DE2260939C3 - Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines elektrischen Triebfahrzeuges, bei dem in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges die Ausgangsgröße eines Geschwindigkeitsreglers in der Nähe ihres Nulldurchganges über eine hysteresebehaftete Triggersteuerung die Antriebs-Brems-Umschaltung bewirkt und im übrigen als Zug bzw. Bremskraftsollwert dient

In Techn. Mitteilungen AEG-Telefunken 60 (1970) Seiten 243 bis 245 ist für eine ferngesteuerte Thyristor-Grubenlokomotive eine Geschwindigkeitsregelung mit überlagerter Ankerstromregelung beschrie- ben. Die Differenz der Ist- und Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges dient als Führungsgröße für die Ankerstromregelung und sie wird außerdem zwei Meßtriggern mit einstellbarer Hysterese zugeführt Damit wird ein Toleranzband für die Sollgeschwindigkeit festgelegt und je nach Größe der Geschwindigkeitsabweichung wird die Fahr- oder Bremsschaltung aufgebaut Liegt die Fahrgeschwindigkeit innerhalb des Toleranzbandes der Sollgeschwindigkeit, rollt das Fahrzeug im stromlosen Auslauf, bis bei Verringern der Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges der Antrieb wieder eingeschaltet bzw. bei Geschwindigkeitserhöhung (Gefälle) die Bremsschaltung aufgebaut wird.

Nachteilig bei dieser Geschwindigkeitsregelung ist es, daß bei Beharrungsfahn, wie sie in der Praxis häufig vorkommt, bei der also die Differenzgeschwindigkeit um Null schwankt, weder der Meßtrigger für Fahren noch der Meßtrigger für Bremsen angesprochen hat. Der Schaltpunkt der beiden Trigger kann nur auf endliche Werte eingestellt werden, darunter ist kein geregeltes Fahren oder Bremsen möglich, d. h. in diesem Bereich kann die Zug- oder Bremskraft nicht bis Null geregelt werden. Ist ein solcher Zug- oder Bremskraftwert für die Beharrungsfahn aber erforderlich (kleine Steigung oder kleines Gefälle), so wird bei der genannten Geschwindigkeitsregelung z. B. die Zugkraft dadurch geregelt, daß der kleinste Zugkraftwert (zu groß) und Zugkraftwert Null abwechselnd ein- und pusgeschaltet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem alle Zug- oder Bremskraftwerte zwischen Null und einem maximalen Wert regelbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) bei Übergang der Differenzgeschwindigkeit von positiven zu negativen Werten in einem Bereich zwischen der Differenzgeschwindigkeit Null und eines wählbaren Wertes der negativen Differenzgeschwindigkeit;

b) bei Übergang der Differenzgeschwindigkeit von negativen Werten zu positiven Werten in einem Bereich zwischen der Differenzgeschwindigkeit Null und eines wählbaren Wertes der positiven Differenzgeschwindigkeit

der Zug- bz. Bremskraftsollwert Null und nach Erreichen der wählbaren Werte der Differenzgeschwindigkeit ein diesen zugeordneter Zug- oder Bremskraftsollwert über einen Steilheitsbegrenzer an die Antriebsbzw. Bremssteuerungseinrichtung ausgegeben wird.

Die Durchführung des Verfahrens geschieht erfindungsmäßig mit einer Anordnung derart, daß die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers einem Trigger zugeführt ist, der in Abhängigkeit seiner zwei Schwellwerte einen Umschalter zur Fahr-Brems-Umschaltung und je einen vorzugsweise als Feldeffekttransistorschalter ausgebildeten Schalter steuert, die die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers sowohl über einen Differenzverstärker als auch über die Reihenschaltung eines Differenzverstärkers mit einer Umkehrstufe an den Steilheitsbegrenzer schalten.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Fahrzeug mit dem Zugkraftsollwert Null in einem gewissen negativen Differenzgeschwindigkeitsbereich auch noch mit der Antriebssteuerungseinrichtung und in einem gewissen positiven Differenzgeschwindigkeitsbereich mit dem Bremskraftsollwert Null noch mit der Bremssteuerungseinrichtung fahren kann (rollen).

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

In der F i g. 1 ist die Kennlinie Zug- bzw. Bremskraftsollwert in Abhängigkeit von der Differenzgeschwindigkeit für den Fall dargestellt, daß sie von positiven

Differenzgeschwindigkeiten aus durchlaufen wird.

In der F i g. 2 ist die Kennlinie Zug- bzw. Bremskraftsollwert in Abhängigkeit von der Differenzgeschwindigkeit für den Fall dargestellt, daß sie von negativen Differenzgeschwindigkeiten aus durchlaufen wird.

In der F i g. 3 ist ein Blockschaltbild zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 angegeben.

Nach der in der F i g. 1 angegebenen Kennlinie nimmt der Zugkrjftsollwert in Pl'eiirichtung mit kleiner werdender positiver Differenzgeschwindigkeit AV= Vsoii- V,_SIab. Wenn die Istgeschwindigkeit Vi₁, des Fahrzeuges gleich der geforderten Sollgeschwindigkeit V₅₍,/;ist, wird kein Zugkraftsollwert an die Antriebssteuerungseinrichtung gegeben. Es erfolgt aber auch noch keine Umschaltung auf die Bremssteuerungseinrichtu;ig· Selbst wenn die Differenzgeschwindigkeit durch leichtes Gefälle der Fahrstrecke zeitweise negativ wird, bleibt bis zum Bremseinsatzpunkt B in Fig. 1 die Antriebssteuerungseinrichtung angeschaltet, ihr wird jedoch weder ein Zugkraft- noch ein Bremskraftsollwert zugeführt. Ist das Gefälle der Fahrstrecke zu Ende, folgt nach wieder positiver werdender Differenzgeschwindigkeit der Zugkraftsollwert der Kennlinie der F i g. 1 in der mit Doppelpfeilen markierten Richtung.

Nimmt die negative Differenzgeschwindigkeit über den Bremseinsatzpunkt B hinaus zu, erfolgt im Punkt B mit dem Bremskraftsollwert Null die Umschaltung von der Antriebssteuerungseinrichtung auf die Bremssteuerungseinrichtung. Außerdem wird ein in der Fig.3 dargestellter und später beschriebener Steilheitsbegrenzer mit dtm der Kennlinie entsprechenden Bremskraftsollwert beaufschlagt.

In der Fig.2 wird die Kennlinie in Pfeilrichtung mit kleiner werdender negativer Differenzgeschwindigkeit Δ ν durchlauf en, dabei nimmt der Bremskraftsollwert auf j$ Null ab. Wenn die Istgeschwindigkeit V_is, des Fahrzeuges gleich der geforderten Sollgeschwindigkeit V_son ist, wird kein Bremskraftsollwert an die Bremssteuerungseinrichtung gegeben. Es erfolgt aber auch noch keine Umschaltung auf die Antriebssteuerungseinrichtung. Selbst wenn die Differenzgeschwindigkeit Δ ν durch eine leichte Steigung der Fahrstrecke zeitweise positiv wird, bleibt bis zum Antriebseinsatzpunkt F die Bremssteuerungseinrichtung eingeschaltet, ihr wird jedoch weder ein Bremskraft- noch ein Zugkraftsollwert zugeführt. Ist die Steigung der Fahrstrecke zu Ende, folgt nach wieder negativer werdenden Differenzgeschwindigkeiten Av der Bremskraftsollwert der Kennlinie der F i g. 2 in der mit Doppelpfeilen markierten Richtung.

Nimmt die positive Differenzgeschwindigkeit über den Antriebseinsatzpunkt F hinaus zu, erfolgt im Punkt F mit dem Zugkraftsollwert Null die Umschaltung von der Bremssteuerungseinrichtung auf die Antriebssteuerungseinrichtung, die über den in der F i g. 3 dargestellten und später beschriebenen Steilheitsbegrenzer mit dem der Kennlinie entsprechenden Zugkraftsollwert beaufschlagt wird.

Wie die F i g. 1 und 2 veranschaulichen, kann das Fahrzeug in dem Differenzgeschwindigkeitsbereich B 0 in vorteilhafter Weise sowohl mit dem der Kennlinie entsprechenden Bremskraftsollwert bremsen, als auch mit dem Zugkraftsollwert Null fahren. In dem Differenzgeschwindigkeitsbereich 0 F kann das Fahrzeug in vorteilhafter Weise sowohl mit dem der Kennlinie entsprechenden Zugkraftsollwert fahren, als 6; auch mit dem Bremskraftsollwert Null bremsen.

In der Fig.3 ist mit 1 ein Geschwindigkeitsregler dargestellt, dessen Ausgangsgröße je einem Differenzverstärker 2 und 3 und einem Trigger 4 zugeführt wird. Jeder Ausgang der Differenzverstärker 2 und 3 führt zu je einem Schalter 5 und 6. Die Schalter 5 und 6 werden von je einem Ausgang des Triggers 4 gesteuert. Außerdem sind die Ausgänge des Triggers 4 mit einem Umschalter 7 verbunden, der die Umschaltung der Antriebs- und Bremssteuerungseinrirhtung von Fahren auf Bremsen bzw. umgekehrt bewirkt. Der Ausgang des Schalters 5 führt über eine Umkehrstufe 8 zu einem Steilheitsbegrenzer 9. Der Ausgang des Schalters 6 ist direkt mit dem Steilheitsbegrenzer 9 verbunden.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:

Der als Differenzverstärker ausgebildete Geschwindigkeitsregler 1 vergleicht die Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit. 1st die Sollgeschwindigkeit größer als die Istgeschwindigkeit, ist die Ausgangsgröße desGeschwindigkeitsreglers 1 eine positive Differenzgeschwindigkeit, die als Zugkraftvorgabe wirkt, wenn sie einen Schwellwert F (in F i g. 1 und 2) des Triggers 4 überschreitet. Der Umschalter 7 ist dann in der Stellung »Fahren« und der vorzugsweise als Feldeffekttransistorschalter ausgebildete Schalter 6 ist geschlossen. Die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers wird dann im Differenzverstärker 3 in deren negativen Wert umgewandelt, der über den geschlossenen Schalter 6 dem Steilheitsbegrenzer 9 zugeführt wird.

Mit von positiven zu negativen Werten übergehender Differenzgeschwindigkeit wird von dem Wert Null an am Ausgang des Geschwindigkeitsreglers ein negativer Wert ausgegeben, der im Differenzverstärker 2 in einen positiven Wert umgewandelt wird. Da der dem Bremseinsatzpunkt B (in F i g. 1 und 2) entsprechende Schwellwert des Triggers 4 jedoch noch nicht erreicht ist, ist der vorzugsweise als Feldeffekttransistorschalter ausgebildete, vom Trigger 4 gesteuerte Schalter 5 geöffnet, so daß dem Steilheitsbegrenzer 9 der Wert Null zugeführt wird. Gleichzeitig wird durch eine im Rückkopplungsweg des Differenzverstärkers 3 angeordnete Diode 3a verhindert, daß an dessen Ausgang ein positives Signal entsteht. Dem Steilheitsbegrenzer 9 wird also vom Differenzverstärker 3 über den Schalter 6 auch der Wert Null zugeführt. Erst wenn die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers 1 so weit negativ geworden ist, daß der dem Bremseinsatzpunkt B entsprechende Schwellwert des Triggers 4 erreicht ist, schaltet dieser den Schalter 5 zu und den Schalter 6 auf.

Gleichzeitig wird dabei der Umschalter 7 in die Stellung »Bremsen« gebracht. Das positive Ausgangssignal des Differenzverstärkers 2 wird in der Umkehrstufe 8 in ein negatives Signal umgeformt und dem Steilheitsbegrenzer 9 zugeführt. Der Steilheitsbegrenzer hat die Aufgabe, daß der Brems- oder der Zugkraftsollwert an den durch die Schwellwerte des Triggers4 vorgegebenen Umschaltpunkten Bund Fauf den der Kennlinie entsprechenden Wert nicht beliebig schnell ansteigt. Realisiert wird dieses durch eine bekannte Integrationsschaltung.

Geht die Differenzgeschwindigkeit am Ausgang des Geschwindigkeitsreglers von negativen zu positiven Werten über, so wird dort vom Wert Null an ein positiver Wert ausgegeben. Solange der dem Antriebseinsatzpunkt Fentsprechende Schwellwert des Triggers

4 noch nicht erreicht ist, hat der Umschalter 7 weiterhin die Stellung »Bremsen«: Schalter 6 ist geöffnet, Schalter

5 ist geschlossen. Durch eine im Rückkopplungsweg des Differenzverstärkers 2 angeordnete Diode 2a wird verhindert, daß an dessen Ausgang ein negatives Signal

entsteht. Der Steilheitsbegrenzer 9 erhält also Null als Eingangssignal.

Erst wenn die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers 1 so weit positiv geworden ist, daß der dem Antriebseinsatzpunkt Fentsprechende Schwellwert des Triggers 4 erreicht ist, schaltet dieser den Schalter 6 zu und den Schalter 5 auf. Gleichzeitig wird dabei der Umschalter in die Stellung »Fahren« gebracht.

Das positiveAusgangssignaldesGeschwindigkeitsreglers 1 wird im Differenzverstärker 3 in ein negatives Signal umgewandelt und dem Steilheitsbegrenzer 9 über den Schalter 6 zugeleitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Gesi adigkeit eines elektrischen Triebfahrzeuges, b.i dem in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll, und Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges die Ausgangsgröße eines Geschwindigkeitsreglers in der Nähe ihres Nulldurchganges über eine hysteresebehaftete Triggersteuerung, die Antriebs- Brems-Umschaltung bewirkt und im übrigen als Zug- bzw. Bremskraftsollwert dient, dadurch gekennzeichnet, daß

a) bei Übergang der Differenzgeschwindigkeit von positiven zu negativen Werten in einem Bereich zwischen der Differenzgeschwindigkeit NuJJ und eines wählbaren Wertes der negativen Differenzgeschwindigkeit;

und

b) bei Übergang des Differenzgeschwindigkeit von negativen Werten zu positiven Werten in einem Bereich zwischen der Differenzgeschwindigkeit Null und eines wählbaren Wertes der positiven Differenzgeschwindigkeit

der Zug- bzw. Bremskraftsollwert Null und nach Erreichen der wählbaren Werte der Differenzgeschwindigkeit ein diesen zugeordneter Zug- oder Bremskraftsollwert über einen Steilheitsbegrenzer an die Antriebs- bzw. Bremssteuerungseinrichtung ausgegeben wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers (1) einem Trigger (4) zugeführt ist, der in Abhängigkeit seiner zwei Schwellwerk einen Umschalter (7) zur Fahr-Brems-Umschaltung und je einen vorzugsweise als Feldeffekttransistorschalter ausgebildeten Schalter (6, 5) steuert, die die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsreglers (1) sowohl über einen Differenzverstärker (3) als auch über die Reihenschaltung eines Differenzverstärkers (2) mit einer Umkehrstufe (S) an den Steilheitsbegrenzer (9) schalten.