DE2246306A1 - METHOD AND EQUIPMENT FOR CONTROLLING THE SPEED OF A RAILWAY CARRIAGE IN A GEFAELLE SHANGING STATION - Google Patents
METHOD AND EQUIPMENT FOR CONTROLLING THE SPEED OF A RAILWAY CARRIAGE IN A GEFAELLE SHANGING STATIONInfo
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- B61K7/02—Track brakes or retarding apparatus
- B61K7/12—Track brakes or retarding apparatus electrically controlled
Description
8872-72/Dr.ν.B/Elf8872-72 / Dr.ν.B / Elf
Southern Pacific Transportation CompanySouthern Pacific Transportation Company
One Market Street,
San Francisco, Calif. 94105 (V.St.A.)One Market Street,
San Francisco, Calif. 94105 (V.St.A.)
Verfahren und Einrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Eisenbahnwagens in einem Gefälle-Rangierbahnhof Method and device for controlling the speed of a railroad car in a sloping yard
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Eisenbahnwagens , der unter dem Einfluß der Schwerkraft ein geneigtes Gleis hinab zu einem von mehreren Bestimmungsgleisen rollt.The present invention relates to a method and a device to control the speed of a railroad car, which is inclined under the influence of gravity The track rolls down to one of several destination tracks.
Rangierbahnhöfe dienen zum Zusammenstellen, Auflösen und Umgruppieren von Güterzügen und enthalten häufig einen Ablaufberg, über den die Wagen gedrückt werden, worauf sie unter dem Einfluß der Schwerkraft eine geneigte Strecke hinabrollen.Shunting yards are used to assemble, dissolve and regroup of freight trains and often contain a drainage mountain over which the wagons are pushed, whereupon they are under the Roll down an inclined path under the influence of gravity.
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Nachdem die Wagen die geneigte Strecke hinabgelaufen sind, werden sie durch eine automatische Weichenanlage vom Ablaufgleis in eine Rangiergruppe und dann über ein weiteres Weichensystem in eine Ausfahrgruppe oder dgl. geleitet.After the wagons have run down the inclined route, they are removed from the siding by an automatic switch system into a shunting group and then via another switch system into an exit group or the like.
Am Ablauf-oder Hauptgleis sind eine oder mehrere Bremsvorrichtungen (Gleisbremsen) angeordnet, die als Ablauf- oder Hauptbremsen bezeichnet werden sollen· Die Abzweiggleise (z.B. der Richtungsgruppe) enthalten weitere Bremsen, die als "Gruppenbremsen" bezeichnet werden sollen. Die Geschwindigkeit jedes Wagens kann dadurch entsprechend den jeweiligen Bedingungen auf den Gleisen,über die er rollt,verringert oder gesteuert werden.There are one or more braking devices on the main or main track (Track brakes), which are to be referred to as main or main brakes The branch tracks (e.g. the Direction group) contain further brakes, which are called "group brakes" should be designated. The speed of each car can be adjusted according to the conditions on the tracks over which it rolls, reduced or controlled will.
Die Gleisbremsen enthalten gewöhnlich Balken oder Backen, die beidseits der Schienen des Gleises angeordnet sind und in Singriff bzw. ausser Eingriff mit den Rädern eines am Ort der Bremse über das betreffende Gleis laufenden Wagens gebracht werden.können. Die Verstellung der Bremsbacken erfolgt gewöhnlich durch eine pneumatisch betätigte mechanische Einrichtung. Diese Einrichtungen werden durch Kommandos gesteuert und üben eine Bremskraft aus bzw. heben die Bremsung auf, wenn pneumatische Bremszylinder, die mit den Bremsbacken mechanisch gekoppelt sind, unter Druck gesetzt bzw. entlüftet werden. The rail brakes usually contain beams or jaws which are arranged on either side of the rails of the track and which are in single grip or brought out of engagement with the wheels of a car running over the relevant track at the location of the brake can. The brake shoes are usually adjusted by a pneumatically operated mechanical device. These facilities are controlled and practiced by commands a braking force or cancel the braking when pneumatic brake cylinders, which are mechanically coupled to the brake shoes, are pressurized or vented.
In modernen Rangierbahnhöfen ist eine Einrichtung vorgesehen, die die verschiedenen Bremsen derart steuern soll, daß jeder Wagen mit einer vorgegebenen Auflauf- oder Ankuppelgeschwindigkeit an seinem Zielpunkt anlangt. Unter "Ankuppelgeschwindigkeit" soll hier die Geschwindigkeit des ein gewünschtes Bestiramungs- oder Richtungsgleis entlang rollenden Wagens verstanden werden, mit der dieser Wagen bei den ruhenden Wagen anlangt, die sich bereits auf dem betreffenden Gleis befinden. Bei ungenügender Abbremsung der Wagen treten beim Auflaufen auf die stehenden Wagen unaiässig heftige Stöße auf, durch dieIn modern marshalling yards, a device is provided which is to control the various brakes in such a way that each Carriage with a specified approach or coupling speed arrives at its destination. Under "Coupling speed" the speed of the desired one should be set here Understand the signaling or direction track along rolling wagons with which this wagon arrives at the stationary wagons that are already on the relevant track. If the car is not braked sufficiently, unaesthetically violent shocks occur when the car runs into it
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die Wagen und/oder die Ladung beschädigt werden können. Wenn andererseits die Wagen zu stark abgebremst werden, treten übermässige Abstände zwischen den verschiedenen Wagen auf und das Gleissystem wird schlecht ausgenützt. Unter Umständen können die Wägen auch so stark abgebremst werden, daß sie die Wägen auf dem Bestimmungsgleis überhaupt nicht erreichen und nicht an diese ankuppeln.the wagons and / or the cargo could be damaged. if on the other hand, the car is braked too much, pedal excessive distances between the different cars and the track system is poorly used. Under certain circumstances, the car can also be braked so hard that they the Do not reach weighing at all on the destination track and do not couple to it.
Um eine gewünschte Ankuppelgeschwindigkeit zu gewährleisten, werden die Bremsen durch eine Steuereinrichtung automatisch so gesteuert, daß die Bremsen von jedem Wagen jeweils mit einer solchen Auslaufgeschwindigkeit verlassen werden, daß die Wägen an ihren Zielpunkten mit der gewünschten Ankuppelgeschwindigkeit eintreffen. Die Geschwindigkeit, mit der die Wagen aus der Bremsen herausrollen, ist offensichtlich recht kritisch und es ist bekannt, daß diese Geschwindigkeit in Abhängigkeit von den Verhältnissen im Rangierbahnhof von Wagen zu Wagen verschieden sein kann.To ensure a desired coupling speed, the brakes are automatically controlled by a control device so that the brakes of each car with one such a run-out speed that the carriages at their target points with the desired coupling speed arrive. The speed at which the cars roll out of the brakes is obviously quite critical and it is known that this speed varies from car to car, depending on the conditions in the marshalling yard can be.
Es sind Steuereinrichtungen für Bremsen bekannt, bei denen die Auslaufgeschwindigkeit des Wagens aus der Bremse durch einen Elektronenrechner (Computer) errechnet wird. Dem Elektronenrechner wird für jeden sich einer Bremse nähernden Wagen Information zugeführt, die im allgemeinen das Wagengewicht, Geschwindigkeitsmessungen, aus denen die Laufeigenschaften (Rollfaktor) des Wagens bestimmt werden kann,und die Strecke, die der Wagen von der Bremse bis zum Ankuppeln an einen anderen Wagen auf dem Bestimmungsgleis durchlaufen muss, enthält.There are known control devices for brakes in which the exit speed of the car from the brake by a Electronic calculator (computer) is calculated. The electronic computer receives information for each vehicle approaching a brake which are generally the weight of the car, speed measurements, from which the running properties (roll factor) of the car can be determined, and the route, which the wagon has to go through from the brake until it is coupled to another wagon on the destination track.
Bei einem typischen Ablauf-Rangierbahnhof durchlaufen die Wagen zuerst eine Haupt- oder Ablaufbremse, z.B. eine Gleisbalkenbremse, die so gesteuert wird, daß sich einigermassen gleichmässige Abstände zwischen den Wagen ergeben, nachdem diese die Bremse verlassen haben und das Hauptgleis weiter hinunter rollen. Beim unteren Ende des Hauptgleises befindenIn a typical marshalling yard, the wagons first run through a main or drain brake, e.g. a rail beam brake, which is controlled so that there are reasonably even distances between the cars after they have left the brake and continue rolling down the main track. Located at the bottom of the main track
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sich eine Anzahl von Abzweiggleisen, die den Ablaufberg weiter hinabgehen und zu den verschiedenen Richtungsgleisen führen.a number of branch tracks that go further down the drainage mountain and lead to the various direction tracks.
Wenn sich ein Wagen der Hauptbremse nähert, und bevor er eine Gruppenbremse an einem Abzweiggleis erreicht, auf das er rollen soll, läuft er über einen Gewichtsprüfabschnitt im Hauptgleis, in dem die Wagen entsprechend ihrem Gewicht in Gruppen "leicht", "mittel" und "schwer" klassifiziert werden. Diese Information wird dem Elektronenrechner als einer der Faktoren zur Bestimmung der Soll-Auslaufgeschwindigkeit für die Gruppenbremse zugeführt. Ausserdem wird diese Information Magnetventilen zugeführt, die dem Bremsensteuermechanismus der pneumatisch betätigten mechanischen Einrichtung der Gruppenbremsen zugeordnet ist, um den Bremsdruck für das jeweilige Wagengewicht entsprechend einzustellen.When a car approaches the main brake and before it hits a group brake on a branch track that it rolls onto should, it runs over a weight test section in the main track, in which the wagons are "light" in groups according to their weight, "medium" and "difficult" can be classified. This information is used by the electronic computer as one of the factors determining it fed to the target run-out speed for the group brake. This information is also fed to solenoid valves, which is assigned to the brake control mechanism of the pneumatically operated mechanical device of the group brakes, to adjust the brake pressure for the respective car weight accordingly.
Während der Wagen zu einer Gruppenbremse rollt, wird sein Lauf durch einen tangenten Abschnitt des Gleisen und einen gebogenen Abschnitt des Gleises von einer Geschwindigkeitsmeßanordnung, wie einem Radargerät, verfolgt. Die gewonnene Information wird dem Elektronenrechner für die Bestimmung der Laufeigenschaften (Rollfaktor) des betreffenden Wagens zugeführt.While the car rolls to a group brake, its run will through a tangent section of the track and a curved section of the track from a speed measuring arrangement, like a radar, tracked. The information obtained is used by the electronic computer to determine the running properties (Roll factor) of the respective wagon.
Der Elektronenrechner erhält inzwischen ausserdem ein Signal von einer Gleisschaltung am Bestimmungsgleis, zu dem der Wagen rollt. Dieses Signal gibt den Besetzungsgrad des Gleises an und ist ein Maß für die Strecke von der Gruppenbremse zu dem Zug, der auf dem betreffenden Richtungsgleis zusammengestellt wird.The electronic computer now also receives a signal from a track switch on the destination track to which the car is going rolls. This signal indicates the occupancy rate of the track and is a measure of the distance from the group brake to the Train that is put together on the relevant direction track.
Aus dieser ihm zugeführten Information kann der Elektronenrechner die Sollauslaufgeschwindigkeit von einer Gruppenbremse für den betreffenden Wagen so errechnen, daß der Wagen mit einer vorgegebenen Ankuppelgeschwindigkeit beim letzten Wagen desThe electronic computer can use this information supplied to it Calculate the target exit speed of a group brake for the car in question so that the car with a specified coupling speed for the last car of the
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Zuges eintrifft. Der Elektronenrechner steuert dann die Steuereinrichtung der Gruppenbremse für das betreffende Abzweiggleis so, daß die Balken oder Backen der Bremse gegen die Räder des Wagens gedruckt werden und diesen abbremsen. Während diese s Bremsvorganges erhält der Elektronenrechner Signale von einem Radargerät, das den Lauf der Wagen durch die Bremse erfaßt und die Bremsbacken dann wieder löst, wenn der Wagen die Soll-Aus laufgeschwindigkeit erreicht hat. "'-.-.Train arrives. The electronic computer then controls the control device the group brake for the branching track in question so that the bars or jaws of the brake are pressed against the wheels of the car and brake it. While this s When braking, the electronic computer receives signals from a radar device that detects the movement of the car through the brake and the brake shoes are then released again when the car is off the target running speed has reached. "'-.-.
Mit einer Bremsensteuerung der oben beschriebenen Art lassen sich zwar die Wagen ordnungsgemäss auf eine gewünschte Auslaufgeschwindigkeit abbremsen und mit dieser Geschwindigkeit freigeben, die Abbremsung der Wagen erfolgt jedoch bei den bekannten Einrichtungen im allgemeinen im ersten Teil der Bremse. Diese führt zu einem ungleichmässigen Verschleiß der Bremsbacken oder Bremsbalken, so daß die Bremsen entsprechend oft gewartet werden müssen. Ausserdem sind bei dieser Art der Abbremsung die mittlere Geschwindigkeit der Wagen und damit der Wagendurchsatz durch die Bremsstrecke kleiner als es an sich erforderlich wäre.Leave with a brake control of the type described above Although the trolleys are properly set to a desired exit speed brake and release at this speed, but the braking of the car takes place in the known Facilities generally in the first part of the brake. This leads to uneven wear of the brake shoes or brake bars, so that the brakes have to be serviced accordingly often. In addition, this type of deceleration the mean speed of the wagons and thus the wagon throughput by the braking distance smaller than it is actually necessary were.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung anzugeben, bei der die Sollgeschwindigkeit, mit der ein Wagen aus einer Bremse austritt, mit einem gleichmässigeren Abbremsverlauf erreicht wird als bei den bekannten Verfahren und Einrichtungen dieser Art. Insbesondere soll erreicht werden, daß sich die Abbremsung eines Wagens über die volle Länge der Bremse erstreckt.The present invention is accordingly based on the object of a method and a device for speed control specify at which the target speed at which a carriage exits a brake with a more uniform one Deceleration is achieved than with the known methods and devices of this type. In particular, should be achieved that the braking of a car extends over the full length of the brake.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Eisenbahnwagens in einem Gefälle-Rangierbahnhof, welcher ein geneigtes Gleis, das der Eisenbahnwagen unter dem Einfluß der Schwerkraft zu einem von mehreren Bestimmungsgleisen hinabrollt, und eineAccording to the invention, this object is achieved by a method to control the speed of a railroad car in a sloping marshalling yard, which has an inclined track, that of the railroad car under the influence of gravity rolling down one of several destination tracks, and one
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an dem geneigten Gleis angeordnete Gleisbremse enthält, welche mittels eines durch elektrische Signale steuerbaren Steuermechanismus zwischen einer Bremsstellung und einer nichtbremsenden Stellung verstellbar ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daßcontains a track brake arranged on the inclined track, which by means of a control mechanism controllable by electrical signals is adjustable between a braking position and a non-braking position, which is characterized is that
a) mittels einer ersten Vorrichtung (Geschwindigkeitsmeßvorrichtung) bergauf von der Bremse ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, das die Geschwindigkeit des sich der Bremse nähernden Eisenbahnwagens angibt;a) by means of a first device (speed measuring device) an electrical output signal from the brake uphill is generated indicative of the speed of the railroad car approaching the brake;
b) mittels einer zweiten Vorrichtung (Geschwindigkeitsmeßvorrichtung) bei der Bremse mehrere getrennte elektrische Ausgangssignale erzeugt werden, die jeweils die Geschwindigkeit des Eisenbahnwagens an einer von mehreren Stellen innerhalb der Bremse angeben;b) by means of a second device (speed measuring device) When the brake is used, several separate electrical output signals are generated, each indicating the speed specify the railroad car in one of several places within the brake;
c) mittels einer gewichtsempfindlichen Vorrichtung (Wagenwaage), die sich an dem geneigten Gleis bergauf von der Bremse befindet, elektrische Ausgangssignale erzeugt werden, die das Gewicht des sich der Bremse nähernden Eisenbahnwagens angeben;c) by means of a weight-sensitive device (wagon scale), which is located on the inclined track uphill from the brake, generating electrical output signals indicative of the weight of the railroad car approaching the brake;
d) mittels Gleisschaltungen, die jeweils einem der Bestimmungsgleise zugeordnet sind, elektrische AusgangssignaIe erzeugt werden, die der Belegung der jeweiligen Bestiramungsgleise mit Eisenbahnwagen entsprechen, undd) generating electrical output signals by means of track circuits which are each assigned to one of the destination tracks the occupancy of the respective signaling tracks correspond with railroad cars, and
e) mittels eines digitalen Elektronenrechners, dem die Ausgangssignale der beiden Geschwindigkeitsmeßvorrichtungen, der Wagenwaage und der Gleisschaltungen als Eingangssignale zugeführt sind,e) by means of a digital electronic computer to which the output signals the two speed measuring devices, the carriage scale and the track circuits supplied as input signals are,
(i)aus den Eingangssignalen von der ersten Geschwindigkeitsmeßvorrichtung , der Wagenwaage und den Gleisschaltungen eine solche Soll-Auslaufgeschwindigkeit(i) from the input signals from the first speed measuring device , the wagon scale and the track circuits such a target exit speed
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des Wagens beim Verlassen des Ausgangsendes der Bremse errechnet wird, daß der Wagen beim vorgesehenen Bestimmurigsgleis mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit eintrifft,of the car when it leaves the exit end of the brake, it is calculated that the car is on the intended destination track arrives at a given speed,
(ii) unter Verwendung der Folge äev verschiedenen elektrischen Ausgangssignale von der zweiten Geschwindigkeitsmeßvorrichtung jeweils aus jedem Eingangssignal die Geschwindigkeit und den Ort des Wagens innerhalb der Bremse zum Zeitpunkt der Geschwindigkeitsmessung errechnet werden, (ii) using the sequence äev different electrical output signals from the second speed measuring device, the speed and the location of the car within the brake at the time of the speed measurement are calculated from each input signal,
(ili) eine projizierte Geschwindigkeit und ein projizierter Ort für den Wagen zu einem späteren Zeitpunkt nach jedem Meßzeitpunkt, wobei das Zeitintervall zwischen dem tatsächlichen Zeitpunkt der Geschwindigkeitsmessung und dem späteren Zeitpunkt im Elektronenrechner in Abhängigkeit von Parametern bestimmt wird, die durch die Dynamik der Wagenbrexnse festgelegt werden s (ili) a projected speed and a projected location for the car at a later point in time after each measurement time, the time interval between the actual time of the speed measurement and the later point in time being determined in the electronic computer as a function of parameters that are determined by the dynamics of the car width will s
(iv) die errechneten projizierten Werte mit weiteren errechneten Werten für die jeweiligen späteren Zeitpunkte verglichen werden, wobei es sich bei den weiteren errechneten Werten um diejenigen Werte handelt, die für das Erzielen einer gleichmässigen Abbremsrate des Wagens auf der ganzen Wirkungslänge der Bremse erforderlich sind und wobei die gleichmässige Abbremsrate aus der gemessenen Ist-Geschwindigkeit des Wagens beim Einlaufen in die Bremse und aus der er- rechneten Auslaufgeschwindigkeit errechnet werden, und(iv) the calculated projected values with others calculated values for the respective later points in time are compared, with the other The calculated values are those values that are necessary for achieving a uniform deceleration rate of the car are required over the entire effective length of the brake and with the uniform braking rate from the measured actual speed of the car when it hits the brake and from the calculated speed Outlet speed can be calculated, and
f) elektrische Signale vom Elektronenrechner zum Steuermechanismus der Gleisbremse übertragen werden, die die Bremse in die Bremsstellung oder die nichtbremsende Stellung umschalten,f) electrical signals from the electronic computer to the control mechanism the track brake, which switch the brake to the braking position or the non-braking position,
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je nachdem ob die errechnete projektierte Geschwindigkeit grosser oder kleiner ist als die errechnet« Geschwindigkeit, die am projektierten Ort erforderlich ist, um 4i9 gewünschte gleichmässige Abbremsrate für den Eisenbahnwagen in erreichen.depending on whether the calculated projected speed is greater or less than the calculated speed that is required at the projected location in order to achieve the desired uniform deceleration rate for the railroad car.
Weiterbildungen dieses Verfahrens und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind in den Ünteransprüchen gekennzeichnet.Further training of this process and a facility for Implementation of this method are in the subclaims marked.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird also einem digitalen Elektronenrechner, der die Auslaufgeschwindigkeit der Wägen aus einer Gleisbremse bestimmt, eine Reihe von Signalen von einer Geschwindigkeitsraeßvorrichtung, wie einem Radargerät, zugeführt, die die Geschwindigkeit des Wagens beim Durchlaufen der Bremse mißt. Mit Hilfe der jeweiligen Geechwlndigkeitsmessungen wird im Elektronenrechner bestimmt, ob eine projektierte Geschwindigkeit des Eisenbahnwagens vor dem Ort, wo eine Meßung erfolgt, grosser oder kleiner ale die Sollgeschwindigkeit des Eisenbahnwagens ist, die einer linearen Abbremsung des Wagens von seiner Einlaufgeschwindigkeit in die Bremse auf eine gewünschte Auslaufgeschwindigkeit aus der Bremse ist. Wenn die projektierte Wagengeschwindigkeit grosser ist als es für eine gleichmässige Abbremsung erforderlich ist, erzeugt der Elektronenrechner ein Signal-für den Steuermechanismus der Bremse, das die Bremse in die Bremsstellung bringt. Wenn andererseits die projektierte Geschwindigkeit kleiner ist als erforderlich, wird die Bremse in die nichtbremsende Stellung umgeschaltet.In the present method, a digital electronic computer, which determines the speed at which the wagons leave a rail brake, a series of signals from one Speed road measuring device, such as a radar device, supplied, which measures the speed of the car when running through the brake. With the help of the respective velocity measurements it is determined in the electronic computer whether a projected Speed of the railroad car at the location where a measurement is made, greater or less than the setpoint speed of the railway car is that a linear deceleration of the car from its entry speed to the Brake to a desired run-out speed from the brake is. When the projected carriage speed is greater when it is necessary for even braking, the electronic computer generates a signal for the control mechanism the brake that brings the brake into the braking position. On the other hand, if the configured speed is lower when necessary, the brake is switched to the non-braking position.
Bei den Rechnungen werden die Verzögerungen in Betracht gezogen, die unvermeidlich bei der Durchführung der Kommandos sum Offnen und Schließen der Bremse auftreten. Der Elektronenrechner ist ausserdem so eingestellt, daß das öffnungskommando für die Bremse bei Annäherung der Wagengeschwindigkeit an die errechnete Auslaufgeschwindigkeit mit einer solchen Vorhaite-The calculations take into account the delays that are inevitable when executing the commands sum Opening and closing of the brake occur. The electronic computer is also set so that the opening command for the brake when the carriage speed approaches the calculated run-out speed with such a lead
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zeit erzeugt wird, daß sich die Bremse in der geöffneten Stellung befindet, wenn die vorgegebene Auslaufgeschwindigkeit erreicht ist.time is generated that the brake is in the open position when the predetermined deceleration speed is reached.
Der Erfindungsgedanke sowie seine Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:The idea of the invention as well as its refinements and developments are explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing; show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Teiles der Gleisanlage eines typischen Rangierbahnhofes mit Gleisbremsen und den zugehörigen Einrichtungen, die in Blockform dargestellt sind;Figure 1 is a schematic representation of part of the track system of a typical marshalling yard with rail brakes and the associated facilities shown in block form are;
Figur 2 eine graphische Darstellung der Vorgänge beim öffnen einer Gleisbremse einschließlich des zeitlichen Verlaufes der auf den Eisenbahnwagen einwirkenden Abbremskraft;FIG. 2 shows a graphic representation of the processes when opening a track brake including the time course of the braking force acting on the railroad car;
Figur 3 eine graphische Darstellung der Vorgänge beim Schließen einer Gleisbremse einschliesslich des zeitlichen Verlaufes der resultierenden Abbremskraft;FIG. 3 shows a graphic representation of the closing processes a track brake including the timing of the resulting braking force;
Figur 4 eine graphische Darstellung sowohl des öffnungs- als auch des Schließungsvorganges einer Bremse in denselben Maßstäben wie bei Figur 2 und 3;Figure 4 is a graphical representation of both the opening and the also the closing process of a brake in the same scales as in Figures 2 and 3;
Figur 5 ein Diagramm mit einer Geraden, die einer gleichmässigen Abbremsung eines Wagens in einer Bremse entspricht,und mit einer Verzögerungskurve, wiejsie sich bei einer Zweipunktsteuerung der Bremse ergibt; in Figur 5 ist jeweils das Quadrat der Ge-FIG. 5 shows a diagram with a straight line, that of a uniform Braking a car in a brake corresponds, and with a deceleration curve, as it is in a two-point control the brake results; in Figure 5 is the square of the
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schwindigkeit (V ) in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen;2
speed (V) plotted as a function of time;
Figur 6 eine graphische Darstellung desH.yerfahrens gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, undFigure 6 is a graphical representation of the H .yerfahrens according to an embodiment of the invention, and
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Figur 7 eine graphische Darstellung von Schaltyorgangen, wie sie bei dem Verfahren gemäss Figur 6 durchgeführt werden.FIG. 7 shows a graphical representation of penalty processes, such as they are carried out in the method according to FIG.
Der in Figur 1 dargestellte Teil des Gleissystems eines Gefälle-Rangierbahnhofes für Güterzüge enthält ein Hauptgleis 10, Abzweiggleise 11 und Richtungs- oder Bestimmungsgleise 12. Das Hauptgleis 10 enthält eine Hauptbremse 13, die durch einen Bremsensteuermechanismus gesteuert wird. Jedem Abzweiggleis 11 ist eine Gruppenbremse 15 zugeordnet, die durch einen Bremsensteuermechanismus 16 steuerbar ist.The part of the track system of a sloping marshalling yard shown in FIG. 1 for freight trains contains a main track 10, branch tracks 11 and direction or destination tracks 12. The Main track 10 includes a main brake 13 which is controlled by a brake control mechanism. Each branch track 11 a group brake 15 is assigned, which can be controlled by a brake control mechanism 16.
Die Bremsen 13 und 15 sowie die Bremsensteuermechanismen 14 und 16 sind in Figur 1 nur in Blockform dargestellt, da es sich um bekannte Einrichtungen handelt. Es genügt daher, wenn im folgenden auf gewisse grundsätzliche Eigenschaften dieser Einrichtungen eingegangen wird.The brakes 13 and 15 and the brake control mechanisms 14 and 16 are only shown in block form in FIG are known institutions. It is therefore sufficient if in the following on certain basic properties of these Facilities is received.
Die Bremsen 13 und 15 können gleich konstruiert sein und eine pneumatisch betätigbare mechanische Einrichtung mit einer Anzahl von pneumatischen Zylindern enthalten, die wahlweise unter Druck gesetzt oder entlüftet werden können, um zwei seitliche Bremsbacken oder Bremsbalken in Eingriff oder ausser Eingriff mit den Rädern eines durch die Bremse laufenden und abzubremsenden Eisenbahnwagens zu bringen.The brakes 13 and 15 can be constructed identically and a pneumatically operated mechanical device with a Number of pneumatic cylinders included that can optionally be pressurized or vented to two lateral brake shoes or brake bars engaged or disengaged from the wheels of a running through the brake and Bring to be braked railroad car.
Die Steuerung der pneumatisch betätigbaren Steuermechanismen der Bremsen 13 und 15 erfolgt durch die gleich ausgebildeten Bremsenmechanismen 14 und 16. Diese Bremsensteuermechanismen enthalten elektrisch steuerbare pneumatische Ventile, welche entsprechend den ihnen zugeführten Signalen Luft in die Zylinder der zugehörigen pneumatisch betätigten mechanischen Einrichtung einströmen oder aus diesen Zylindern ausströmen lassen. Der Druck der zur Speisung der Zylinder verwendeten Luft wird in drei Ventilen entsprechend den drei GewichtskategorienThe pneumatically operated control mechanisms of the brakes 13 and 15 are controlled by the same ones Brake mechanisms 14 and 16. These brake control mechanisms include electrically controllable pneumatic valves which according to the signals supplied to them, air into the cylinders of the associated pneumatically operated mechanical device flow in or flow out of these cylinders. The pressure of the air used to feed the cylinders is in three valves according to the three weight categories
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leicht, mittel und schwer der die Bremse durchlaufenden Eisenbahnwagen gesteuert. -light, medium and heavy of the railroad cars going through the brake controlled. -
Längs der Gleise 10 und 11 sind Geschwindigkeitsmeßvorrichtungen 17 bzw. 18 angeordnet, die die Geschwindigkeit eines Eisenbahnwagens zu messen gestattet, der das Hauptgleis 10 hinunter bzw. durch die Gruppenbremse 15 rollt. Diese ebenfalls nur schematisch dargestellten Geschwindigkeitsmessvorrichtungen sind vorzugsweise Radargeräte bekannter Bauart, die mit Richtantennen arbeiten und nach dem Doppler-Prinzip arbeiten. Der Aufbau und die Arbeitsweise solcher Vorrichtungen sind z.B. in der US-PS 3 110 461 beschrieben.Along the tracks 10 and 11 are speed measuring devices 17 or 18 arranged, which allows the speed of a railroad car to be measured, which the main track 10 down or through the group brake 15 rolls. These speed measuring devices are also shown only schematically are preferably radar devices of known design that work with directional antennas and according to the Doppler principle work. The construction and operation of such devices are described, for example, in U.S. Patent 3,110,461.
Zur Steuerung des Rangiervorganges dient ein digitaler Elektronenrechner 20 , für den ein handelsüblicher Typ verwendet werden kann. Bei einer praktischen Erprobung des Verfahrens gemäss der Erfindung im Rangierbahnhof der Southern Pacific Transportation Co. in Eugene, Oregon, wurde z.B. ein digitaler 16-Bit-Elektronenrechner Modell DDP 116 der CCC Division of Honeywell Co., Farmingham, Mass., verwendet. Auf die dem vorliegenden Verwendungszweck angepasste Arbeitsweise und Programmierung dieses Elektronenrechners wird weiter unten noch näher eingegangen.A digital electronic computer is used to control the maneuvering process 20, for which a commercially available type can be used. During a practical test of the process according to the invention in the marshalling yard of the Southern Pacific Transportation Co. of Eugene, Oregon, for example, purchased a 16-bit model DDP 116 digital electronic computer from the CCC Division of Honeywell Co., Farmingham, Mass., Is used. On the one at hand Purpose-adapted working method and programming this electronic computer will be discussed in more detail below.
Wie Figur 1 zeigt, werden dem Elektronenrechner eine Anzahl von Eingangssignalen zugeführt, die die Information liefern, aus der die Soll-Auslaufgeschwindigkeit eines Wagens aus einer Bremse wie folgt errechnet wird: .As Figure 1 shows, a number of input signals are fed to the electronic computer, which provide the information from which the target exit speed of a car from a Brake is calculated as follows:.
Die Errechnung einer gewünschten Soll-Auslaufgeschwindigkeit eines durch eine Gleisbremse rollenden Eisenbahnwagens kann auf verschiedene Weise erfolgen. Im allgemeinen werden jedoch dem für diesen Zweck verwendeten Elektronenrechner Information bezüglich der gewünschten Ankopplungsgeschwinägkeit der Wagen, weitere Information über den Wagen selbst, seine voraussicht-The calculation of a desired target discharge speed of a railroad car rolling through a track brake done in different ways. In general, however, information is provided to the electronic computer used for this purpose regarding the desired coupling speed of the wagons, further information about the car itself, its probable
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lichen Laufeigenschaften und die Strecke, die der Wagen vom Ende der Bremse bis zum Kupplungs- oder Zielpunkt rollen muß, eingegeben.running characteristics and the distance the wagon takes from The end of the brake must roll to the coupling or target point, entered.
Bei einer Einrichtung gemäss Figur 1 werden dem Elektronenrechner 20, wie dargestellt, Eingangssignale bezüglich der Wagengeschwindigkeit, des Wagengewichts und dem Abstand zwischen der Bremse und dem Zielpunkt eingegeben. Für die Offenbarung der vorliegenden Erfindung genügt eine kurze Erläuterung der Erzeugung solcher Eingangssignale, da es sich um bekannte Maßnahmen handelt.In a device according to Figure 1, the electronic computer 20, as shown, input signals relating to the carriage speed, entered the weight of the car and the distance between the brake and the target point. For the revelation of the A brief explanation of the generation of such input signals is sufficient for the present invention, since these are known measures acts.
Die Geschwindigkeitsmessvorrichtung 17 erfaßt die Geschwindigkeit eines Eisenbahnwagens während dieser den Ablaufberg des Rangierbahnhofs über Gleiskurven als auch gerade oder tangentem Abschnitte des Gleises rollt und liefert über Impulsformungsund Prioritätunterbrechungsschaltungen 19 die Geschwindigkeitsmeßwerte für die Tangenten- und Kurventeile des Gleises an den digitalen Elektronenrechner 20. Die Signale, die angeben, in welche der drei Gewichtskategorien (leicht, mittel oder schwer) der betreffende Eisenbahnwagen fällt, werden durch elektrische Schalter erzeugt, die einem als Wagenwaage 21 ausgebildeten Gleisabschnitt im Hauptgleis 10 zugeordnet sind. Die Strecke zum Zielpunkt wird durch eine geeignete Gleisbelegungsschaltung 22 ermittelt, die durch die Räder und Achsen des letzten Wagens, der auf dem betreffenden Bestimmungsgleis 12 steht, geschlossen oder überbrückt wird. Die gewünschte Auflaufoder Ankopplungsgeschwindigkeit wird schliesslich innerhalb vernünftiger Grenzen willkürlich festgelegt.The speed measuring device 17 detects the speed of a railroad car during this the mountain of the Marshalling yard over track curves as well as straight or tangent sections of the track rolls and delivers via pulse shaping and Priority interrupt circuits 19 the speed measurements for the tangent and curve parts of the track to the digital electronic computer 20. The signals that indicate in which of the three weight categories (light, medium or heavy) the railway carriage in question falls is determined by electrical Switches are generated which are assigned to a track section in the main track 10 designed as a carriage scale 21. The distance the destination is determined by a suitable track occupancy circuit 22, which is determined by the wheels and axles of the last Car that is on the relevant destination track 12 is closed or bridged. The desired casserole or The coupling speed is ultimately determined arbitrarily within reasonable limits.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit auf verschiedene Weise errechnet werden kann. Beispielsweise hat sich das Rechenverfahren gemäss der folgenden Gleichung als sehr zweckmässig erwiesen, es lässt sich auchExperience has shown that the desired discharge speed can be calculated in different ways. For example, the calculation method has become as follows Equation proved to be very useful, it can also be used
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ohne weiteres mittels eines Elektronenrechners durchführen: V3 = Ai (VcI) 2 + Bi (Vc2) 2 t Ci V^ f Diwithout further ado using an electronic computer: V 3 = Ai (VcI) 2 + Bi (Vc2) 2 t Ci V ^ f Di
dabei istis there
+ Pj (Vt2)3 + GJ+ Pj (Vt2) 3 + GJ
Si + (HjVe + Ij)Si + (HjVe + Ij)
und es sindand there are
V3 = gewünschte Sollauslaufgeschwindkeit an der Gruppenbremse
Si = gemessene Strecke zum ZielpunktV 3 = desired target run-out speed at the group brake
Si = measured distance to the target point
Vc = gewünschte Ankuppelgeschwindigkeit Vt = Geschwindigkeit auf einem tangenten Gleisstück Vc = Geschwindigkeit auf einem gebogenen Gleisstück D = zusätzlicher Abgleichfaktor.Vc = desired coupling speed Vt = speed on a tangent piece of track Vc = speed on a curved track section D = additional adjustment factor.
Die Buchstaben A bis I bedeuten ferner Koeffizienten und konstante Grossen, die durch mehrfache Rückrechnungen von Testdaten bestimmt werden, die sich beim Abrollen von Wägen zu den verschiedenen Bestimmungsgleisen ergeben. In der obigen Gleichung sind ferner iD-Koeffizienten für ein spezielles Bestimmungsgleis und der Index j bezeichnet die Koeffizienten für eine spezielle Wagengewichtsklasse (leicht, mittel und schwer).The letters A to I also mean coefficients and constants Large values that are determined by multiple recalculations of test data that are generated when the carriages roll to the various Destination tracks result. Also in the above equation, iD coefficients are for a particular destination track, and the subscript j denotes the coefficients for one special car weight class (light, medium and heavy).
Der Erfindungsgedanke wird hier am Beispiel einer Gruppenbremse 15 beschrieben, selbstverständlich lässt er sich in gleicher Weise auch auf eine Hauptbremse anwenden.The idea of the invention is described here using the example of a group brake 15, of course it can be used in the same way Way also apply to a main brake.
In der Gruppenbremse 15 wird, wie bereits erwähnt, die Geschwindigkeit eines durchrollenden Wagens durch die Geschwindigkeit smeßvorrichtung 18 gemessen. Die von der GeschwindigkeitsmeBvorrichtung 18 dabei erzeugten Signale werden dem Elektronen-In the group brake 15, as already mentioned, the speed of a rolling carriage measured by the speed measuring device 18. The speed measuring device 18 generated signals are transmitted to the electron
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rechner 20 über Impulsformungs- und Prioritäts-ünterbrechungsschaltungen 19* zugeführt. Der Aufbau und die Arbeitsweise dieser Schaltungen ist bekannt, es genügt zu erwähnen, daß sie gewöhnlich mit einer typischen Schmitt-Triggerschaltung in Reihe mit der zum Elektronenrechner gehörigen Prioritätsunterbrechungsleitung arbeiten.Computer 20 via pulse shaping and priority interruption circuits 19 * supplied. The structure and the way of working these circuits are well known, suffice it to say that they are usually connected to a typical Schmitt trigger circuit Row with the priority interrupt line belonging to the electronic computer.
Der Elektronenrechner ist, wie Figur 1 zeigt, mit den Brems-Steuermechanismen 14 sowie 16 verbunden und liefert an diese Mechanismen Steuersignale (Ein-Aus). Diese Steuersignale werden durch eine Flipflop-Schaltung zur Steuerung eines Schutzgaskontakt- oder Reed-Relais zwischen der Einschalt- und der Ausschaltstellung übertragen. Das Schutzgaskontaktrelais steuert seinerseits ein Zwischenrelais , das die Stromkreise für die Magnetventile in den Bremsensteuermechanismen steuert um Druckluft in die Zylinder der pneumatisch betätigten mechanischen Einrichtung einzulassen oder aus diesen abzulassen. Anlagen dieser Art sind bekannt und es wurde daher auf eine Darstellung in der Zeichnung verzichtet.As FIG. 1 shows, the electronic computer is connected to the brake control mechanisms 14 and 16 and delivers to them Mechanisms control signals (on-off). These control signals are generated by a flip-flop circuit to control a protective gas contact or reed relay between the switch-on and the Transfer switch-off position. The protective gas contact relay controls an intermediate relay that controls the circuits for the solenoid valves in the brake control mechanisms controls to admit compressed air into or out of the cylinders of the pneumatically operated mechanical device. Systems of this type are known and therefore they are not shown in the drawing.
Vor der Erläuterung des Verfahrens gemäss der Erfindung und der Arbeitsweise der Steuereinrichtung sei kurz auf die Grundlagen der Dynamik von Gleisbremsen eingegangen.Before explaining the method according to the invention and The basic principles of the dynamics of track brakes are briefly discussed in relation to the operation of the control device.
Wie erwähnt, ist der die Abbremsung des Eisenbahnwagens beeinflussende Mechanismus eine pneumatisch betätigte mechanische einrichtung, bei der die Räder des Wagens zwischen zwei seitliche Balken oder Backen eingeklemmt werden. Die Einrichtung spricht auf zwei Kommandos an, nämlich "Schließen" (Bremskraft zur Einwirkung bringen) und "öffnen" (Bremskraft aufheben) indem eine Anzahl von Druckluftzylindern, die mit den seitlichen Bremsbacken mechanisch gekuppelt sind, unter Druck gesetzt und entlüftet werden. Die Reaktion auf die Kommandos ist wegen der dynamischen Eigenschaften der Einrichtung verhältnismässig langsam. Dies bedeutet, daß ein auf der GrundlageAs mentioned, the mechanism influencing the braking of the railroad car is a pneumatically operated mechanical one device in which the wheels of the trolley are wedged between two lateral beams or jaws. The establishment responds to two commands, namely "close" (apply braking force) and "open" (cancel braking force) by a number of air cylinders connected to the the side brake shoes are mechanically coupled, pressurized and vented. The reaction to the commands is relatively slow because of the dynamic properties of the device. This means that one is based
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der augenblicklichen Stellung und Geschwindigkeit des Wagens gegebenes Kommando erst eine gewisse Zeit später, bei der der Wagen eine andere Geschwindigkeit und Läge hat, ausgeführt wird. Wegen dieser Verzögerungen soll das Ansprechverhalten der Bremsen bei einer wirksamen Steuereinrichtung in Betracht gezogen werden. Dies setzt ein Modell oder eine mathematische Beschreibung der Wirkung der Betätigung der Bremsen voraus.the current position and speed of the car given command only a certain time later when the carriage is running at a different speed and length. Because of these delays, the response should of the brakes should be taken into account with an effective control device. This implies a model or a mathematical one Description of the effect of applying the brakes beforehand.
Es soll betont werden, daß das Modell dem tatsächlichen physikalischen Prozess, durch den die Verzögerung bewirkt wird, nicht zu entsprechen braucht. Dieser Prozess ist nämlich ziemlich kompliziert und würde für eine genaue Beschreibung die Anwendung einer nichtlinearen Differentialgleichung höherer Ordnung erfordern. Was vom Modell gefordert werden muss, ist daß es das wesentliche Verhalten der Gleisbremse mit ausreichender Genauigkeit beschreibt. Im vorliegenden Falle ist das interessierende, wesentliche Verhalten der Zusammenhang zwischen den gegebenen Kommandos oder Steuerbefehlen mit der einwirkenden Abbremskraft. Hinsichtlich der Genauigkeit wird gefordert, daß Fehler in den Ansprechzeiten klein im Vergleich zum Bewegungsablauf des Eisenbahnwagens sind.It should be emphasized that the model is the actual physical one Process by which the delay is caused need not correspond. Because this process is pretty complicated and would require the application of a nonlinear differential equation for a more precise description Require order. What must be demanded of the model is that the essential behavior of the track brake with sufficient Describes accuracy. In the present case, the essential behavior of interest is the relationship between the given commands or control commands with the acting braking force. In terms of accuracy, required that errors in the response times are small compared to the movement of the railroad car.
Um die interessierende Situation klar beschreiben zu können, ist es nützlich, die Abbremskraft in einer Gleisbremse hinsichtlich der Stellung (Betriebszustand) der Bremse und in Abhängigkeit von der Zeit zu betrachten.In order to be able to describe the interesting situation clearly, it is useful to consider the braking force in a track brake the position (operating state) of the brake and depending on of the time to look at.
In Figur 2 ist als erstes die Wirkung einer Gleisbremse dargestellt, die sich anfänglich in der Schließstellung befunden hatte, also vollständig geschlossen war, und im Zeitpunkt null ein Öffnungskommando erhält. Wie Figur 2 zeigt, verstreicht eine Zeitspanne T„ zwischen dem Eintreffen des öffnungskommandos und dem öffnen des Druckentlastungs- oder Entlüftungsventil. Nach der Zeitspanne T_ beginnt der Druck im Pneumatik-In Figure 2, the first effect of a track brake is shown, which was initially in the closed position, i.e. was completely closed, and at time zero receives an opening command. As FIG. 2 shows, a period of time T "elapses between the arrival of the opening command and opening the pressure relief or vent valve. After the time period T_, the pressure in the pneumatic
titi
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zylinder abzusinken (der Druckabfall wird als zeitlich linear angenommen) bis TA Sekunden nach Eintreffen des Öffnungskommandos ein Punkt erreicht ist, bei dem die Federn im mechanischen Teil der Gleisbremse diese öffnen. Die Gleisbremse öffnet sich dann weiter bis sie nach einer zusätzlichen Zeitspanne T-die voll geöffnete Stellung erreicht hat.cylinder descend (the pressure drop is assumed to be linear over time) until T A seconds after the opening command is received, a point is reached at which the springs in the mechanical part of the track brake open it. The track brake then opens further until it has reached the fully open position after an additional period of time T-.
Figur 3 zeigt die Verhältnisse für eine Gleisbremse, die sich anfänglich in der voll geöffneten Stellung befindet und deren Steuermechanismus im Zeitpunkt null ein Schließkommando erhält. Figure 3 shows the conditions for a track brake, which is initially in the fully open position and the control mechanism receives a closing command at time zero.
Die Zeitspanne zwischen dem Schließkommando und dem Zeitpunkt, in dem sich die Bremsbacken tatsächlich zu bewegen beginnen, ist mit Tn bezeichnet. Auf die Zeitspanne T_ folgt ein Intervall, währendessen sich die Bremse mit einer offensichtlich nahezu konstanten Geschwindigkeit schließt. Aus der beobachteten Konstanz der Schließgeschwindigkeit kann geschlossen werden, daß die durch den Luftdruck in den Pneumatikzylindern ausgeübte Kraft klein im Vergleich zur Trägheit der Bremse und Federkraft ist und daß der Speisedruck in den Pneumatikzylindern erreicht wird, bevor die Gleisbremse ihre geschlossene Stellung erreicht hat. Die durch die Gleisbremse ausgeübte Bremskraft erreicht daher ihren Maximalwert (MAX.) praktisch augenblicklich in demjenigen Zeitpunkt, in dem die Bremse ihre geschlossene Stellung erreicht. Die Gesamtverzögerung nach der Zeitspanne Tn bevor die Bremse ihre voll geschlossene Stellung erreicht und die Bremskraft zur Einwirkung gebracht wird, ist mit T_ bezeichnet.The time span between the closing command and the point in time at which the brake shoes actually begin to move is denoted by T n. The time period T_ is followed by an interval during which the brake closes at an apparently almost constant speed. From the observed constancy of the closing speed it can be concluded that the force exerted by the air pressure in the pneumatic cylinders is small compared to the inertia of the brake and spring force and that the feed pressure in the pneumatic cylinders is reached before the rail brake has reached its closed position. The braking force exerted by the track brake therefore reaches its maximum value (MAX.) Practically immediately at the point in time at which the brake reaches its closed position. The total delay after the time period T n before the brake reaches its fully closed position and the braking force is applied is denoted by T_.
Im allgemeinen ist das Ansprechverhalten der Bremse auf ein Kommando eine komplizierte Funktion der jeweils an der Bremse herrschenden Bedingungen. Zum Beispiel hängt die tatsächliche Ansprache einer Gleisbremse auf ein Schließkommando davon ab, ob die Gleisbremse beim Eintreffen des Schließkommandos ganz oder nur teilweise geöffnet ist. Die Anspracheverzögerung derIn general, the response of the brake to a command is a complicated function of each one on the brake prevailing conditions. For example, the actual response of a track brake to a closing command depends on whether the track brake is fully or only partially opened when the closing command is received. The delay in addressing the
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Bremse, die auf ein Schließkommando und rait R bezeichnet werden soll, kann unter Zugrundelegung der obigen Annahmen mathematisch als Funktion einer einzigen veränderlichen Bremsenzustandsgrösse S ausgedrückt werden, die definiert ist als die Zeitspanne zwischen dem letzten Öffnungskommando und dem betrachteten Schließkommando. Die Gleichung für R lautet:Brake, which are called on a close command and rait R. should, on the basis of the above assumptions, mathematically as a function of a single variable brake state variable S, which is defined as the time span between the last opening command and the one being viewed Closing command. The equation for R is:
T„ : O - S< Tm - T_T ": O - S <T m - T_
DD. ΛΛ titi
TB + TD : TA + TG - S T B + T D : T A + T G - S
Der zeitliche Verlauf der (beobachteten) Bremsenstellung und der (angenommenen) , auf einen Eisenbahnwagen einwirkenden Bremskraft nach Eintreffen eines Öffnungskommandos sind in Figur 3 qualitativ dargestellt.The temporal course of the (observed) brake position and the (assumed) acting on a railroad car Braking force after an opening command has been received is shown qualitatively in FIG.
Das tatsächliche dynamische Verhalten einer Gleisbremse ist selbstverständlich komplizierter als es das beschriebene Modell wiedergibt. Für die Steuerung der Eisenbahnwagen sind jedoch die Ansprechzeiten das, auf was es ankommt und nicht die Einzelheiten der Bewegungsabläufe in der Bremse. Diese Zeiten wurden durch einen Vergleich der durch Simulation mit dem Modell gewonnenen Werte mit Werten, die an einer Gruppengleisbremse im Rangierbahnhof der Southern Pacific Transportation Co. in Eugene, Oregon, tatsächlich gemessen wurden. Das Stellungs-Zeit-Profil der Gleisbremse wurde unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Die Parameter T& bis T„ wurden dann aufgrund dieser Untersuchungen ermittelt.The actual dynamic behavior of a track brake is of course more complicated than the model described reproduces it. For the control of the railroad cars, however, the response times are what matters and not the details of the movements in the brake. These times were determined by comparing the values obtained by simulation with the model with values actually measured on a group siding brake in the marshalling yard of the Southern Pacific Transportation Co. in Eugene, Oregon. The position-time profile of the track brake was examined under various conditions. The parameters T & to T ″ were then determined on the basis of these investigations.
In der folgenden Tabelle I sind die Parameterwerte für drei verschiedene Drücke (entsprechend den drei Eisenbahnwagen-Gewichtsklassen) der zur Speisung der Pneumatikzylinder derIn the following table I are the parameter values for three different pressures (corresponding to the three rail car weight classes) the one for supplying the pneumatic cylinders of the
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Bremse verwendeten Druckluft angegeben. Diese Parameterwerte wurden aufgrund der Meßungen an der erwähnten Bremse im Rangierbahnhof ermittelt. Selbstverständlich hängen diese Werte vom Speisedruck sowie vom Alter,der Einstellung und dem Modell der verwendeten Gleisbremse. Für T_ wurde ein Wert von etwa 0,25 Sekunden angenommen.Brake used compressed air specified. These parameter values were based on the measurements on the brake mentioned in the marshalling yard determined. Of course, these values depend on the feed pressure as well as on the age, the setting and the model the track brake used. A value of approximately 0.25 seconds was assumed for T_.
DruckLower
pressure
DruckMiddle
pressure
Wie zu erwarten, bestimmt das träge Ansprechverhalten der Gleisbremse die untere Grenze des Betrages der Energie, die dem Eisenbahnwagen entzogen werden kann. Genauer gesagt , ist für einen Eisenbahnwagen in der Bremse die Fläche unter einer Kraft-Zeit-Kurve proportional der Geschwindigkeit, da die Kraft der Abbremsung (negativen Beschleunigung) linear proportional ist. Die Steuerung der Gleisbremse entsprechend einer bestimmten Kraft-Zeit-Kurve ist also äquivalent der Verringerung der Geschwindigkeit um einen Betrag, der proportional der Fläche unterhalb der Kurve ist. Aus den bezüglich der Ansprache auf die beiden Kommandos gemachten Annahmen und Beobachtungen lässt sich schließen, daß es einen kleinsten Betrag für die Herabsetzung der Geschwindigkeit eines Wagens gibt. Man kann also sagen, daß die Bremse einen gewissen Geschwindigkeitsbetrag vom Wagen entfernt und daß es für diesen Betrag eine untere Grenze gibt. Der kleinste Betrag , um den die Geschwindigkeit eines Wagens herabgesetzt werden kann, istAs expected, the sluggish response determines the Track brake the lower limit of the amount of energy that can be extracted from the railroad car. More precisely, is for a railroad car in the brake the area under a force-time curve proportional to the speed, since the The force of the deceleration (negative acceleration) is linearly proportional. The control of the track brake accordingly a certain force-time curve is therefore equivalent to Decrease the speed by an amount proportional to the area under the curve. From the related The assumptions and observations made when responding to the two commands suggests that it is the smallest Amount for reducing the speed of a car. So you can say that the brake has a certain Speed amount away from the car and that there is a lower limit for this amount. The smallest amount by which the speed of a car can be reduced is
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min 2W UA Vmin 2W U AV
dabei sindare there
W =· WagengewichtW = · car weight
G = maximale BremskraftG = maximum braking force
g = Erstbeschleunigung.g = initial acceleration.
Diese Situation ist durch das Diagramm in Figur 4 dargestellt. Eine ähnliche Rechnung zeigt, daß der Betrag, um den die Geschwindigkeit eines Wagens zwischen dem Zeitpunkt des Auftretens des Öffnungskommandos und dem Zeitpunkt der tatsächlichen öffnung der Bremse herabgesetzt wird, durch die folgende Gleichung gegeben ist:This situation is shown by the diagram in FIG. A similar calculation shows the amount by which the speed of a car is lowered between the time the opening command occurs and the time the brake is actually released, by the following Equation is given:
- - 2W (TA - V 4 W -E 2W UA V- - 2W (T A - V 4 W -E 2W U AV
wenn die Bremse im Zeitpunkt des Eintreffens des Öffnungskommandos ganz geschlossen war. if the brake was fully closed when the opening command was received.
Ein Steuerverfahren, das einen einigermassen konstanten Abbremsverlauf sowie eine vorgegebene Auslaufgeschwindigkeit gewährleisten soll, muss der Tatsache Rechnung tragen, daß für die Steuerung des Bremsensteuermechanismus nur zwei Kommandos , nämlich "öffnen" und "Schließen" zur Verfügung stehen. Man kann daher die gewünschte Abbremsung nicht analog einstellen, sondern nur im Mittel erreichen, indem die Bremse mehrmals geschlossen und wieder gelöst wird. Das Ergebnis einer solchen "Zweipunktregelung" ist in Figur 5 dargestellt, wo längs der Ordinate das Quadrat der Geschwindigkeit (V ) und längs der Abszisse der Ort X längs der Gleisbremse aufgetra-A control method that has a reasonably constant braking process as well as ensuring a predetermined run-out speed must take into account the fact that only two commands, namely "open" and "close", are available for controlling the brake control mechanism. The desired deceleration can therefore not be set analogously, but can only be achieved on average by applying the brake several times is closed and released again. The result of such a "two-point control" is shown in Figure 5, where along the ordinate the square of the speed (V) and along the abscissa the location X along the track brake.
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gen sind. Der Grund für diese Art der Darstellung liegt darin, daß die Rollstrecke eines Wagens in der Bremse aussagekräftiger ist als die Verweilzeit des Wagens in der Bremse, da die Ab-* bremsung innerhalb der in der Bremse zur Verfügung stehenden Gleisstrecke durchgeführt werden muss und nicht innerhalb einer bestimmten Zeitspanne.genes are. The reason for this type of representation is that that the rolling distance of a car in the brake is more meaningful than the dwell time of the car in the brake, since the down * braking must be carried out within the track section available in the brake and not within a certain period of time.
2 Zweitens ist die Kurve konstanter Abbremsung im V -X-Raum eine gerade Linie und bei dieser Art der Darstellung ist es offensichtlich besonders leicht, die Gleichmässigkeit eines bestimmten Abbremsvorganges zu beurteilen.Second, the constant deceleration curve in V -X space is a straight line, and with this type of representation it is obviously particularly easy to assess the evenness of a certain braking process.
Um der Gleisbremse die richtigen Kommandos geben zu können, die eine Abbremsung des Eisenbahnwagens entsprechend der Verzögerungslinie gemäss Figur 5 bewirken, wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem die Verzögerungs- oder Abbremslinie als Schaltlinie verwendet wurde und die wesentlichen und ungleichmassigen Verzögerungen bei der Ansprache auf die der Gleisbremse zugeführten Kommandos durch eine einfache Extrapolationsmaßnahme berücksichtigt wurden. Das Verfahren arbeitet folgendermassen: Anfänglich ist die Gleisbremse geschlossen. Nachdem der Wagen in die -Gleisbremse eingetreten ist, werden die Geschwindigkeit und Lage aus Messungen der Ist-Geschwindigkeit in Intervallen von 0,25 Sekunden errechnet, um festzustellen, ob sich der Wagen oberhalb oder unterhalb der in Figur 5 gestrichelten Soll-Linie im V -X-Raum befindet. Lage und Geschwindigkeit des Wagens werden für eine Zeit vorausgesagt, die von der anfänglichen Lage des Wagens bezüglich der Soll- oder Schaltlinie abhängen. Wenn die vorhergesagte Lage oberhalb dieser Linie liegt, erhält die Gleisbremse ein Schließkommando, im anderen Falle erhält sie ein öffnungskommando· In order to be able to give the right commands to the track brake, which slows down the railroad car according to the delay line cause according to Figure 5, a method was developed in which the deceleration or deceleration line as Switching line was used and the substantial and uneven Delays in responding to the commands sent to the track brake were taken into account by means of a simple extrapolation measure. The procedure works as follows: Initially the track brake is closed. After the car has hit the track brake, the Speed and position calculated from measurements of the actual speed at intervals of 0.25 seconds to determine whether the car is above or below the target line dashed in FIG. 5 in the V -X space. location and speed of the car are predicted for a time relative to the initial location of the car depend on the target or switching line. If the predicted position is above this line, the rail brake applies a closing command, in the other case it receives an opening command
Wegen des Ansprechverhaltens der Bremse treten jedoch erhebliche Abweichungen von der Soll- oder Schaltlinie auf undDue to the response behavior of the brake, however, there are significant deviations from the target or switching line and
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für die Auslaufgeschwindigkeit kann keine grosse Genauigkeit garantiert werden. Um genaue Endbedingungen zu gewährleisten, wurde für das Verfahren ein zweiter Teil entwickelt. Durch diesen Teil werden die Geschwindigkeit und die maximale Abbremsung des Wagens überwacht und bei Annäherung der Wagengeschwindigkeit an die endgültige Sollgeschwindigkeit VpINAL wird die Abschlußphase der Steuerung eingeleitet. Es ist erforderlich, das Erreichen von Vp_ __ sehr frühzeitig vorauszusehen, da sich die Gleisbremse im geschlossenen Zustand befinden kann und nur mit Verzögerung geöffnet werden kann, wobei dann unter Umständen eine Abbremsung unter den endgültigen Sollwert eintritt. Der Geschwindigkeitsbetrag Δ um den die endgültige Spulgeschwindigkeit Ve.™-- "vorgehalten" werden muß, hängt vom Zustand der Bremse (und einigen weiteren Parametern) ab und nicht nur davon, ob sie geöffnet oder geschlossen ist. Eine Berücksichtigung dieser Abhängigkeit würde einen erheblichen Aufwand bedeuten. Im vorliegenden Falle wird daher ein anderer Lösungsweg beschritten. Dieser Lösungsweg besteht darin, daß die Gleisbremse in einen bekannten Zustand (ganz ge- ■ schlossen) gebracht wird und ein Öffnungskommando erhält, wenn die Geschwindigkeit VF_NA_ + Δ erreicht. Δ ist nun nur noch eine Funktion von T„, T7. und der maximalen negativen Beschleunigung oder Abbremsung. Die Endgeschwindigkeit wird also bei geöffneter Gleisbremse - eine notwendige Bedingung - erreicht. Δ hängt in Wirklichkeit auch noch von X und den Rolleigenschaften des Wagens ab, diese Abhängighit wird beim vorliegenden Verfahren jedoch der Einfachheit halber ausser Betracht gelassen, da die Genauigkeit der Endgeschwindigkeit dadurch nur wenig beeinträchtigt wird.great accuracy cannot be guaranteed for the run-out speed. In order to ensure precise end conditions, a second part was developed for the procedure. This part monitors the speed and the maximum deceleration of the car, and when the car speed approaches the final target speed Vp INAL, the final phase of the control is initiated. It is necessary to foresee the attainment of V p _ __ very early, as the track brake can be in the closed state and can only be opened with a delay, in which case braking below the final target value may then occur. The amount of speed Δ by which the final winding speed Ve. ™ - must be "kept" depends on the state of the brake (and some other parameters) and not just on whether it is open or closed. Taking this dependency into account would mean considerable effort. In the present case, a different approach is therefore taken. This approach consists in bringing the track brake into a known state (fully closed) and receiving an opening command when the speed reaches V F _ NA _ + Δ. Δ is now only a function of T ", T 7 . and the maximum negative acceleration or deceleration. The final speed is reached with the track brake open - a necessary condition. In reality, Δ also depends on X and the rolling properties of the car, but this dependency is disregarded in the present method for the sake of simplicity, since the accuracy of the top speed is only slightly affected.
Die Endphase der Geschwindigkeitsregelung wird bei dem letzten Rechenzeitpunkt begonnen, für denThe end phase of the cruise control is started at the last computing time for
V * VFINAL - AMAX (TA + V V * V FINAL - A MAX (T A + V
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wobel A-j-j. die maximale Abbremsung bedeutet, die gemessen wird, wenn der Eisenbahnwagen in die geschlossene Gleisbremse einrollt. Wenn die obige Ungleichung erfüllt ist, wird der Gleisbremse ein Schließkommando zugeführt, die maximale Abbremsung wird erneut gemessen und , wenn die dabei ermittelte maximale Abbremsung AM2 von A^ abweicht, für die Auswertung der Ungleichungwobel Ajj. means the maximum deceleration that is measured when the railroad car rolls into the closed track brake. If the above inequality is met, a closing command is sent to the track brake, the maximum deceleration is measured again and, if the maximum deceleration A M2 determined thereby deviates from A ^, for the evaluation of the inequality
V - VFINAL - \ AM2 <TA + TE>' V - V FINAL - \ A M2 < T A + T E>'
verwendet. In dem Zeitpunkt, in dem diese Ungleichung zum erstenmal erfüllt ist, wird der Gleisbremse ein Öffnungskommando zugeführt. Sollte die Geschwindigkeit V des Eisenbahnwagens anschließend bis zu einem Punkt ansteigen, bei dem die Ungleichung used. At the point in time at which this inequality is met for the first time, the track brake is given an opening command fed. Should the speed V of the railroad car subsequently increase to a point at which the inequality
V - VFINAL > \ AMAX (TA + V erfüllt ist, wird die abschliessende Steuerphase wiederholt. V - V FINAL > \ A MAX (T A + V is fulfilled, the final control phase is repeated.
In den Figuren 6 und 7 sind Ablaufdiagramme für das oben beschriebene Verfahren dargestellt. Die verwendeten Symbole sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt.Figures 6 and 7 are flow charts for the above Procedure shown. The symbols used are listed in Table II below.
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VINITIAL VFINAL WINITIAL WFINALVINITIAL VFINAL WINITIAL WFINAL
Parameter, abhängig von den Eigenschaften der Gleisbremse Betrag der Voraussage bei geöffneter Gleisbremse Betrag der Voraussage bei geschlossener GleisbremseParameters, depending on the properties of the track brake Amount of the prediction when the track brake is open Amount of the prediction when the track brake is closed
Parameter, der die Einleitung der Endphase bestimmt Parameter that determines the initiation of the final phase
Inverses des Steuerintervalls Länge der effektiven Gleisbremsensteuerung Phase der Operation Maximale Beschleunigung Lage (Ort) Gewichtskategorie Anfangsgeschwindigkeit Endgeschwindigkeit Quadrat der Anfangsgeschwindigkeit Quadrat der Endgeschwindigkeit Geschwindigkeit Steuerung Vorherige Geschwindigkeit Beschleunigung Quadrat der Geschwindigkeit Vorausgesagte Geschwindigkeit Vorausgesagter Ort Quadrat der vorausgesagten GeschwindigkeitInverse of the control interval Length of the effective rail brake control Operation phase Maximum acceleration Position (location) Weight category Initial speed Final speed Square of the initial speed Square of the final speed Speed control Previous speed acceleration Square of the speed Predicted speed Predicted location Square of the predicted speed
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Das Verfahren wird durch den entsprechend programmierten digitalen Elektronenrechner 20 durchgeführt und die Eingangssignale von dem als Geschwindigkeitsmeßvorrichtung 18 dienenden Radargerät werden im Elektronenrechner entsprechend den obenangegebenen Vorschriften verarbeitet, um die Folge von Kommandosignalen zu bestimmen, die der Elektronenrechner an den zugehörigen Gleisbremsenmechanismus liefert.The procedure is through the appropriately programmed digital Electronic computer 20 performed and the input signals from the serving as speed measuring device 18 Radar devices are processed in the electronic computer in accordance with the above-mentioned regulations in order to generate the sequence of command signals to determine which the electronic computer supplies to the associated track brake mechanism.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich selbstverständlich in der verschiedensten Heise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. So kann z.B. der Elektronenrechner 20 ein speziell für die vorliegende Regelaufgabe zugeschnittenes Regelgerät sein.The embodiment described above can of course modify in various ways without going beyond the scope of the invention. For example, the electronic computer 20 can be a control device specially tailored for the present control task.
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Claims (1)
mehreren Abzweiggleisen führenden Gleis angeordnet ist und
einen Bremsensteuermechanismus enthält, durch den die Gleisbremse zwischen einer Bremsstellung, bei der sie an den Rädern des Eisenbahnwagens angreift, und einer nichtbremsenden Stellung umschaltbar ist, ferner mit einem Bremsensteuermechanismus, der durch elektrische Signale steuerbar und mit der
Gleisbremse verbunden ist, um diese zwischen der Bremsstellung und der nichtbremsenden Stellung umzuschalten, gekennzeichnet durch Device for carrying out the method according to claim 1, with a track brake that is inclined in a too
multiple branch tracks leading track is arranged and
contains a brake control mechanism by which the track brake can be switched between a braking position, in which it engages the wheels of the railroad car, and a non-braking position, further with a brake control mechanism which can be controlled by electrical signals and with the
Track brake is connected to switch this between the braking position and the non-braking position, characterized by
Bremse nähernden Eisenbahnwagens angibt;a) an uphill from the brake (15) arranged first speed measuring device (17), which generates an electrical output signal that the speed of the
Brake indicates approaching railroad car;
der Bremse (15) angeordnet ist und mehrere getrennte elektrische Ausgangssignale erzeugt, die jeweils die Geschwindigkeit des Eisenbahnwagens an einer von mehreren Orten innerhalb der Bremse angeben;b) a second speed measuring device (18), which at
the brake (15) is arranged and generates a plurality of separate electrical output signals each indicative of the speed of the railroad car at one of a plurality of locations within the brake;
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