i} + k„ _{+ m} ' S_{n + 111}

Die Gleichungen des gewählten Beispiels zeigen eine mathematische Gesetzmäßigkeit, die es gestattet, zur Vereinfachung der Rechnung für jedes Paar von m und η die passenden Konstanten Ar₁, Ar₂ bei Ar_m+n anzugeben, gegebenenfalls gespeichert vorrätig zu halten und zur Ermittlung von s_w fallweise einzusetzen.

Wenn die Unterschiede zwischen den einzelnen Gefällinformationen klein sind, macht man keinen erheblichen Fehler, wenn man einfachheitshalber mit dem elektronischen Rechengerät ER die mittlere Streckenneigung ermittelt, die zwischen dem Ziel und dem Schwerpunkt des Zuges vorhanden ist und diese zur Berechnung der Sollgeschwindigkeit verwendet.

Die fortlaufende Bestimmung der Sollgeschwindigkeit läßt sich nicht nur für Linienbeeinflussungen und dabei mit Informationsabschnitten oder Kurzblockabschnitten von konstanter Länge, sondern auch für Linienbeeinflussungen mit Beeinflussungsabschnitten oder Nachrückabschnitten von unterschiedlicher Länge verwenden. Zweckmäßig ist es, die Länge des Beein-" flussungsabschnitts gleich lang wie die der vorgesehenen Neigungsabschnitte zu machen oder ein ganzes Vielfaches davon zu wählen. Auch für sogenannte gemischte aus Punkt- und Linienbeeinflussungen gebildete Beeinfiussungssysteme ist die Einrichtung, anwendbar. Sie hat den eingangs erwähnten Vorteil der vollen Ausnutzung der Bremskraft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche: auf dem Wege bis zum Ziel noch zu bedeckenden Neigungsabschnitte ergibt.

1. Einrichtung zur selbsttätigen Durchführung der Bremsung eines Zuges durch Übermittlung der Sollgeschwindigkeit in jedem neuen Blockabschnitt (Kurzblock) vom Stellwerk aus, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll- geschwindigkeit nach Maßgabe der am Zielpunkt zugelassenen Geschwindigkeit oder des Halts fortlaufend in einem elektronischen Rechengerät nach Maßgabe derjenigen Arbeitsbeträge je Tonne Zuggewicht vom Ort des Zuges bis zum Ziel, die der Bremsarbeit, der Arbeit des Fahrwiderstands und der Senkarbeit sowie fallweise auch der Hubarbeit nach Maßgabe der Neigungen entsprechen, die zwischen dem Zielpunkt und den Fahrzeugen des Zuges vorhanden sind, ermittelt und als Information dem Zuge auf der Strecke fortlaufend zugeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Sollgeschwindigkeit durch eine Bremskurve auf den Fahrzeugen ergänzt wird.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsarbeit je Tonne Zuggewicht aus dem Quotient der Bremskraft und dem jeweils vorhandenen Betriebsgewicht auf den Fahrzeugen durch Einstellen beider Größen von Hand oder selbsttätig ermittelt und eingestellt wird.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraft aus dem Produkt der Bremskraft einer Bremseinheit, die als Festwert oder als geschwindigkeitsabhängige elektronische Funktionsgröße gegeben ist, und der jeweils im Zuge im Betrieb stehenden Anzahl der Bremseinheiten durch Einstellen von Hand oder auf elektronischem Wege selbsttätig gebildet wird.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Zuggewicht auf den Fahrzeugen entweder durch Einstellen von Hand oder durch selbsttätige Wägung festgestellt wird.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch willkürliche Annahme oder Simulieren eines größeren bzw. kleineren Zuggewichts fallweise eine geringere bzw. größere Ausnutzung des Reibungskoeffizienten zwischen Rad und Schiene gewählt wird.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrwiderstand entweder als Festwert oder als geschwindigkeitsabhängige elektronische Funktionsgröße zur Ermittlung der Arbeit des Fahrwiderstandes auf dem Stellwerk verwendet wird.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Senkarbeit und fallweise auch die Hubarbeit der einzelnen Fahrzeuggruppen des Zuges aus der mittleren Neigung vom Zuge bis zum Ziel oder aus der sogenannten maßgeblichen Neigung unter Ausnutzung der Gesetzmäßigkeiten ermittelt wird, die sich durch die Berücksichtigung der Anzahl der jeweils von den Fahrzeugen des Zuges bedeckten sowie der Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Durchführung der Bremsung eines Zuges durch Übermittlung der Sollgeschwindigkeit in jedem neuen Blockabschnitt (Kurzbiock) vom Stellwerk aus.

Bekannt sind Anordnungen zur selbsttätigen Durchführung und/oder Überwachung der Bremsung von Schienenfahrzeugen durch Linienbeeinflussung, wobei mit Hilfe von Induktionsschleifen, die langer auszubilden sind als der Bremsweg bis zum zugehörigen Signal, eine Signalinformation, eine Abschnittsinformation und eine Weglängeninformation auf das Fahrzeug übertragen werden, aus der Weglängeninformation unter Berücksichtigung der Angabe eines Wegmessers der Abstand von dem Signal ermittelt wird und als Funktion dieses Abstands der Sollwert der Geschwindigkeit vom Beginn bis zum Ende der Bremsung mit Hilfe einer Bremsweg-Geschwindigkeitskurve bestimmt wird. Technisch befriedigend ist diese Bremsung nach einem einheitlichen Gesetz durch die Verwendung einer einzigen Bremsweg-Geschwindigkeitskurve in einem Eisenbahnbetrieb jedoch nur dann, wenn sich die Neigung s der Strecke und ferner die Bremskraft P im Verhältnis zum gesamten Zuggewicht G nur in mäßigen Grenzen ändert. Dies gilt beispielsweise für den Fernschnellverkehr mit einheitlichen Zügen auf ebenen und schwach geneigten Strecken. Wenn sich dagegen s und PIG in größerem Ausmaß ändert, läßt sich mit einer einzigen Bremsweg-Geschwindigkeitskurve ein wirtschaftliches Auskommen nicht finden, da diese auf die vorkommenden ungünstigsten Betriebsverhältnisse (größte vorkommende Neigung und geringste Bremskraft) abgestellt werden müßte und dann im Durchschnitt eine verhältnismäßig schlechte Ausnutzung der Bremskraft, zu lange Bremszeiten und eine zu geringe Reisegeschwindigkeit und Zugfolge mit sich bringen würde. Eine gewisse Besserung läßt sich bei den verschiedenen-Neigungen S₁, s₂, S₃ usw. durch Bremsung nach je einem entsprechenden Gesetz erzielen, wie es im handgesteuerten Bremsbetrieb üblich ist. ,

Dazu müssen auf dem Fahrzeug eine entsprechende Anzahl von Bremsweg-Geschwindigkeitskurven und ein elektronisches Auswahlgerät zum Einsetzen der passenden Bremsweg-Geschwindigkeitskurve vorgehalten werden. Überträgt man dann in bekannter Weise auch die maßgebliche Neigungsinformation auf das Fahrzeug, dann ist die richtige Auswahl der passenden Bremsweg-Geschwindigkeitskurve eindeutig sichergestellt. Schließlich ist auch diese Lösung unbefriedigend, wenn der Bremsweg sich aus mehreren Abschnitten mit verschiedener Neigung zusammensetzt, wie es bei gebirgigen Strecken und besonders bei Strecken des Nahschnellverkehrs, insbesondere bei Hoch- und Untergrundbahnen, häufiger vorkommt. Man muß dann so verfahren, als ob auf dem gesamten Bremsweg nur die größte vorkommende Neigung vorhanden wäre. Die Verhältnisse werden noch unbefriedigender, wenn dazu noch die Länge des Zuges l_zug größer oder das Mehrfache der Länge eines Kurzblocks