DE2153759A1

DE2153759A1 - SPEED CONTROL DEVICE, IN PARTICULAR SPEED CONTROL DEVICE FOR VEHICLES DRIVEN BY COMBUSTION ENGINES OR ELECTRIC MOTORS

Info

Publication number: DE2153759A1
Application number: DE2153759A
Authority: DE
Inventors: Borna Dipl Ing Dujmovic; Herbert Kueller; Lothar Dipl Ing Lichtenstein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-10-28
Filing date: 1971-10-28
Publication date: 1973-05-03
Also published as: JPS4851411A; AT319411B

Description

Drehzahlregeleinrichtung, insbesondere Geschwindigkeitsregeleinrichtung fttr durch Verbrennungskraftmaschinen oder Elektromotoren angetriebene Fahrzeuge Die Erfindung besieht sich auf eine Drehzahlregeleinrichtung, insbesondere Geschwindigkeitsregeleinrichtung für durch Verbrennungskraftmaschinen oder Elektromotoren angetriebene Fahrzeuge, mit einem mit dem Ausgang der Regeleinrichtung in Steuerverbindung stehenden Stellglied zum Ändern der Antriebsleistung, bei der ein vom Fahrer zu betätigender Sollwertgeber für den Drehzahlregler vorgesehen ist, dessen Istwerteingang an einer der zu regeladen Drehzahl entsprechenden Spannung liegt.Speed control device, in particular speed control device fttr vehicles powered by internal combustion engines or electric motors The invention relates to a speed control device, in particular a speed control device for vehicles driven by internal combustion engines or electric motors, with an actuator in control connection with the output of the control device to change the drive power at which a setpoint generator to be operated by the driver is provided for the speed controller, whose actual value input is to be regulated at one of the Speed corresponding to the voltage.

Eine Regeleinrichtung dieser Art für die Geschwindigkeitsregelung von Triebfahrzeugen mit Schaltwerkssteuerung ist durch die deutsche Auslegeschrift 1 438 816 bekannt. Es ist auch schon eine Diesellokomotive mit Geschwindigkeitsregelung ausgeführt worden (Siemens-Zeitschrift 45. Jg., 1971, Beiheft Bahnteehnik, S. 46 bis 50).A control device of this type for speed control of locomotives with switchgear control is through the German Auslegeschrift 1 438 816 known. It's already a diesel locomotive with cruise control (Siemens magazine, volume 45, 1971, Bahnteehnik supplement, p. 46 until 50).

Bei Schiffen mit Drehzahlregelungen, bei Fahrzeugen mit Geschwindigkeitsregelungen o.dgl. besteht die Gefahr, daß bei Ausfall von Bauelementen der Regeleinrichtung oder bei Drahtbruch die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit unsulassig erhöht wird. Bei den bekannten Regeleinrichtungen hat der Fahrer zwar die Möglichkeit auf Handstouerung umzuschalten und in die Regelung einzugreifen, das Fehlverhalten kann jedoch zu spät bemerkt werden, so daß erforderliche GaganmaEnahmen nicht immer rechtzeitig getroffen werden können.On ships with speed controls, on vehicles with speed controls or the like. there is a risk that if components of the control device fail or in the event of a wire break, the speed or speed is unacceptably increased. at With the known control devices, the driver has the option of manual control to switch over and intervene in the regulation, the misconduct can, however, too are noticed late, so that necessary gag measures are not always timely can be taken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehzahlregeleinrichtung zu schaffen, bei der das ordnungsgemäße Funktionieren der gesamten Regelung überwacht wird. Die Lösung der Aufgabe besteht bei einer Drehzahlregeleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß eine Überwachungseinrichtung in der Weise vorgesehen ist, daß der am Sollwertgeber eingestellte Drehzahl-Sollwert mit dem sich einstellenden Drehzahl-Istwert verglichen und in Abhängigkeit von der Dauer der Soll-Istwert-Abweichung und von der zeitlichen Änderung der Stell- oder Regelgröße Alarm ausgelöst und/oder die Bremsung des Fahrzeuges eingeleitet wird. Dadurch kann mit einfachen Mitteln der Fahrer von der Aufgabe der Überwachung entlastet und ein Fehler in der Regeleinrichtung selbsttätig so rechtzeitig festgestellt werden, daß ein gefahrvoller Ablauf mit Sicherheit vermieden werden kann. The object of the invention is to create a speed control device, in which the correct functioning of the entire control system is monitored. the The object is achieved with a speed control device of the type mentioned at the beginning Art according to the invention in that a monitoring device is provided in the manner is that the speed setpoint set on the setpoint generator matches the setpoint value that is set Speed actual value compared and depending on the duration of the setpoint / actual value deviation and the change in the manipulated or controlled variable over time triggers an alarm and / or the braking of the vehicle is initiated. This can be done with simple means the driver is relieved of the task of monitoring and an error in the control system be determined automatically in good time that a dangerous process with Security can be avoided.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on the embodiment shown in the drawing explained in more detail.

Die Figir zeigt eine Schaltung fi. eine Geschwindigkeitsregele@@richtung eines elektrischen Triebfahrzeuges.The figure shows a circuit fi. a speed rule @@ direction an electric traction vehicle.

Das Triebfabrzeug F ist mit Elektromotoren 1 ausgerüstet, die über ein Stellglied 2 mit einem Transformator 3 verbunden sind, der über einen Stromabnehmer 4 vom Fahrdraht 5 gespeist wird. Das Stellglied 2 ist mit dem Ausgang der Regeleinrichtung 6 verbunden. Diese Regeleinrichtung 6 besitzt einen mit einem Sollwertgeber 7 verbundenen Fahrschalter 15. Als lstwert wird der Regeleinrichtung eine der Geschwindigkeit des Trisbfahrzeuges entsprechende Spannung zugeführt. Diese @@@@@ung wird in einer an der Achse angeordneten Tachomaschine @ er@ zeugt. Soll- und Istwert werden einem Vergleicher 9 ca führt und die Abweichung über einen Regelverstärker 10 a@ die Fahrschaltung 11 und an die Bremsschaltung leitet. Die Fahrschaltung 11 enthält beispielsweise die S@@uereinrichtung für das Stellglied 2, Begrenzungseinrichtungen, Anpassungen udgl. In der Bremsechaltung 12 sind z.B. Sammelverstärker flir verschiedene Brems-Sollwerte, Steuerelemente iAr die Ansteuerung der elektrischen Bremse 13 und der pneumaischen Bremse 14 u.dgl. untergebracht.The engine F is equipped with electric motors 1, which over an actuator 2 are connected to a transformer 3 via a pantograph 4 is fed by the contact wire 5. The actuator 2 is connected to the output of the control device 6 connected. This control device 6 has a setpoint generator 7 connected to it Travel switch 15. The actual value of the control device is one of the speed corresponding voltage is supplied to the Trisb vehicle. This @@@@@ ung will be in a Tachomachine @ er @ arranged on the axis generates. Setpoint and actual value become one Comparator 9 ca leads and the deviation via a control amplifier 10 a @ the driving circuit 11 and leads to the brake circuit. The driving circuit 11 includes, for example the control device for actuator 2, limiting devices, Adjustments etc. In the brake circuit 12 there are e.g. collective amplifiers for different brake setpoints, Control elements iAr the control of the electric brake 13 and the pneumatic Brake 14 and the like. Housed.

Zur Erzielung einer GeBchwindigkeitserhdhung wird der Fahrschalter 15 auf eine bestimmte Sollgeschwindigkeit eingestellt.To achieve a speed increase, the drive switch 15 set to a certain target speed.

Dann steht am Sollwert-Eingang des Vergleichers 9 eine entsprechende Sollspannung an, während die Spannung am Istwert-Eingang kleiner ist. Die entstehende Abweichung erzeugt ein der Beschleunigung entsprechendes Signal, das nach seiner Verstärkung über die Fahrschaltung dem Stellglied 2 zugeführt wird. Das Stellglied 2 legt die Fahrmotoren 1 an eine höhere Spannung, gegebenenfalls an eine höhere Spannung und Frequenz, falls als Antriebsmotoren Drehstrommotoren Verwendung finden.Then there is a corresponding one at the setpoint input of the comparator 9 Setpoint voltage while the voltage at the actual value input is lower. The emerging Deviation generates a signal corresponding to the acceleration, which after its Amplification is fed to the actuator 2 via the driving circuit. The actuator 2 applies the traction motors 1 to a higher voltage, possibly to a higher voltage Voltage and frequency if three-phase motors are used as drive motors.

Zum Herabsetzen der Geschwindigkeit wird der Fahrschalter 15 auf eine entsprechende Stellung zurückgenommen. Damit wird dem Vergleicher 9 ein Istwert zugeführt, der größer ist als der Sollwert, so daß an seinem Ausgang eine Abweichung mit negativem Vorzeichen ansteht. Nach Verstärkung im Regelverstärker 10 wird die negative Regelabweichung der Fahrschaltung 11 zugeführt und deren Ausgangssignal bewirkt über das Stellglied 2 eine Herabsetzung der Antriebsleistung der Fahrmotoren 1. Reicht die Herabsetzung der Antriebsleistung bis sur Abschaltung nicht aus, um die vorgegebene herabgesetzte Geschwindigkeit zu erreichen, so wird über die dann ansprechende Bremsschaltung 12 eine elektrische und/oder mechanische Bremsung des Fahrzeuges eingeleitet.To reduce the speed, the travel switch 15 is set to a corresponding position withdrawn. This gives the comparator 9 an actual value supplied which is greater than the nominal value, so that a deviation at its output pending with a negative sign. After amplification in the control amplifier 10, the negative control deviation of the driving circuit 11 and its output signal causes the drive power of the traction motors to be reduced via the actuator 2 1. If the reduction of the drive power up to the shutdown is not sufficient to to reach the predetermined reduced speed, so is about the then responsive braking circuit 12 an electrical and / or mechanical braking of the Vehicle initiated.

Fällt ein Bauelement der Regeleinrichtung 6 aus oder tritt ein Drahtbruch in der Regeleinrichtung 6 auf, so kann es vorkommen, daß eine durch den Fahrschalter 7 befohlene niedrigere Geschwindigkeit nicht mehr erreicht werden kann. Um dies zu vermeiden, ist der Geschwindigkeitsregeleinricbtung 6 eine Uberwachungseinrichtung zugeordnet, in welcher der am Fahrschalter 15 eingestellte Geschwindigkeits-Sollwert mit dem sich einstellenden Geschwindigkeits-Istwert verglichen wird und in Abhängigkeit von der Dauer der Soll-lstwertabweichung und von der zeitlichen Änderung der Regelgröße Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Hierzu sind zwei gleich aufgebaute Überwachungskanäle K1, K2 vorgeschen, von denen der eine ueber den Eingang El von dem vorhandenen Sollwertgeber 7 un über den Eingang E2 von dem Istwertgeber 8 gespeist ist, während der zweite über den Eingang E3 von einem mit dem vorhandenen Sollwertgeber 7 mechanisch verbundenen, elektrisch jedoch getrennten zweiten Sollwertgeber 23 und über den Eingang E4 von einem Istwertgeber 24 gespeist ist.If a component of the control device 6 fails or a wire break occurs in the control device 6, it can happen that one by the travel switch 7 commanded lower speed can no longer be achieved. To this To avoid this, the speed control device 6 is a monitoring device assigned in which the am Travel switch 15 set speed setpoint is compared with the adjusting actual speed value and as a function the duration of the setpoint / actual value deviation and the change in the controlled variable over time Countermeasures are initiated. For this purpose there are two identically structured monitoring channels K1, K2, one of which is via the input El from the existing setpoint generator 7 un is fed by the actual value transmitter 8 via the input E2, while the second via input E3 from a mechanically connected to the existing setpoint generator 7, but electrically separate second setpoint generator 23 and via the input E4 of an actual value transmitter 24 is fed.

Jeder der Uberwachungskanäle K1, K2 enthält einen Vergleicher 16, dessen Ausgang über einen Verstärker (z.3. Proportionalverstärker) 17 mit einem Eingang eines Summiergliedes 18 verbunden ist. Der zweite Eingang des Summiergliedes 18 ist über ein Differenzierglied 19 an den Istwertgeber 8 der vorhandenen Geschwindigkeitsregeleinrichtung 6 bzw. an einen zweiten Istwertgeber 24 angeschlossen. Der Ausgang des Summiergliedes 18 ist mit einem Integrator 20 verbunden. Die beiden Überwachungskanäle Kl, K2 speisen über die Eingänge E5, E6 einen Differenzverstärker 21, dem über den Eingang E8 eine Wechselspannung zur Uberlagerung des einer Auslöseschaltung 22 zugeführten Differenzwertes zugeführt wird. Am Eingang E7 wird Bezugspotential, z.B. von +10 V angelegt. Die Eingänge E5 bis E8 sind über Eingangswiderstände E5 bis E8 mit einer Verstärkereinrichtung 21a verbunden. Die Auslöseschaltung 22 enthält einenTransfornator 22a als Filter für den Gleichstromanteil und eine Gleichrichterbrücke 22b, deren Ausgang ein Relais 22c speist. Ein Kontakt 22d des Relais liegt im Strompfad einer akustischen oder optischen neldevorrichtung und/oder der Auslösevorrichtung 14a für die pneumatische Bremse 14.Each of the monitoring channels K1, K2 contains a comparator 16, whose output via an amplifier (z.3. Proportional amplifier) 17 with a Input of a summing element 18 is connected. The second input of the summing element 18 is via a differentiating element 19 to the actual value transmitter 8 of the existing speed control device 6 or connected to a second actual value transmitter 24. The output of the summing element 18 is connected to an integrator 20. The two monitoring channels Kl, K2 feed Via the inputs E5, E6 a differential amplifier 21, which is connected to the input E8 AC voltage for superimposing the differential value fed to a trigger circuit 22 is fed. Reference potential, e.g. of +10 V, is applied to input E7. the Inputs E5 to E8 are connected to an amplifier device via input resistors E5 to E8 21a connected. The trip circuit 22 includes a transformer 22a as a filter for the direct current component and a rectifier bridge 22b, the output of which is a relay 22c feeds. A contact 22d of the relay is in the current path of an acoustic or optical alarm device and / or the trigger device 14a for the pneumatic Brake 14.

Während des Betriebes ist das Relais 22c durch die über den Transformator 22a übertragene und danach gleichgerichtete Wechselapannung angezogen und der Kontakt 22d geöffnet, Bei Auslösung eines Alarms fällt das Relais 22c infolge des Fehlens der Wechselspannung ab.During operation, the relay 22c is through the transformer 22a transferred and then rectified alternating voltage attracted and the contact 22d open, when an alarm is triggered, the relay 22c drops due to the lack of it the alternating voltage.

Solange die Istgesohwindigkeit unterhalb der Sollgeschwindigkeit liegt, befinden sich die Integratoren 20 in ihrer Grundstellung am unteren Anschlag. Bei Überschreiten des Sollwertes durch den Ietwert laufen die Integratoren 20 an. Zugleich beginnt die Regeleinrichtung 6 die Abweichung auszuregeln und vom Stellglied 2 (Schaltwerk, Thyristorsteller o.dgl.) wird an den dritten Eingang der Summierglieder 18 eine entsprechende Beistungsminderung zurückgemeldet. Im Verlauf des Regelvorganges stellt sich eine Verzögerung ein, die durch die Differenzierglieder 19 an die Summierglieder t8 gemeldet wird. Sowohl die Meldung des Stellgliedes 2 als auch der Differenzierglieder 19 führen d4.e Integratoren 20 in ihre Ausgangsstellung zurück. Der Ausgang des Integrators 20 des einen Kanals t1 durchläuft z.B.As long as the actual speed is below the target speed, the integrators 20 are in their basic position at the lower stop. at The integrators 20 start up when the setpoint value is exceeded. Simultaneously the control device 6 begins to correct the deviation and the actuator 2 (switching mechanism, Thyristor controller or the like.) At the third input of the summing elements 18 a corresponding reduction in benefits reported. In the course of the control process there is a delay that is passed through the differentiating elements 19 to the summing elements t8 is reported. Both the message of the actuator 2 and the differentiating elements 19 lead d4.e integrators 20 back to their starting position. The outcome of the Integrator 20 of one channel t1 runs through e.g.

den Bereich von 0 bis -10 V, der des anderen Kanals K2 in der gleichen Zeit von + 10 V bis Null und kann darüber hinaus bis auf -10 V laufen. Bei gleichem Anreiz sind die Integriergeschwindigkeiten gleich, d.h. die beiden Ausgänge laufen dabei zeitlich parallel, die Differenz zwischen ihnen bleibt konstant.the range from 0 to -10 V, that of the other channel K2 in the same Time from + 10V to zero and can also run down to -10V. With the same The integration speeds are the same, i.e. the two outputs run in parallel, the difference between them remains constant.

Solange diese Differenz konstant bleibt, ist ein Gleichgewicht an den Eingängen der Verstärkereinrichtung 21a gewahrt und es erfolgt keine Auslösung des Relais 22c.As long as this difference remains constant, there is an equilibrium the inputs of the amplifier device 21a are preserved and there is no triggering of relay 22c.

Ein Ansprechen der an die beiden Kanalausgänge angeschlossenen Einrichtungen 21, 22 tritt in folgenden Fehlerfällen auf: a) Bei Vorliegen eines Fehlers in der Geschwindigkeitsregeleinrichtung 5 der sich in einem Uberschreiten der eingestellten Geschwindigkeit äußert (Istgeschwindigkei.-t größer als Sollgeschwindigkeit), wobei die entsprechenden Rückmeldungen vom Stellglied 2 und vom Differenzierglied 19 verspätet oder gar nicht kommen, erreicht die Ausgangsspannung des einen Integrators 20 ihren Endwert, z.B. -10 V und die des anderen z.B. Null Volt. Der erste Integrator 20 kann nicht weiter integrieren, während der zweite über Null hinaus mit anderer Polarität (z.B. im negativen Bereich) weiter integriert.The devices connected to the two channel outputs respond 21, 22 occurs in the following error cases: a) If there is an error in the Speed control device 5 which results in exceeding the set Speed expresses (actual speed -t greater than target speed), where the corresponding feedback from the actuator 2 and from the differentiator 19 is delayed or not come at all, the output voltage of one integrator 20 reaches its Final value, e.g. -10 V and that of the other e.g. zero volts. The first integrator 20 can not further integrate while the second beyond zero with others polarity (e.g. in the negative area) further integrated.

Infolgedessen wird dar Gleichgewicht am Eingang der Vets stärkereinrichtung 21a gestört. Diese Unsymretrie treibt die Verstärkereinrichtung 21a durch Übersteuerung an einen ihrer Anschläge, wodurch die Ubertragung der überlagerten Wechselspannung unterbunden wird, so daß das Relais 22c abfällt und Alarm ausgelöst wird. As a result, the equilibrium at the entrance to the vets becomes stronger 21a disturbed. This asymmetry drives the amplifier device 21a by overdriving to one of its stops, thereby transferring the superimposed alternating voltage is prevented, so that the relay 22c drops out and an alarm is triggered.

b) Bei einem unterschiedlichen Anreiz der beide Integrat@ren 20, z.B, durch unterschiedliche Geschwindigkeits-Sollwer@@ an den beiden Überwachungseingängen E1, E3 oder bei einer Störung an einem der beiden Tachogeneratoren 8, 24 zum Erfassen der Geschwindigkeits-Istwerte oder in deren @eitungen, weiter durch Fehler innerhalb eines Überwachungskanals K1, K2 laufen die beiden Eingangsspannungen nicht mehr äquidistant. Infolgedessen wird - unter Umständen noch bevor der erste Integrator 20 seinen Anschlag erreicht hat -Gleichgewicht am Eingang der Verstärkereinrichtung 21a gestört. Die Auslösung über den Differenzverstärker 21 und Auslöseschaltung 22 erfolgt wie unter a beschrieben.b) If the two integrators 20 have different incentives, e.g. through different speed setpoints @@ at the two monitoring inputs E1, E3 or in the event of a fault in one of the two tacho generators 8, 24 for detection the actual speed values or in their lines, further through errors within of a monitoring channel K1, K2, the two input voltages are no longer running equidistant. As a result - possibly even before the first integrator 20 has reached its stop - equilibrium at the input of the amplifier device 21a disturbed. The triggering via the differential amplifier 21 and trigger circuit 22 takes place as described under a.

c) Bei @ehlen der Wechselspannung z.B. infolge einer Störung in den @@nrichtungen 21, 22.c) If there is no AC voltage, e.g. as a result of a fault in the @@ directions 21, 22.

Die Ube rwauhungse inri chtung Ü vergleicht also parallel zur Geschwindigkeitsregeleinrichtung 6 den am Fahrschalter 15 eingestellten Geschwindigkeits-Sollwert mit dem Geschwindigkeits-Istwert und stellt gleichzeitig fest, ob eine Leistungsverminderung vorliegt (z.B. ob das Schaltwerk abwärts läuft) oder ob eine Bremswirkung vorhanden ist und wirkt gegebenenfalls auf die Schnellbremseinrichtung des Triebfahrzeuges ein Dadurch, daß einem Eingang des Differenzverstärkers eine Wechselspannung zugeführt wird, die nach Verstärkung @nd Gleichrichtung zur Ruhestromspeisung eines Relais dteik\;, werden auch-die Bauteile 21 und 22 überwacht, wodurch @@@e Eigensicherheit der gesamten Anordnung ersielt wird. Die Batiteile 2;, 22 werden ii Ruhezustand von einem Wechselstrom durchflossen, der bei jedem Fehler eines Bauelements oder Leitungsbruch unterbrochen wird und das Relais 22c zum Abfallen bringt.The monitoring device Ü thus compares parallel to the speed control device 6 the speed setpoint set on the travel switch 15 with the actual speed value and at the same time determines whether there is a reduction in performance (e.g. whether the Rear derailleur runs downwards) or whether there is a braking effect and may be effective on the rapid braking device of the traction vehicle by having an input of the differential amplifier an alternating voltage is supplied, which after amplification @nd rectification for the quiescent current supply of a relay dteik \ ;, are also-the components 21 and 22 monitored, whereby @@@ e Intrinsic safety of the entire arrangement is obtained. The Batiteile 2 ;, 22 are ii idle state from an alternating current flowed through, which is interrupted with every failure of a component or line break and causes the relay 22c to drop out.

Di@ erfindungsgemäße Überwachungsanordnung Ü spricht also sowohl bei Vorliegen eines fehlerhaften Verhaltens der Geschwindigkeitsregeleinrichtung als auch bei Störungen innerhalb der Überwachungsschaltung selbst an.So the monitoring arrangement Ü according to the invention speaks at both Presence of a faulty behavior of the cruise control device as also in the event of malfunctions within the monitoring circuit itself.

1 Figur 5 Patentansprüche1 Figure 5 claims

Claims

Patent claims speed control device, in particular speed control device for vehicles driven by internal combustion engines or electric motors, with an actuator in control connection with the output of the control device to change the drive power at which a setpoint generator to be operated by the driver is provided for the speed controller, its actual value input at one of the to be controlled The voltage corresponding to the rotational speed is present, characterized in that a monitoring device (Ü) is provided in such a way that the speed setpoint set at the setpoint generator (7) compared with the adjusting actual speed value and depending on the Duration of the setpoint / actual value deviation and the change in the manipulated variable over time or controlled variable alarm is triggered and / or braking is initiated.

2. Speed control device according to claim 1, characterized in that that two identically structured monitoring channels (K1, E2) are assigned to it, from which one is fed from the existing setpoint generator (7) and actual value generator (8) is, while the second from a mechanical with the existing setpoint device (7) connected, electrically but separated second setpoint generator (23) and an actual value generator (24) is fed and that the two monitoring channels (K1, K2) have a differential amplifier (21) feed, which is connected to a trigger circuit (22).

3. Speed control device according to claim 2, characterized in that that the differential amplifier (21) an AC voltage is inputted to the im In the event of an error, the difference value is superimposed.

4. Speed control device according to claim 2, characterized in that that each of the two monitoring channels (E1, K2) contains a comparator (16), the output of which is connected to a first input of a summing element (18), because with its second input via a differentiating element (19) to the actual value transmitter (8 or 24) is connected to detect the speed, the output of the summing element (18) is connected to an integrator (20).

5. Speed control device according to claim 4, characterized in that that the summing element (18) is provided with a third input which depends on the adjustment of the actuator (2) is controlled.

L e r s e i t e