DE19707175A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Ansteuersignales für eine gleisbogenabhängige Neigung eines Wagenkastenneigesystems - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Ansteuersignales für eine gleisbogenabhängige Neigung eines WagenkastenneigesystemsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ansteuer
signales für eine gleisbogenabhängige Neigung eines Wagenkastenneigesystems nach den
Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 8.
Durch die Erhöhung der Geschwindigkeit beim schienengebundenen Personenverkehr zur
Verkürzung der Reisezeit wird beim Durchfahren von Kurven bzw. Gleisbögen eine
gleisbogenabhängige Neigungsregelung/-steuerung des Wagenkastenneigesystems
angestrebt. Dadurch sollen die negativ auftretenden Querbeschleunigungserhöhungen beim
Durchfahren von Gleisbögen vermieden bzw. minimiert werden, damit trotz Erhöhung der
Zuggeschwindigkeiten eine Fahrkomforteinbuße für die Personen nicht eintritt.
Bekannt sind dazu aktive und passive Neigungsverstellungen, wobei bei einer aktiven
Einwirkung die Einstellung oder Veränderung der Neigung des Wagenkastens erfolgt, bei
einer passiven Einwirkung die Pendelung des Wagenkastens ausgenutzt wird.
Bei einer aktiven Einwirkung wird als Signal ein Wert verwendet, der als relevante Größe
für die wirksame Querbeschleunigung genutzt wird. Ein solcher Wert ist zum Beispiel der
Neigungswinkel des Wagenkastens gegenüber der Erde, d. h. der als horizontal verlaufend
angenommenen Erdoberfläche. Dieser Neigungswinkel addiert sich zu einer Gleisüberhö
hung und ist abhängig von der Gleisgeometrie des Gleisbogens und der Zuggeschwindig
keit.
Die DE-PS 37 27 768 gibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines
Ansteuersignales für die gleisbogenabhängige Neigung eines Wagenkastens an. Unter
Verwendung von Meßsignalen für die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Winkelgeschwindigkeit
des Fahrzeuggestelles um seine in Fahrtrichtung orientierte Längsachse sowie die senkrecht
zur Fahrtrichtung und parallel zur Gleisebene gerichtete Querbeschleunigung wird das
Ansteuersignal erzeugt. Nachteilig ist, daß die Querbeschleunigung und nicht eine
Gleisüberhöhung zur Bildung des Ansteuersignals herangezogen wird. Zum Ein- und
Ausschalten der Neigesteuerung wird lediglich ein aus der Rollgeschwindigkeit integrierter
Rollwinkel ermittelt. Durch die Integration des Kreiseloffsets entsteht jedoch ein Rollwinkel
drift, der den Schaltvorgang nur kurzzeitig funktionsfähig hält. Zur Verlängerung der
Funktionszeit sind Kreisel mit einem geringen Kreiseloffset erforderlich, wodurch die
Erzeugung des Ansteuersignales kostenaufwendig wird.
Die DT 27 05 221 A1 gibt eine Anordnung zum Steuern einer Neigungsvorrichtung an, bei
der die verrauschten Meßsignale eines Beschleunigungssensors durch Messungen mit einem
Roll- und einem Gierkreisel ersetzt werden. Dadurch werden zwar unzulässige Zeitverzöge
rungen bei der Erzeugung des Ansteuersignals vermieden, die bei einer notwendigen starken
Filterung des Meßsignals des Beschleunigungssensors entstehen, aber durch die Integration
des Rollwinkels aus der Rollgeschwindigkeit ergeben sich die bereits genannten Nachteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben,
mit deren Hilfe ein störungsfreies Ansteuersignal auf einfache und effektive Weise erzeugt
wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1 und 8 enthaltenen
kennzeichnenden Merkmale.
Dabei liegt der Erfindung die Idee zugrunde, eine Gleisüberhöhung zur Erzeugung eines
Ansteuer- und Schaltsignals zu verwenden, wobei der Kreiseloffset (Kreiseldrift) kompen
siert wird.
Vorteilhafte Gestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
In vorteilhafter Weise wird die Gleisüberhöhung ermittelt (beobachtet) und aus der
beobachteten Gleisüberhöhung ein zur Ansteuerung und zur Zuschaltung eines Wagenka
stenneigesystems notwendiges Signal vorher so generiert, daß nur eine geringe Differenz
zwischen einem bereits in einem simulierten Modell generiertem Signal und einem
gemessenem Signal gefiltert werden muß.
Dabei werden die Vorteile eines Kreiselsensors (geringes Rauschen) mit den Vorteilen eines
Beschleunigungssensors (keine Drift) kombiniert. Um dies zu ermöglichen wird eine
rauschfreie, jedoch driftbehaftete Gleisüberhöhung aus dem Kreiselsensorsignal mit Hilfe
eines dem Kreisel inversen simuliert nachgestalteten Modells geschätzt. Gleichzeitig wird
die Gleisüberhöhung driftfrei, jedoch rauschbehaftet durch den Beschleunigungssensor
gemessen. Zur Ermittlung der Gleisüberhöhung mit dem Beschleunigungssensor wird eine
zusätzliche Messung der Giergeschwindigkeit als der Drehgeschwindigkeit um die
Hochachse des Drehgestells und der Zuggeschwindigkeit durchgeführt, um die Fliehkraft als
Störgröße aus der gemessenen Gleisüberhöhung des Beschleunigungssensors herauszu
rechnen. Aus den in Signalform anliegenden Gleisüberhöhungsgrößen des Kreiselmodels
und des Beschleunigungssensors wird eine Differenz ermittelt, wobei auch bei den
Rauschstörungen eine Differenzbildung erfolgt, so daß nur noch der Differenzwert
rauschbehaftet ist. Durch Rückkopplung in das inverse Modell des Kreisels wird dieser
Differenzwert auf Null nachgeregelt und dabei gefiltert. Die Nachregelung erfolgt, da nur
Drifte kompensiert werden, sehr langsam und stellt einem nachfolgenden Stellsystem ein
rauschfreies Ansteuersignal zur Verfügung.
Mit diesem Verfahren kann die Grenzfrequenz zur Filterung der Störungen im Beschleuni
gungssignal des Beschleunigungsaufnehmers erheblich abgesenkt werden, ohne die
Dynamik der Gleisüberhöhungswinkelmessung zu reduzieren. Da die Drift des Kreisels
kompensiert wird, können kostengünstige Kreisel eingesetzt werden.
Durch die Einbeziehung der Sensorkomponenten, z. B. Offsetgrößen, in das Simulationsmo
dell wird erreicht, daß das Modell über eine höhere Genauigkeit bei der Schätzung verfügt.
Auch ist es vorteilhaft, bekannte Streckendaten mit in das System zu integrieren, so daß die
Dynamik des Systems zur Generierung des Ansteuersignales erhöht wird.
Anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert
werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Ermittlung einer beobachteten Gleisüberhöhung;
Fig. 2 einen inneren Aufbau einer Beobachtereinheit;
Fig. 3 einen inneren Aufbau einer weiteren Beobachtereinheit.
In Fig. 1 dargestellt ist ein Sensorpaket 1, eine Beobachtereinheit 2 und eine weitere
Beobachtereinheit 3, sowie eine Neigungswinkelgeneriereinheit 4 und ein Stellsystem 5
eines nicht näher dargestellten realen Wagenkastens. Das Sensorpaket 1 besteht vorzugs
weise aus einem Meßwertgeber 6 zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit ωR in der
Rollebene, einem Meßwertgeber 7, beispielsweise einem Kreisel, zur Erfassung der
Winkelgeschwindigkeit (DG in der Gierebene, sowie einen Meßwertgeber 8, beispielsweise
einem Beschleunigungssensor, zur Erfassung der Querbeschleunigung aq. Das Sensorpaket
1 ist vorzugsweise am Fahrgestell des nicht näher dargestellten Wagenkastens und dabei
vorzugsweise horizontal zur Erdoberfläche angeordnet. Die Zuggeschwindigkeit v wird in
der Regel mit einem schon im Zug vorhandenen Meßwertgeber 9 ermittelt. Ausgänge A1,
A2, A3 des Sensorpaketes 1 und damit die Ausgänge der Meßwertgeber 6, 7, 8 sind mit
adäquaten Eingängen E1, E2, E3 der Beobachtereinheit 2 verbunden.
Ein Eingang E4 der Beobachtereinheit 2 ist mit einem Ausgang A1 des Meßwertgebers 9
verschaltet, wobei der Ausgang A1 gleichzeitig an einem Eingang E2 der Beobachtereinheit
3 und einem Eingang E2 der Neigewinkelgeneriereinheit 4 anliegt.
Ein Ausgang A1 der Beobachtereinheit 2 ist mit einem Eingang E1 der Beobachtereinheit 3
verschaltet. Ein Ausgang A1 der Beobachtereinheit 3 liegt an einem Eingang E1 der
Neigungswinkelgeneriereinheit 4 an. Ein Ausgang A1 dieser Neigungswinkelgeneriereinheit
4 ist mit dem Stellsystem 5 verbunden.
In Fig. 2 ist der innere Aufbau der Beobachtereinheit 2 dargestellt. Dabei ist mit 10 eine
Simulation des inversen Kreiselsystems gekennzeichnet, mit 11 ein Vergleicher, der
eingangsseitig am Ausgang A1 und ausgangsseitig am Eingang E2 des simulierten inversen
Kreiselsystems 10 anliegt. Ein weiterer Eingang E2 des Vergleichers 11 liegt am Ausgang
A1 einer Meßwertauswertung 12 an, der Eingang E1 der Beobachtereinheit 2 ist mit dem
Eingang E1 des simulierten inversen Kreiselsystems 10 verbunden. Der Ausgang A1 des
simulierten inversen Kreiselsystems 10 wird als Ausgang A1 aus der Beobachtereinheit 2
geführt. Eingänge E1, E2, E3 der Meßwertauswertung 12 sind über die adäquaten Eingänge
E3, E2, E4 der Beobachtereinheit 2 mit den Meßwertgebern 7, 8 und 9 verbunden.
Die Fig. 3 gibt den inneren Aufbau der Beobachtereinheit 3 wieder. Am Eingang E2 der
Beobachtereinheit 3 liegt ein Zuggeschwindigkeitsintegrator 13, der aus der Zuggeschwin
digkeit v die aktuelle Strecke errechnet. Dem Zuggeschwindigkeitsintegrator 13 nachge
schaltet ist eine Missionsüberwachung 14, deren anderer Eingang E2 mit einem Ausgang A1
einer Wissensbasis 15 verbunden ist. Ausgangsseitig ist die Missionsüberwachung 14 mit
einem Eingang E1 der Wissenbasis 15 sowie einem Eingang E1 einer Korrektureinheit 16
verschaltet. Am Eingang E3 der Missionsüberwachung 14 liegt der Eingang E1 der
Beobachtereinheit 3 an, wobei dieser Eingang E1 auch mit einem Eingang E2 eines
Vergleichers 17 verbunden ist. Ein Ausgang A1 des Vergleichers 17 ist mit einem Eingang
E2 der Korrektureinheit 16 verbunden, ein weiterer Eingang E1 des Vergleichers 17 mit
einem Ausgang A1 der Korrektureinheit 16, wobei dieser Ausgang A1 auch als Ausgang A1
der Beobachtereinrichtung 3 fungiert.
Das Verfahren läuft dabei wie folgt ab:
Der Meßwertgeber 9 ermittelt auf herkömmliche Art und Weise die Zuggeschwindigkeit v, und gibt diesen Wert als ein die Zuggeschwindigkeit v repräsentierendes Ausgangssignal an den Eingang E4 der Beobachtereinheit 2. Die Kreisel 6 und 7 messen die um die Rollachse und die Fahrzeugachse jeweils auftretende Winkelgeschwindigkeit ωR und ωG, welche als entsprechende Ausgangssignale an den Eingängen E2 und E1 der Beobachtereinheit 2 anliegen. Durch den Beschleunigungssensor 8 erhält der Eingang E3 der Beobachtereinheit 2 ein die Querbeschleunigung aq auf Schienenebene repräsentierendes Signal.
Der Meßwertgeber 9 ermittelt auf herkömmliche Art und Weise die Zuggeschwindigkeit v, und gibt diesen Wert als ein die Zuggeschwindigkeit v repräsentierendes Ausgangssignal an den Eingang E4 der Beobachtereinheit 2. Die Kreisel 6 und 7 messen die um die Rollachse und die Fahrzeugachse jeweils auftretende Winkelgeschwindigkeit ωR und ωG, welche als entsprechende Ausgangssignale an den Eingängen E2 und E1 der Beobachtereinheit 2 anliegen. Durch den Beschleunigungssensor 8 erhält der Eingang E3 der Beobachtereinheit 2 ein die Querbeschleunigung aq auf Schienenebene repräsentierendes Signal.
Fährt ein Schienenfahrzeug auf einer Streckengerade ohne Kurvenüberhöhung, so wird über
den Meßwertgeber 9 die Zuggeschwindigkeit v gemessen. Der Kreisel 6 und der Beschleu
nigungssensor 8 geben nur geringe Signale ab, da nur eine minimale Querneigung des realen
Wagenkastens erfolgt. Die Beobachtereinheit 2 aktiviert das Stellsystem 5 nicht, da die
Gleisüberhöhung einen eingestellten Minimalwert nicht überschreitet.
Beim Einfahren in einen Streckengleisbogen gelangt das Schienenfahrzeug auf einen
Überhöhungsbogen, der durch einen nicht dargestellten realen Gleisüberhöhungswinkel Φg
charakterisiert wird. Dabei erfolgt wegen der einsetzenden Querneigung des realen
Wagenkastens eine Drehung des Fahrgestelles um seine Rollachse, so daß eine um die
Rollachse auftretende Winkelgeschwindigkeit ωR vom Kreisel 6 gemessen wird.
Die gemessene Rollwinkelgeschwindigkeit ωR ist, bedingt durch die technischen Daten des
Kreisels 6, ungenau. Um diese Ungenauigkeit zu eliminieren, wird über das simulierte
inverse Kreiselsystem 10 der Beobachtereinheit 2 eine Winkelgeschwindigkeit ωs geschätzt.
Dazu wird die gemessene Rollwinkelgeschwindigkeit ωR auf den Eingang E1 des simulier
ten Systems 10 geschaltet. In diesem System 10 werden technische Daten des Kreisels 6 als
inverses Modell berücksichtigt, so daß bautechnisch bedingte Mängel eliminiert werden. So
wird beispielsweise der in technischen Datenblättern vorgegebene Offset des Kreisels 6
derart berücksichtigt, daß im simulierten Modell des Systems 10 dieses Offset als inverser
Wert eingebaut wird und die ausgangsseitig so ermittelte Winkelgeschwindigkeit Ωs als
geschätzte Winkelgeschwindigkeit ωs der realen Rollwinkelgeschwindigkeit ωR annähernd
entspricht. Zusätzlich können auch die dynamischen Glieder des Kreisels, z. B. verzögernde
Glieder durch ihre inversen Elemente, z. B. voreilende Glieder, im inversen Simulationsmo
dell des Kreiselsystems 10 kompensiert werden. Die Schätzung der realen Rollwinkelge
schwindigkeit ωR wird durch die inverse Kompensation genauer. Aus dieser ermittel
ten/geschätzten Winkelgeschwindigkeit ωs wird in bekannter Art und Weise ein beobachte
ter (geschätzter) Gleisüberhöhungswinkel Φgb generiert. Dazu wird dieser beobachtete
Gleisüberhöhungswinkel Φgb aus der Winkelgeschwindigkeit ωs integriert. Bedingt durch
dieses Integrieren ist der ermittelte Wert des beobachteten Gleisüberhöhungswinkels Φgb
driftbehaftet und somit wächst die Ungenauigkeit des Wertes mit der Zeit an. Um jedoch
den realen Gleisüberhöhungswinkel Φg zu ermitteln, werden die an den Eingängen E2, E3
und E4 der Beobachtereinheit 2 anliegenden Signale mit herangezogen. Aus der Zugge
schwindigkeit v, der Giergeschwindigkeit ωG des Drehgestells, der Querbeschleunigung aq
auf Schienenebene und der Erdbeschleunigung g wird in der Meßwertauswertung 12 ein
Gleisüberhöhungswinkel Φgs berechnet. Dazu wird die Fliehkraft, die sich als Störgröße bei
einer Querbeschleunigung einstellt, aus dem Signal aq des Beschleunigungssensors 8 mit
Hilfe der Gierwinkelgeschwindigkeit ωG und der Zuggeschwindigkeit v in bekannter Art
und Weise herausgerechnet. Der aus den gemessenen Signalen berechnete Gleisüberhö
hungswinkel Φgs ist wertmäßig identisch mit dem realen Gleisüberhöhungswinkel Φg,
besitzt jedoch hohe Störsignale. Deshalb werden der driftbehaftete beobachtete Gleisüber
höhungswinkel Φgb und der störbehaftete gemessene (berechnete) Gleisüberhöhungswinkel
Φgs mit Hilfe des Vergleichers 11 verglichen. Eine daraus resultierende Differenz ΔΦg
setzt sich aus dem beobachteten driftbehafteten Gleisüberhöhungswinkel Φgb abzüglich des
störbehafteten Gleisüberhöhungswinkel Φgs zusammen und bildet eine noch nachzuregeln
de (zu entstörende) Differenz ΔΦg. Diese Differenz ΔΦg, bestehend aus der Kreiseldrift
und Störungen des Meßsignales des Beschleunigungsaufnehmer 8, wird im Regelkreis, der
durch die Rückkopplung vom Vergleicher 11 auf das simulierte System 10 entsteht, gefiltert
und zu Null geregelt. Die zeitliche Regelung ergibt sich aus dem Rückkopplungsfaktor K
des über die Differenzbildung geschlossenen Regelkreises. Durch Voreinstellung des
Rückkopplungsfaktors K wird die Dynamik des Regelkreises (Beobachterpole) sehr klein
gewählt, vorzugsweise 0,1 Hz. Die kurzzeitigen Störungen des Meßsignales des Beschleu
nigungsaufnehmers 8 in der Differenz ΔΦg werden dadurch stark gefiltert und gehen nur
sehr reduziert in einen beobachteten realen Gleisüberhöhungswinkel Φb ein. Am Ausgang
A1 des simulierten Kreiselsystems 10 und damit gleichzeitig am Ausgang A1 der Beobach
tereinheit 2 liegt ein den realen Gleisüberhöhungswinkel Φg repräsentierender real
beobachteter Gleisüberhöhungswinkel Φb an, der sich wertmäßig aus dem driftbehafteten
beobachteten Gleisüberhöhungswinkel Φgb und dem störbehafteten gemessenen Gleisüber
höhungswinkel Φgs sowie der noch nachzuregelnden (zu entstörende) Differenz ΔΦg
ergibt.
Zur Erhöhung der Dynamik der vorgenannten Erzeugung des Ansteuersignales ist eine
weitere Beobachtereinheit 3 in das System integrierbar. Dazu werden in der Wissensbasis 15
bereits bekannte Informationen wie Gleisgeometrie, Position aktiver und passiver Strecken
marken (z. B. Codesender, Magnete) sowie Streckenbesonderheiten, z. B. Haltebahnhöfe,
angegeben und gespeichert.
Die Missionsüberwachung 14 ermittelt die augenblickliche Position des Zuges. Dazu erhält
sie aus der Wissensbasis 15 die aktuellen Streckendaten, die aus der integrierten
Zuggeschwindigkeit v ermittelt werden. Die aktuellen Streckendaten ,beispielsweise eine in
der Wissensbasis 15 abgelegte Gleisüberhöhung, werden mit dem beobachteten
Gleisüberhöhungswinkel Φb in der Missionsüberwachung 14 verglichen und bei
Streckenerkennung schaltet sich die Beobachtereinheit 3 in das System ein, d. h. die
Beobachtereinheit 3 wird aktiv und erhöht die Dynamik des Ansteuersignales für die
gleisbogenabhängige Neigung. Bereits mit der Streckenerkennung durch die
Missionsüberwachung 14 ist eine Voreinstellung der Neigung am Stellsystem 5 durch einen
vorher abgelegten Gleisüberhöhungswinkel Φgw realisierbar. Das zur genauen Verstellung
(Nachstellung) notwendige Differenzsignal ΔΦs zwischen der aus der Wissensbasis 15
bekannten Gleisüberhöhung, dem daraus bekannten Gleisüberhöhungswinkel Φgw und dem
in der Beobachtereinheit 2 beobachteten realen Gleisüberhöhungswinkel Φb liefert der
Vergleicher 17. Dieses Differenzsignal ΔΦs wird durch eine verzögernde Rückkopplung K,
ähnlich der Beobachtereinheit 2, auf Null geregelt. Durch die sich aus der Rückkopplung
des Differenzsignals ΔΦs ergebene Filterung des beobachteten Gleisüberhöhungswinkels
Φb werden Störsignale also zusätzlich gedämpft.
Ist die Beobachtereinheit 3 nicht aktiv, liegt dieser Gleisüberhöhungswinkel Φb zeitgleich
am Ausgang A1 der Beobachtereinheit 3 an. Wird die Beobachtereinheit 3 aktiviert, so
erfolgt, wie bereits beschrieben, die Ermittlung des beobachteten Gleisüberhöhungswinkels
Φb durch die zusätzliche Einbeziehung von Streckendaten.
In der der Beobachtereinheit 3 nachfolgenden Neigungswinkelgenerierungseinheit 4 wird
aus dem beobachteten Gleisüberhöhungswinkel Φb, der Zuggeschwindigkeit v, der
Winkelgeschwindigkeit ωG (Giergeschwindigkeit) und der Erdbeschleunigung g ein
Neigewinkel ΦN gegenüber dem Fahrgestell berechnet und als Sollwert bzw. Ansteuer- und
Schaltsignal ΦN für das Wagenkastenneigesystem an das Stellsystem 5 gegeben. Nur bei
Überschreitung eines Schwellwertes wird das Stellsystem aktiviert. Die Berechnung bzw.
Generierung des Neigewinkels ΦN erfolgt in bekannter Art und Weise.
1
Sensorpaket
2
Beobachtereinheit
3
Beobachtereinheit
4
Neigewinkelgeneriereinheit
5
Stellsystem
6
Meßwertgeber
7
Meßwertgeber
8
Meßwertgeber
9
Meßwertgeber
10
Simuliertes inverses Kreiselsystem
11
Vergleicher
12
Meßwertauswertung
13
Zuggeschwindigkeitsintegrator
14
Missionsüberwachung
15
Wissensbasis
16
Korrektureinheit
17
Vergleicher
ωR Rollwinkelgeschwindigkeit
ωG Giergeschwindigkeit
ωs geschätzte Winkelgeschwindigkeit
Φg realen Gleisüberhöhungswinkel
Φgb beobachteter (geschätzter) Gleisüberhöhungswinkel
Φgs gemessener Gleisüberhöhungswinkel
Φb beobachteter realer Gleisüberhöhungswinkel
Φgw abgelegter Gleisüberhöhungswinkel
ωR Rollwinkelgeschwindigkeit
ωG Giergeschwindigkeit
ωs geschätzte Winkelgeschwindigkeit
Φg realen Gleisüberhöhungswinkel
Φgb beobachteter (geschätzter) Gleisüberhöhungswinkel
Φgs gemessener Gleisüberhöhungswinkel
Φb beobachteter realer Gleisüberhöhungswinkel
Φgw abgelegter Gleisüberhöhungswinkel
Claims (12)
1. Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignales für eine gleisbogenabhängige Neigung
eines Wagenkastenneigesystems mittels Verstellung eines Stellsystems unter Verwen
dung von Meßsignalen für die Zuggeschwindigkeit (v), für die Winkelgeschwindigkeit
eines Fahrgestells um die Rollachse (ωR) sowie für die Querbeschleunigung (aq), da
durch gekennzeichnet, daß eine Gleisüberhöhung aus der Rollwinkelgeschwindigkeit
(ωR) und einer zusätzlich gemessenen Gierwinkelgeschwindigkeit (ωG) des Fahrgestells
um die Gierachse ermittelt wird und diese zur Erzeugung eines Ansteuer- und Schaltsi
gnals verwendet wird, wobei das Ansteuer- und Schaltsignal driftkompensiert und
rauscharm ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Gleisüberhöhung
beobachtet wird, wobei aus der gemessenen Rollwinkelgeschwindigkeit (ωR) in einem simulierten inversen Kreiselsystem (10) einer Beobachtereinheit (2) ein Gleisüberhö hungswinkel (Φgb) geschätzt wird, dieser geschätzte Gleisüberhöhungswinkel (Φgb) mit dem aus der Querbeschleunigung (aq), der zusätzlich gemessenen Gierwinkelgeschwin digkeit (ωG) und der Zuggeschwindigkeit (v) ermittelten Gleisüberhöhungswinkel (Φgs) in einem Vergleicher (11) verglichen wird, wobei die dabei auftretende Differenz (ΔΦg) zur Nachregelung auf das simulierte inverse Kreiselsystem (10) zurückgekoppelt und dabei gefiltert wird und ein daraus resultierender beobachteter Gleisüberhöhungswinkel (Φb), der einen realen Gleisüberhöhungswinkel (Φg) repräsentiert, in einer Neigewinkel generiereinheit (4) in das zur Verstellung des Stellsystems (5) notwendige Ansteuer- und Schaltsignal (ΦN) eingerechnet wird.
beobachtet wird, wobei aus der gemessenen Rollwinkelgeschwindigkeit (ωR) in einem simulierten inversen Kreiselsystem (10) einer Beobachtereinheit (2) ein Gleisüberhö hungswinkel (Φgb) geschätzt wird, dieser geschätzte Gleisüberhöhungswinkel (Φgb) mit dem aus der Querbeschleunigung (aq), der zusätzlich gemessenen Gierwinkelgeschwin digkeit (ωG) und der Zuggeschwindigkeit (v) ermittelten Gleisüberhöhungswinkel (Φgs) in einem Vergleicher (11) verglichen wird, wobei die dabei auftretende Differenz (ΔΦg) zur Nachregelung auf das simulierte inverse Kreiselsystem (10) zurückgekoppelt und dabei gefiltert wird und ein daraus resultierender beobachteter Gleisüberhöhungswinkel (Φb), der einen realen Gleisüberhöhungswinkel (Φg) repräsentiert, in einer Neigewinkel generiereinheit (4) in das zur Verstellung des Stellsystems (5) notwendige Ansteuer- und Schaltsignal (ΦN) eingerechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das simulierte Kreiselsy
stem (10) als inverses Modell eines Meßwertgebers (6) on-line mit den Meßsignalen der
Rollwinkelgeschwindigkeit (ωR) versorgt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das simulierte inverse
Kreiselsystem (10) Sensorkomponenten des Meßwertgebers (6) einbezogen werden.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erhöhung der Dynamik der Erzeugung des Ansteuersignales (ΦN) eine weitere
Beobachtereinheit (3) in das System eingeschaltet wird, in der bereits bekannte Strecken
informationen gelegt sind, die abgerufen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Missionsüberwachung
(14) die augenblickliche Position des Zuges mit Hilfe eines Zuggeschwindigkeitsintegra
tors (13) ermittelt, die beobachtete Gleisüberhöhung mit einer abgelegten Gleisüberhö
hung einer Wissensbasis (15) vergleicht und bei Streckenerkennung die Beobachterein
heit (3) in das System schaltet.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Streckenerkennung durch die Missionsüberwachung (14)
eine Voreinstellung der Neigung am Stellsystem (5) erfolgt und zur genauen Feststellung
ein Vergleich zwischen dem beobachteten Gleisüberhöhungswinkel (Φb) aus der Beob
achtereinheit (2) und dem bekannten Gleisüberhöhungswinkel (Φgw) aus der Wissenba
sis (15) erfolgt, wobei die Differenz (ΔΦs) zur Nachregelung des den realen Gleisüber
höhungswinkels (Φg) repräsentierenden benutzt wird.
8. Vorrichtung zur Erzeugung eines Ansteuersignales für eine gleisbogenabhängige
Neigung eines Wagenkastensystems mittels Verstellung eines Stellsystems am Wagen
kasten, Meßwertgebern zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit (v), der Winkelge
schwindigkeit (ωR) des Fahrgestells in Rollachse sowie der Querbeschleunigung (aq) des
Wagenkastens, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung einer Gleisüberhöhung
parallel zum Meßwertgeber (6) zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit (ωR) ein
weiterer Meßwertgeber (7) für die Messung der Gierwinkelgeschwindigkeit (ωG)
geschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Meßwert
gebern (6, 7, 8, 9) und dem Stellsystem (5) mindestens eine Beobachtereinheit (2) zur
Ermittlung eines Gleisüberhöhungswinkels (Φgb) eingebaut ist, wobei über eine Nei
gungswinkelgeneriereinheit (4) das zur Ansteuerung notwendige Signal (ΦN) an das
Stellsystem (5) weitergeleitet wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtereinheit (2)
aus einem simulierten inversen Kreiselsystem (10) als Modell des Meßwertgebers (6),
einem Vergleicher (10) und einer Meßwertauswertung (12) besteht, wobei ein Eingang
(E1) des inversen Kreiselsystems (10) mit einem Ausgang (A1) des Meßwertgebers (6)
verbunden ist, ein weiterer Eingang (E2) des inversen Kreiselsystems (10) mit einem
Ausgang (A1) des Vergleichers (11) ein Ausgang (A1) des inversenen Kreiselsystems
(10) mit einem Eingang (El) des Vergleichers (11), ein weiterer Eingang (E2) des
Vergleichers (11) mit einem Ausgang (A1) der Meßwertauswertung (12).
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Beobach
tereinheit (3) zwischen der Beobachtereinheit (2) und der Neigungswinkelgeneriereinheit
(4) eingebaut ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtereinheit (3)
aus einem Zuggeschwindigkeitsintegrator (13), einer Missionsüberwachung (14), einer
Wissensbasis (15), einer Korrektureinheit (16) sowie einem Vergleicher (17) besteht,
wobei ein Ausgang des Zuggeschwindigkeitsintegrator (13) an einem Eingang (E1) der
Missionsüberwachung (14) anliegt; ein weiterer Eingang (E2) der Missionsüberwachung
(14) mit einem Ausgang (A1) der Wissensbasis (15) verbunden ist, ein Ausgang (A1) der
Missionsüberwachung (14) an einem Eingang (E1) der Wissenbasis (15) und an einem
Eingang (E1) der Korrektureinheit (16) verschaltet ist, ein Ausgang (A1) der Korrek
tureinheit (16) auf einen Eingang (E1) des Vergleichers (17), ein Ausgang (A1) des
Vergleichers (17) an einen Eingang (E2) der Korrektureinheit (16) und daß ein Eingang
(E1) der Beobachtereinheit (3) auf einen Eingang (E2) der Wissensbasis (15) und auf
einen Eingang (E2) des Vergleichers (17) geführt ist.
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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