DE1956398A1

DE1956398A1 - Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorganges bei Fahrzeugen

Info

Publication number: DE1956398A1
Application number: DE19691956398
Authority: DE
Inventors: Joseph Adde; Malon Jean Pierre
Original assignee: Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse SA; INTER ELEC
Current assignee: Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse SA; INTER ELEC
Priority date: 1968-11-13
Filing date: 1969-11-10
Publication date: 1970-05-21
Also published as: DE1956398C3; DE1956398B2; FR1591432A; US3682512A

Description

Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse
in Freinville-Sevran, und Inter-Elec in Aubervilliers, beide in Frankreich.

Vorrichtung zum Steuern und Regeln
des Bremsvorganges bei Fahrzeugen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorgangs eines Fahrzeugs, die es gestattet, an die Bremsvorrichtung des Fahrzeuges Verzögerungs- bzw„ Bremsbefehle zu übermitteln, die aus vorgegebenen Verzögerungsbezugswerten und der Differenzsteuerung der

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Bremsvorrichtung zwischen dem vorgegebenen Verzögerungsbezugswert und der tatsächlichen ständig gemessenen Fahrzeugverzögerung bestehen, wobei die Bremseinrichtung unter dem Einfluss der Bremsbefehle in dem Sinne wirkt, dass der Unterschied zwischen dem vorgegebenen Verzögerungsbezugswert und der tatsächlichen Verzögerung, bis auf die Genauigkeit der Steuer- und Regelorgane, aufgehoben wird. Die Erfindung betrifft insbesondere, aber nicht ausschliesslich, eine Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorganges von Eisenbahn- und Motorfahrzeugen„

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorganges, verwendet man zum ständigen Messen, d„h„ zum Messen zu jedem Augenblick, der tatsächlichen Verzögerung des Fahrzeugs, zumindest während des Bestehens und der Eingabe des vorgenannten Verzögerungs- bzw, Bremsbefehls, eine Einrichtung zum Messen der Winkelgeschwindigkeit der Radachse bzw„ des Fahrzeugrades, die ein Signal an eine Ableiter- bzw„ Differenzierschaltung anlegt, welche geeignet ist, an ihrem Ausgang ein Signal abzugeben, das zu jedem Augenblick einen entsprechenden Wert für die tatsächliche Verzögerung darstellt»

Bekanntlich müssen vor allem Eisenbahnfahrzeuge mit jedem Rad oder Radgruppe zugeordneten Einrichtungen ausgestattet sein, die es gestatten, beim Abbremsen oder Verzögern des Fahrzeuges ein Gleiten oder Sperren der Räder auf ihrer Rollbahn, insbesondere bei zufälligem Auftreten von Haftverlusten,zu vermeiden, wobei bei einer bekannten

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bevorzugten Ausführung dieser Einrichtung Vorkehrungen getroffen sind, die es gestatten, bei einer plötzlichen Verzögerung der Winkelgeschwindigkeit eines zum Sperren neigenden Rades, die Bremseinwirkung auf das entsprechende Rad oder die entsprechende Radgruppe zu "unterdrücken oder zumindest hinreichend aufzuheben, so dass die Gefahr ei-ner Radsperrung vermieden wird.

Neben der Tatsache, dass die Sperrwirkung, welche durch Hervorrufen von Rundungsfehlern der Räder an sich bereits einen schwerwiegenden Nachteil bedeutet, die Messung der tatsächlichen und zur obgenannten Steuerung des Bremsvorganges notwendigen Verzögerung des Fahrzeuges störend beeinflusst, scheint das Ausgleichen des Sperrens durch Aufhebung der Bremswirkung ebenfalls der Durchführung des Verzöge rungs programmes entgegenzustehen, das dem Fahrzeug durch die vorgenannte Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorganges vorgegeben ist.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, die obgenannte Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorganges und die Mittel zum Verhindern eines zufälligen Sperrens der Fahrzeugräder so zu verbessern, dass sie besser als die zur Zeit bekannten Mittel den verschiedenen Anforderungen entsprechen, wobei die Vorrichtung und die Mittel so ausgebildet sein sollen, dass sie gleichzeitig die Durchführung eines nach einem bestimmten Verzögerungsprogramm vorgegebenen Bremsvorganges und eine vollständige Sicherheit gegen ein Hemmen bzw. Sperren, Schlüpfen oder Gleiten der Fahrzeugräder gewährleisten.

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Die Erfindung ist darin zu sehen, dass einerseits -ein Fahrzeug einen gemeinsamen Bremskreis für Räder oder Radgruppen aufweist, und vorzugsweise jedem Rad oder jeder Radgruppe des Fahrzeuges, deren Räder den gleichen Steuerbefehlen unterworfen sind, eine Einrichtung, insbesondere zum Verhindern der Radsperrung zugeordnet ist, die geeignet ist, die auf die Räder infolge von zufälligen Störungen auf das Rad bzw_o die Radgruppe aufgebrachte Bremswirkung örtlich zu ändern, und andererseits, zu jedem Zeitpunkt, zumindest während der Dauer des Einwirkens eines Befehls zum Bremsen oder Verzögern des Fahrzeuges, die Verzögerungen der Winkelgeschwindigkeit jedes Rades oder jeder Radgruppe gemessen werden, dass die gemessenen Verzögerungswerte summiert werden, dass der Steuerbefehl zum Verzögern oder Bremsen durch einen Bezugswert gebildet wird, der unmittelbar von einem vorgegebenen Verzögerungsbezugswert für das Fahrzeug abhängt, und dass die Vergrösserung oder Verringerung der an das Fahrzeug angelegten Bremsleistung bzw, -kraft durch die Differenz zwischen der Summe der Verzögerungen de.r Winkelgeschwindigkeiten aller Räder oder Radgruppen und der Bezugsgrösse gesteuert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorgangs eines Fahrzeuges sind jedem Rad bzw. jeder Radgruppe des Fahrzeuges zugeordnete Messeinrichtungen vorgesehen, von denen jede geeignet ist, wenigstens während der Dauer des Anlegens eines Bremsbefehls am Fahrzeug, Signale zu liefern, die zu jedem Augenblick von den tatsächlichen Verzögerungen der Räder bzw. der Radgruppen abhängen, und ausserdem ein Summierungsglied, das durch die Gesamtheit der vorgenannten Signale beaufschlagt

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* wird und das ein Ärbeitssignal abgibt, das zu jedem Augenblick die Summe der tatsächlichen Verzögerungen darstellt', wobei die vorgenannte Bezugsgrösse durch ein Bezugssignal gebildet wird, dessen Amplitude gleich jener ist, die das Arbeitssignal hätte, wenn das Fahrzeug einer tatsächlichen Verzögerung unterworfen ist, die gleich der vorgegebenen Verzögerung, bei Abwesenheit aller Sperr- oder Hemmungserscheinungen bzw» anderer Störungen,ist, so dass dann die Steuerung der Bremseinrichtung so wirkt, dass die Differenz zwischen dem Bezugssignal und dem Arbeitssignal verschwindet=

Die Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorganges besitzt ausserdem in vorteilhafter Weise jedem Rad oder jeder Radgruppe des Fahrzeuges zugeordnete Einrichtungen zum Verhindern des Sperrens der Räder, wobei diese Einrichtungen die von den, den entsprechenden Rädern zugeordneten Messeinrichtungen gelieferten Signale auswerten und so aufgebaut sind, dass sie schnell, vorübergehend, teilweise oder gänzlich die auf das entsprechende Rad oder Radgruppe einwirkende Bremskraft aufheben, wenn die entsprechende Messeinrichtung einen Verzögerungswert feststellt, der über einen vorbestimmten Schwellwert hinausgeht.

Die Erfindung zielt ausser auf diese Hauptmassnahmen auf verschiedene andere Massnahmen hin, die vorzugsweise in Verbindung mit den Hauptmassnahmen Verwendung finden und auf die nachstehend noch näher eingegangen wird.

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Ein Ausfuhrungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorganges eines Fahrzeuges dargestellt.

Der Erfindungsgegenstand bezieht sich insbesondere auf Eisenbahnfahrzeuge.

Zwecks Vereinfachung der Beschreibung wird nachstehend nur ein Fahrzeug betrachtet, das zwei Fahrgestelle la. Ic aufweist, von denen jedes zwei Radachsen mit einem darauf befestigten Radpaar besitzt, wobei jedes Rad einer Achse dem anderen Rad der Achse drehverbunden ist und alle Räder eines Fahrgestells als derselben Radgruppe angehörend betrachtet werden, deren Räder den gleichen Steuerbefehlen ausgesetzt sind»

Verschiedene Teile der Bremseinrichtung des Fahrzeuges, mit Ausnahme jener die zum Erfindungsgegenstand gehören, können durch an sich bekannte Organe gebildet werden, wie z.B. die Bremsorgane 2a, 2c vom Typ der Westinghousebremse, wobei je eines dieser Bremsorgane einem Dreh- bzw. Fahrgestell zugeordnet ist und einen Bremszylinder 3a, 3c aufweist, der von einem Druckmittel veränderlichen Drucks beaufschlagbar ist, mit Hilfe von Leitungsstücken 4a, 4c die an eine gemeinsame Leitung 7 angeschlossen sind, welche von einem Druckmittel gespeist wird, dessen Druck in Abhängigkeit der gewünschten Bremsleistung veränderbar ist.

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Die Steuerung dieses Drucks erfolgt in vorteilhafter Weise durch ein zentrales Steuerorgan 8, das ein elektro-pneumatisches Ventil, kurz genannt Magnetventil 9, aufweist, welches durch einen Elektromagneten gesteuert wird, dessen eine Wicklung 10 in der Zeichnung dargestellt ist-

In der in der Zeichnung dargestellten "Schliesstellung", welche durch die Erregung der Wicklung 10 mit einem Strom I gegebenen Wertes bewirkt wird, verbindet das Magnetventil 9 die Leitung 7 mit einem Auslass 11 zur Atmosphäre, so dass die an den Zug aufgebrachte Bremswirkung null ist. Wenn der die Wicklung 10 durchfliessende Strom abnimmt, bewirkt das Magnetventil 9 die Beaufschlagung der Leitung 7 mit einem von einer Druckmittelquelle 12 kommenden Druckmittel, wodurch die Fahrzeugräder einer anwachsenden Bremskraft ausgesetzt werden. In der "Öffnungsstellung", welche bei Fehlen des Stromes (Wert Null) besteht, nimmt das Magnetventil 9 eine Stellung ein, die für das Fahrzeug bzw. den Zug die maximale Bremskraft gewährleistet.

Der Druck des Druckmittels kann von der Intensitätsabnahme des die Wicklung 10 durchfliessenden Stromes abhängen. Ein Magnetventil mit direkter Steuerung, d.h. ein Magnetventil, bei dem der abgegebene Bremsdruck von der Zunahme der Stromintensität in der Wicklung 10 abhängt, kann an Stelle des vorhin beschriebenen Magnetventils ebenfalls Verwendung finden.

Jedem der vorhin erwähnten Bremsorgane 2a, 2c ist ausserdem eine an sich bekannte Einrichtung zum Verhindern des

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Sperrens der Räder zugeordnet, die geeignet ist, das Lösen der Räder einer Radgruppe zu bewirken, wenn eines davon, oder beispielsweise die Räder einer Achse infolge von unvorhersehbaren Ursachen zum Sperren neigen oder kommen, wobei diese Ursachen eine ölschicht auf den Schienen, eine plötzliche Störung der Bremsorgane selbst, oder irgend eine andere zufällig auftretende Ursache, die einen Haftverlust des betrachteten Rades hervorruft, sein können,,

Die dem.Bremsorgan 2a zugeordnete Einrichtung 37 zum Verhindern des Sperrens der Räder weist z„ B„ ein Zweiweg-Steuerventil 38 mit Pneumatikrelais auf, das in der Leitung 4a angeordnet ist und durch ein Magnetventil 39 steuerbar ist, wobei dieses Steuerventil 38 in einer ersten Steuerstellung die Verbindung des Bremszylinders 3a mit der Hauptspeiseleitung 7 herstellt und in der zweiten Steuerstellung die Verbindung dieses BremsZylinders 3a mit der Hauptspeiseleitung 7 unterbricht und diesen Bremszylinder 3a an einen Zeitbehälter 40 anschliesst, der über eine Drosselöffnung 41 zur Atmosphäre entlüftet ist, und demzufolge die an die entsprechende Radgruppe angelegte Bremskraft reduziert.

Das schnelle und plötzliche Umschalten des Steuerventils 38 mit Hilfe des Magnetventils 39 in seine zweite Steuerstellung beim Auftreten des Sperrens der Räder einer der Radachsen der betrachteten Radgruppe wird nachstehend mit Bezugnahme auf den Erfindungsgegenstand noch näher erläutert.

Es versteht sich von selbst, dass das andere Bremsorgan

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lc in gleicher Weise einer Einrichtung 49 zum Verhindern des Sperrens, Gleitens oder Schlüpfens der Räder zugeordnet ist, wobei diese Einrichtung ein im Leitungsstück 4c des Bremsorgans Ic angeordnetes Steuerventil mit Pneumatikrelais 50 sowie ein Magnetventil 51 aufweist» welches das Steuerventil in eine zweite Steuerstellung umschaltet, wenn an den Rädern einer der Radachsen des Fahrgestells Ic ein Sperren der Räder auftritt„ Dabei wird der Bremszylinder 3c mit dem Zeitbehälter 52 verbunden, der über eine Drosselöffnung 53 zur Atmosphäre entlüftet ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Steuern' und Regeln des Bremsvorganges bei Fahrzeugen weist zwei Messeinrichtungen 13a und 13b auf, von denen je eine je einer der beiden Radachsen eines Fahrgestells zugeordnet ist, und die Signale S₁ und S abgeben, die jeweils von den Veränderungen der Winkelgeschwindigkeiten der Räder der entsprechenden Radachsen abhängen. In analoger Weise sind für jede der beiden Radachsen eines zweiten Fahrgestells Messeinrichtungen 13c und 13d vorgesehen, die Signale S und S abgeben, welche jeweils von den Veränderungen der Winkelgeschwindigkeiten der Räder an den entsprechenden Radachsen abhängen»

Weiters weist die erfindungsgemässe Vorrichtung ein Summierungsglied 14 auf, das von den Signalen S , S, S und S beaufschlagt wird und ein Arbeitssignal S abgibt, welches sich aus der Summenbildung dieser vier Signale ergibt, und ausserdem ein Steuerungsorgan 15 der Bremsleistung bzw. -kraft, welches die Differenz zwischen diesem Arbeitssignal S und einem Bezugssignal Tg¹ auswertet, das von der.

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-ΙΟ-gewählten Normverzögerung des Zuges abhängt»

Zusätzlich sind bei der erfindungsgemässen Vorrichtung Anzeigeeinrichtungen 16a und 16c zum Feststellen von beachtlichen und plötzlichen Verzögerungen vorgesehen, welche die Sperrerscheinungen der Räder der einen oder anderen Radachse des Fahrgestells la begleiten, wobei diese Einrichtungen 16a und 16c, wenn diese Verzögerungen einen vorgegebenen. Schwellwert überschreiten, entweder an ihrem Ausgang 17a oder 17c Signale abgeben, die geeignet sind, das eine oder andere der Magnetventile 39, 51 der den Bremsorganen 2a, 2c zugeordneten Einrichtungen 37, 49 zum Verhindern des Sperrens der Räder zu erregen.

Obwohl Sperrerscheinungen an den Rädern schon früher auftreten können, z.B. bei Verzögerungen, die einen absoluten Wert

von - 1 m/s überschreiten, ist es vorteilhaft, den Schwellwert auf einen verhältnismässig hohen Wert festzusetzen, z.B.

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auf - 4 m/s , um die tatsächlichen Sperrerscheinungen von anderen Ursachen zu unterscheiden, die ebenfalls beachtliche Veränderungen von plötzlichen Verzögerungen hervorrufen können, wie ZoBo das Überfahren der Räder einer Gleisverbindung oder Gleiseinrichtung oder einer anderen Unterbrechungsstelle des Gleises.

Da die Messeinrichtungen 13a, 13b, 13c und 13d vorzugsweise denselben Aufbau zeigen, wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel nur einer der Messeinrichtungen, z.B. 13a näher erläutert, wobei die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen, die sich nur durch die Indizes a, b, c, und d unterscheiden,

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- 11 Einrichtungen gleichen Aufbaus kennzeichnen.

In vorteilhafter Weise zeigt die Messeinrichtung 13a den in der Zeichnung dargestellten Aufbau»

Die Messeinrichtung 13a besteht beispielsweise aus folgenden Bauteilen :

- einem Zahnrad oder "Schallrad" 18a, das mit der entsprechenden Radachse drehfest verbunden ist, wobei die nicht dargestellten Zähne dieses Zahnrades aus Magnetmaterial bestehen und die mechanische Verbindung zwischen Zahnrad und Radachse durch die strichpunktierte Linie schematisch angedeutet ist ;

- einem Abnehmerorgan 19a, das einen Luftspalt aufweist, der von den Zähnen des Schallrades 18a bei dessen Drehbewegung durchsetzt wird, und das eine Wechselspannung abgibt, dessen Frequenz der Winkelgeschwindigkeit der drehenden Radachse verhältnisgleich ist ;

- einem Formgebungsglied 20a, das die vom Abnehmerorgan abgegebene Wechselspannung in eine Folge rechteckiger Impulse umsetzt ;

- einem FrequenzvervieIfacher 21a, der eine Folge von Impulsen liefert, die z„B„ die doppelte Frequenz der vom Glied 20a abgegebenen und an den Vervielfacher 21a angelegten Impulsfolge haben, wodurch das Auflösungsvermögen der Einrichtung

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ORIGINAL rr43P£CTED

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erhöht wird, die insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn bei langsam fahrendem Zug die Frequenz der vom Abnehmerorgan 19a erzeugten Wechselspannung verhältnismässig gering ist ;

- einem Umformer 22a, der es gestattet, die vom Frequenzvervielfacher 21a abgegebene Impulsfolge insbesondere in eine Gleichspannung umzuwandeln, deren Wert zu jedem Zeitpunkt dem Frequenzwert der erwähnten Impulsfolge verhältnisgleich ist ;

- und aus einem Differenzier- oder Ableiterglied 2 3a, das ignal S liefert, welches die Ableit 22a abgegebenen Gleichspannung darstellt„

ein Signal S liefert, welches die Ableitung der vom Umformer

Dazu ist zu bemerken, dass diese Spannung S zu jedem Augenblick der Winkelgeschwindigkeit der der Messeinrichtung 13a zugeordneten Radachse verhältnisgleich ist, wobei dies in analoger Weise auch für die Spannungen S , S und S gilt.

Erfindungsgemäss wird das Summierungsglied 14 durch einen als Summierer geschalteten Operationsverstärker 24 gebildet, der an seinen verschiedenen Eingängen über Impedanzanpasser 30a, 30b, 30c und 3Od mit den Signalen S , S , S und S beaufschlagt wird,, Das Steuerorgan 15 wird hingegen durch einen als Subtrahierer geschalteten Operationsverstärker 2 5 gebildet, dessen einer Eingang 26 über einen Spannungsteiler 28, der den Wert des Ausgangssignals des Verstärkers 24 durch die Anzahl der Signale S , S , S und S (hier also vier) teilt, mit einem Signal S und dessen anderer Eingang 27 mit einem

Signal X^ beaufschlagt wird, wobei letzteres für die gewählte Verzögerung.des Zuges massgebend ist»

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ORIGINAL INSPECTED

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Dieses Signal ic , welches das Bremssteuersignal des Zuges bildet, kann verschiedene Werte annehmen, welche den erforderlichen Bremsbedingungen entsprechen, und von einem von Hand aus einstellbaren Zugsführerorgan 29 mit mehreren Raststellen F , F-„„.e„F herrühren, welches geeignet ist, in Abhängigkeit von der angeschlagenen Raststelle, den Eingang 27 des Operationsverstärkers 25 mit einem der verschiedenen vorbestimmten Werte des Signals Ie. für die Bezugsverzögerung zu beaufschlagen.

Selbstverständlich kann diese Bezugsverzögerung durch andere Mittel vorgegeben sein« Im Falle eines z.B. selbsttätig gesteuerten Fahrzeugs kann diese Bezugsverzögerung durch ein vorbestimmtes Programm gegeben sein, das entlang der Fahrstrecke des Fahrzeugs angeschlagen ist, z„B_o in bekannter Weise mit einem stromdurchlaufenen Steuerkabel, welches entlang der Fahrstrecke so angeordnet ist, dass an Bord des Fahrzeugs an aufeinanderfolgenden Stellen der Fahrstrecke Signale auf das Fahrzeug übertragen werden, die automatisch von der Steuervorrichtung des Fahrzeugs so ausgewertet werden, dass, insbesondere in den Verzögerungszonen der Fahrstrecke, die tatsächlichen Verzögerungen des Fahrzeugs korrigiert werden=,

Die am Ausgang des Operationsverstärkers 25 erhaltene Spannung, die jederzeit der Differenz zwischen der Bezugsverzögerung Ic und dem Arbeitssignal S unmittelbar verhältnisgleich ist, wird nunmehr an den Eingang der Wicklung 10 des zentralen Steuerorgans 8 mit Hilfe eines nicht dargestellten Leistungsverstärkers angelegt, der an seinem Ausgang einen

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Strom abgibt, der geeignet ist, den Eingangsstrom der Wicklung 10 im Sinne einer Vergrösserung oder Verminderung der Bremsleistung zu verändern, wobei diese Vergrösserung oder Verminderung ständig der von den Mess- und Summierungseinrichtungen ausgelösten Regelwirkung verhältnisgleich ist und so

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wirkt, dass die Differenz zwischen den Spannungen ?c und S Null wird.

Selbstverständlich muss die erfindungsgemässe Vorrichtung so gebaut sein, dass sie bei einer Verzögerung des Zuges nur dann auf die Bremse einwirkt, wenn tatsächlich ein Bremsbefehl in die Vorrichtung eingegeben wird, insbesondere wenn eine der Raststellen P₁ bis F₁ des Zugführerorgans 29 angeschlagen ist. Vor allem muss ein Tätigwerden der erfindungsgemässen Vorrichtung verhindert werden, wenn der Zug z„B. beim Anfahren einer Steigung verzögert wird_o Dieses kann z.B. durch ein Blockieren des Operationsverstärkers 25 gewährleistet werden, wenn keine der vorgenannten Raststellen angeschlagen ist«,

Insbesondere muss noch bemerkt werden, dass mit Hilfe der erfindungsgemässen Steuer- und Regelvorrichtung dem Zug eine konstante Geschwindigkeit auferlegt werden kann, was vor allem bei Talfahrten von Bedeutung ist„ In diesem Fall genügt es, wenn einer der vorbestimmten Werte des an den Eingang 27 des Operationsverstärkers 25 angelegten Bezugsverzögerungssignals Tc¹ gleich Null ist.

Die dem Bremsorgan 2a für die Räder des ersten Fahrgestells la zugeordnete 'Anzeigeeinrichtung 16a weist in vorteilhafter Weise folgende Bauteile auf ϊ

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zwei Schwellwertglieder 3.1 und 32, insbesondere Schmittsche Kippstufen, die geeignet sind, von einem ersten stabilen Zustand in einen zweiten stabilen Zustand umzukippen, wenn die in sie mit Hilfe von Impedanzanpassern 33, 34 eingegebenen Signale S und S einen gegebenen Schwellwert übersteigen, der ZcBo einer tatsächlichen Verzögerung entspricht, deren

Absolutwert grosser als - 4 m/s ist, und die ausserdem. geeignet sind, vom zweiten in den ersten stabilen Zustand zurückzukippen, wenn die Signale S₁ und S₀ einen positiven Wert annehmen, der einer Radbeschleunigung von beispielsweise

+ 3 m/s entspricht, wobei die Schwellwertglieder so ausgelegt sind, dass sie im zweiten Kippzustand über Leistungsverstärker 35, 36 das Magnetventil 39 der Einrichtung 37 zum Verhindern des Sperrens der Räder beaufschlagen um rasch, vorübergehend und wenigstens teilweise die Radachsen des Fahrgestells la der Einwirkung des Bremsorgans 2a zu entziehen.

Die Anzeigeeinrichtung 16c ist in analoger Weise zur bereits beschriebenen Anzeigeeinrichtung 16a aufgebaut, und weist zwei Impedanzanpasser 45 und 46 auf, mit deren Hilfe die Signale S , S in zwei Schwellwertglieder 43 und 44 eingegeben werden, die geeignet sind, über Leistungsverstärker 47 und 48 das Magnetventil 51 der Einrichtung 49 zum Verhindern des Sperrens der Räder zu erregen, wenn die tatsächlich gemessene Verzögerung an einer der Radachsen des Fahrgestells

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Ic den Wert von - 4m/s überschreitet»

Demzufolge wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsorgans geschaffen, die in

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äusserst genauer Weise ein Betätigen der Fahrzeugbremse gestattet und zwar gemäss eines vorbestimmten Verzögerungsprogramms, wobei die Betätigung der Fahrzeugbremse unabhängig von einem zufällig auftretenden Sperren der Räder erfolgt, welches mittelbar während verschieden langer Zeitdauer die verschiedenen Radachsen der einzelnen Radgruppen des Fahrzeuges beeinflusst, und deren Wirkungsweise die folgende ist :

Wenn, wie dies allgemein der Fall ist, keine Gefahr des Sperrens der Räder besteht, werden die Einrichtungen zum Verhindern des Sperrens der Räder nicht betätigt, so dass die Summe der Signale S , S , S und S der tatsächlichen Ver-

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zögerung des Fahrzeugs entspricht, wobei das beim Anlegen eines Bremsbefehls am Eingang 27 des Operationsverstärkers 2 5 erhaltene Signal die Differenz zwischen der tatsächlichen Fahrzeugverzögerung und der Bezugsverzögerung darstellt. In diesem Fall arbeitet die erfindungsgemässe Vorrichtung wie die eingangs erwähnten bekannten Bremsvorrichtungen, so dass es unnötig erscheint, auf diese Art der Wirkungsweise näher einzugehen,,

Wenn aber Erscheinungen auftreten, die geeignet sind, ein Sperren z.B. der dem Schallrad 18a zugeordneten Radachse des Fahrgestells la hervorzurufen, so bewirkt die dadurch plötzliche Vergrösserung der Verzögerung am Ausgang des Ableiterglieds 23a ein Signal S , dessen Wert ebenfalls plötzlich ansteigt, und das, bei Überschreiten des einer Verzögerung von

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- 4 m/s entsprechenden Schwellwertes, das Schwellwertglied 31 in seinert zweiten Schaltzustand umkippt und demzufolge die Erregung des Magnetventils 39 der Einrichtung 37 zum Verhindern

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des Radsperrens und somit das Lösen des Bremsorgans 2a von den Rädern des Fahrgestells la bewirkt, so lange die Tendenz zum Sperren der Räder anhält.

Wenn innerhalb eines ersten Zeitintervalls die vorhin erwähnte Zunahme des Signals S zu einer Verringerung oder gar zur Aufhebung des am Ausgang des Operationsverstärkers 25 abgegebenen modulierten Steuersignals führt, so bewirkt hingegen eine Unterbrechung dieser Tendenz zum Sperren der Räder, die auf die Betätigung der Einrichtung zum Verhindern des Radsperrens zurückzuführen ist (welche Einrichtung das Schwellwertglied in seinen ersten Schaltzustand zurückführt), eine Erhöhung des Bremsdrucks in der gemeinsamen Bremssteuerleitung 7, welche letztere auf eine durch die Beschleunigung des entsperrten Rades bedingte Umkehrung des Vorzeichens des Signals S , und demzufolge auf die gleichzeitige Abnahme des Arbeitssignals S zurückzuführen ist. Das vom Entsperren des Rades unbeeinflusste Bremsorgan 2c ist daher in der Lage, den vorübergehenden Ausfall des Bremsorgans 2a auszugleichen, solange an der betrachteten Radachse eine Tendenz zum Sperren der Räder besteht.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeigt demnach ein besonders vorteilhaftes Verhalten, da einerseits die Steuer- und Regelvorrichtung der an die Gesamtheit der Radachsen des Fahrzeugs angelegten Bremskraft, und andererseits die Einrichtungen zum Verhindern des Radsperrens, die alle beide ursprünglich den gleichen veränderlichen Parameter auswerten, d.h. die Veränderungen der Winkelgeschwindigkeit der Räder, nunmehr geeignet sind, ihre entsprechenden Wirkungen so aufeinander abzustimmen, dass gleichzeitig einerseits eine ge-

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naue Bremskraftregelung und andererseits ein vollständiger Schutz gegen das Sperren der Radachsen gewährleistet sind« Im vorliegenden Falle wurde die Beschreibung auf ein Fahrzeug mit zwei Fahrgestellen beschränkt, von denen jedes ein einziges Bremsorgan und eine einzige Einrichtung zum Verhindern des Radsperrens aufweist. Selbstverständlich kann man für jede Radachse und bei voneinander unabhängigen Rädern selbst für jedes Rad eines Fahrgestells je eine Einrichtung zum Verhindern des Radsperrens vorsehen, die geeignet ist, die zugeordnete Radachse bzw_o das zugeordnete Rad der Einwirkung der Bremskraft rasch, vorübergehend und wenigstens teilweise zu entziehen, wenn die betrachtete Radachse bzw. das betrachtete Rad zum Sperren neigt.

Beim Ausführungsbeispiel wurde nur auf den Fall eines einzelnen unabhängigen Fahrzeuges eingegangen. Bei einem Zug,dessen jedes Fahrzeug mit einer Steuer- und Regelvorrichtung des Bremsvorgangs ausgerüstet ist, wobei alle diese Vorrichtungen von einem allen gemeinsamen Steuersignal beaufschlagbar sind, ist eine noch viel genauere Steuerung des Bremsvorganges möglich, die vollständig unabhängig vom Auftreten lokaler und aufeinanderfolgender Erscheinungen ist, die, wie z„B„ ölflecke auf einzelnen Stellen der Schienenstrecke, zum Sperren der Radachsen jedes der Fahrzeuge führen könnten, und übrigens sofort ausgeglichen werden.

Der Erfindungsgegenstand ist weder auf das beschriebene Ausführungsbeispiel als Ganzes noch auf das der einzelnen Bestandteile beschränkt. Er umfasst vielmehr alle Varianten, die im Rahmen des Erfindungsgedankens liegen.

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So "kann, ohne dass der Rahmen des Erfindungsgedankens verlassen wird, die beschriebene Einrichtung zum Verhindern des Radsperrens durch eine solche Einrichtung bekannter Bauart ersetzt werden, z_oB„ durch eine Einrichtung, bei der die Geschwindigkeiten zweier oder mehrerer benachbarter Räder miteinander verglichen werden.

Anstatt die Bremskraft zu regeln, kann man auch die Beschleunigung der Fahrzeuge regeln, wobei in diesem Fall die Bremsorgane durch Antriebs- bzw, Zugorgane und die Einrichtungen zum Verhindern des Radsperrens durch Einrichtungen ersetzt werden, die geeignet sind', beim Gleiten der Räder, entweder die Antriebs- bzw. Zugkraft zu verringern oder die Radhaftung zum Gleis, z.B. durch Sandstreuen, zu verbessern.

Insbesondere könnte die Vorrichtung zum Steuern und Regeln der Betriebsweise eines Fahrzeuges, die vorstehend im Zusammenhang mit der Bremsung bzw. Verzögerung des Fahrzeugs beschrieben ist, ausserdem ein Summierungsglied aufweisen, das geeignet ist, ausserdem die Zunahme oder Abnahme der Antriebs- bzw. Zugkraft in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den von den z.B. vorstehend erwähnten Messeinrichtungen gemessenen Beschleunigungen und einem Antriebs- bzw. Zugsbefehl zu steuern, der von einer bestimmten Bezugsbeschleunigung abhängt ; zusätzlich könnten noch Glieder oder Mittel vorgesehen sein, die die entsprechenden von den Messeinrichtungen abgegebenen Signale auswerten, um schnell, vorübergehend und wenigstens teilweise die an die entsprechenden Räder einwirkende Zugkraft aufheben, wenn die einem Rad oder einer Radgruppe zugeordnete Messeinrichtung für das entsprechende Rad oder die entsprechen—

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de Radgruppe eine Beschleunigung (Neigung zum Radgleiten bzw_o -schlüpfen) anzeigt, die einen bestimmten Schwellwert übersteigt „

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Claims

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Schutzansprüche : ■_v ι "Lj - Vorrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorgangs eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch:

- Mittel zum Anlegen eines Brems- oder Verzögerungsbefehls an das Fahrzeug,

- jedem der Räder oder jeder der Radgruppen (la, Ic) zugeordnete Messeinrichtungen (13a, 13b _ff 13c, 13d)', die geeignet sind jederzeit und wenigstens während der Dauer des Anlegens des Bremsbefehls die Verzögerungen der Winkelgeschwindigkeiten jedes Rades oder jeder Radgruppe zu messen, und

- durch ein Summierungsglied (14), das geeignet ist, die Summe aus den Verzögerungen dieser Winkelgeschwindigkeiten zu bilden, wobei der Brems- oder Verzögerungsbefehl durch einen vorbestimmten Verzögerungsbezugswert für das Fahrzeug gegeben ist, und wobei die Mittel zum Anlegen eines Bremsoder Verzögerungsbefehls geeignet sind, die Zu— oder Abnahme der an das Fahrzeug angelegten Bremskraft in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Summe der Verzögerungen der Winkelgeschwindigkeiten aller Räder oder Radgruppen des Fahrzeugs und dem Verzögerungsbezugswert zu steuern,

2_O - Vorrichtung nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnet , dass die jedem Rad oder jeder Radgruppe (la, Ic) zugeordneten Messeinrichtungen (13a, 13b, 13c, 13d) geeignet sind, elektrische Signale (S _β S₃ S , S) abzugeben, deren Werte jederzeit den tatsächlichen Verzögerungen der entsprechenden Räder oder Radgruppen verhältnisgleich sind und dass das Summierungsglied (14) von der Gesamtheit dieser Signale beaufschlagbar und geeignet ist, ein Arbeitssignal (S-) abzugeben, das jederzeit die Summe der tatsächlichen Verzoge-

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rungen darstellt, wobei der Verzögerungsbezugswert durch ein Signal gebildet wird, dessen Amplitude gleich jener ist, die das Arbeitssignal hätte, wenn das Fahrzeug einer tatsächlichen Verzögerung unterworfen ist, die gleich dem vorgegebenen Verzögerungsbezugwert, bei Abwesenheit aller Radsperr- oder Hemmungserscheinungen bzw. anderer Störungen, ist«,

3„ - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2„ dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem für jedes Rad bzw_o jede Radgruppe (la, lc) eine Einrichtung (37 oder 49) zum Verhindern des Radsperrens aufweisen, wobei diese Einrichtungen die von den, den entsprechenden Rädern oder Radgruppen zugeordneten Messeinrichtungen (13a, 13b, 13c, 13d) gelieferten Signale (S , S , S , S)

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auswerten und so aufgebaut sind, dass sie schnell, vorübergehend und teilweise oder gänzlich die auf das entsprechende Rad oder Radgruppe einwirkende Bremskraft aufheben, wenn die entsprechende Messeinrichtung eine Verzögerung feststellt, deren Wert über einem vorbestimmten Schwellwert liegt,,

4„ - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Mittel zum Anlegen eines Bremsoder Verzögerungsbefehls auf die Bremsorgane (2a, 2c) so einwirken, dass diese die Differenz zwischen dem Bezugssignal (T^ ) und dem Arbeitssignal (S ) aufheben.

5. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge kennzeichne t , dass das Summierungsglied (14) durch einen als Summierer geschalteten Operationsverstärker (24)gebildet ist, dessen verschiedene Eingänge mit den von den

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Messeinrichtungen (13a, 13b, 13c, 13d) abgegebenen Signalen (S , S , S , S) beaufschlagbar sind und dass aus.serdem ein Steuerorgan (15) vorgesehen ist, das durch einen als Subtrahierer geschalteten Operationsverstärker (2 5) gebildet wird, dessen eine Eingang (26) durch das vom ersten Operationsverstärker (24) abgegebene Arbeitssignal (S ) und dessen andere Eingang (27) mit einem Bezugssignal ( "ft ) beaufschlagbar ist, das von der gewählten Bezugsverzögerung abhängt»

6„ - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass den Einrichtungen (37 und 49) zum Verhindern des Sperrens der Räder (la, lc) Anzeigeeinrichtungen (16a, 16c) vorgeschaltet sind, von denen jede ein durch eine bistabile Kippstufe gebildetes Schwellwertglied (31, 32) aufweist, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungsschwellwerts ein schnelles, vorübergehendes Lösen des entsprechenden Bremsorgans (2a, 2c) steuert,

7. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Schwellwertglieder (31, 32) durch an ihre Eingänge angelegte positive Signale, die einer infolge des Bremslösens bewirkten Radbeschleunigung entsprechen, in den ursprünglichen Ruheschaltzustand zurückkippbar sind»

8„ ■- Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem ein Summierungsglied aufweist, das geeignet ist, ausserdem die Zu- oder Abnahme der Antriebsbzw. Zugkraft in Abhängigkeit von der Differenz zwischen

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der Summe der von den Messeinrichtungen gemessenen Beschleunigungen und einem Antriebs- bzw. Zugbefehl zu steuern, der von einer vorgegebenen Bezugsbeschleunigung abhängt, und dass sie zusätzlich Mittel aufweist, die die entsprechenden, von den Messeinrichtungen abgegebenen Signale auswerten und schnell, vorübergehend und wenigstens teilweise die auf die entsprechenden Räder einwirkende Zugkraft aufheben, wenn die einem Rad oder einer Radgruppe zugeordnete Messeinrichtung für das entsprechende Rad oder die entsprechende Radgruppe eine zu starke Beschleunigung anzeigt, die einen bestimmten Schwellwert übersteigt und zum Gleiten des Rades bzw. der Radgruppe führt.

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