DE2708361A1

DE2708361A1 - Verfahren und anordnung zum automatischen weggenauen abbremsen gleisgebundener fahrzeuge

Info

Publication number: DE2708361A1
Application number: DE19772708361
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing Grad Bohms; Karl Dipl Ing Hahn; Wilhelm Ing Grad Landes; Johannes Dipl Ing Strecker
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-02-23
Filing date: 1977-02-23
Publication date: 1978-08-31
Also published as: AT360623B; US4190220A; FR2382043B1; PT67598A; PT67598B; GB1604454A; FR2382043A1; CH632709A5; ATA74878A

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Rüthning-schb B 77/20

Verfahren und Anordnung zum automatischen weggenauen Abbremsen gleisgebundener Fahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Zur automatischen Zielbremsung ist es bekannt, Digitaloder Analogrechner einzusetzen, die in Abhängigkeit des noch zurückzulegenden Weges - d.h. vom augenblicklichen Fahrzeugstandort bis zum Zielpunkt, wo das Fahrzeug zum Halten gekommen sein soll - die jeweilig nötige Sollgeschwindigkeit berechnen. Für eine definierte konstante Verzögerung ergibt sich dabei eine Geschwindigkeits-Weg-Funktion, die graphisch dargestellt, die Form

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einer Parabel hat (Sollgeschwindigkeits- oder Bremswegparabel) ind dem gewollten Verlauf der Geschwindigkeit bei einer Bremsung bis zum Stillstand entspricht. Nach einem Bremsbefehl versucht der Geschwindigkeitsregler ständig durch Verstärken oder Lösen der Bremse die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit der durch die Bremswegparabel vorgegebenen Soll- oder Leitgeschwindigkeit anzupassen. Die herkömmlichen Bremssysteme, insbesondere die Druckluftbremssysteme, haben erhebliche Aufbau-, Löse- und Totzeiten. So dauert der Bremsaufbau bei lokomotivbespannten Güterzügen zum Beispiel 30 bis 45 Sekunden ehe die Sollbremskraft voll wirksam wird. Die Bremsauflösung dauert noch länger, ca. das 1,5fache. Diese erheblichen Verzögerungszeiten lassen ein schlagartiges Einsetzen und Lösen der Bremse nicht zu. Durch die Verschiedenartigkeit der abzubremsenden Massen (verschiedene Zuglängen und Ladungen) sowie der Topographie der Strecke mit Steigungen und Gefällen lassen sich schwer konstante Verzögerungen erreichen, so daß davon abhängige Größen, wie der beim Abbremsen zurückgelegte Weg, dem Zufall unterworfen ist und große Unterschiede aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Mangel zu beheben, wo-

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bei bei Abbremsungen aus einer gefahrenen Geschwindigkeit auf eine niedrigere Soll- oder Zielgeschwindigkeit der Bremsweg stets reproduzierbar sein soll, das heißt ohne Einfluß von der Masse des Fahrzeuges oder Streckenstörgrößen (z.B. Gefälle) nicht überschritten werden soll.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art nach den kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. In zweckmäßiger Ausbildung des Verfahrens steht beim Einschalten der Bremse zunächst nur der feste Basisbremskraft soliwert an und der Rechner wird zur Erfassung und Speicherung der zu diesem Zeitpunkt herrschenden Istgeschwindigkeit aktiviert, der Rechner nimmt dann erst nach Ablauf einer ersten Verzögerungszeit die Geschwindigkeitssoll wer tber echnung auf, wobei von der gespeicherten Istgeschwindigkeit als Anfangssollwert ausgegangen wird und erst nach Ablauf einer zweiten Verzögerungszeit wird die Regeleinrichtung freigegeben.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen in Verbindung mit der erläuternden Zeichnung sowie der Beschreibung entnehmbar.

An Hand der Zeichnungsfiguren soll die Erfindung im nachstehenden verdeutlicht werden.

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Pig. 1 - eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens in Blockbilddarstellung,

Fig. 2 - den schematischen Verlauf einer Abbremsung nach der Erfindung in einem Geschwindigkeit s-Zeitdiagramm,

Fig. 3 - ein Diagramm zur Bremskraftregelung.

Nach Figur 1 werden einem als Differenzverstärker 1 geschalteten Operationsverstärker Sollgeschwindigkeit ^v _sol^ und Istgeschwindigkeit v. . des Fahrzeugs als analoge Größen zugeführt. Bei Abweichungen voneinander wird ein Δν-Signal ausgegeben, das beim überschreiten einer Mindestgröße eine Grenzwertstufe 2 kippt. Als Grenzwertstufe kann beispielsweise ein als Schmitt-Trigger arbeitender Operationsverstärker dienen. Seine Schaltschwelle ist über die herrschende Bremskraft F einstellbar, wie noch erläutert wird. Hat zum Beispiel der Fahrzeugführer durch Umstellen des Fahrbremshebels die Sollgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t_Q (vgl. Figur 2) von Wert a auf Wert a' herabgesetzt, dann gibt die Grenzwertstufe 2 ein Signal ab, das gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllt. Zunächst wird ein Schaltglied 3 geschlossen, das einen Basisbremskraftsollwert 4 durchschaltet. Damit wird die Bremse eingeschaltet und baut sich auf. Figur 3 zeigt den Verlauf des Basisbremskraftsollwertes 4 als Rechteckkurve. Seine Größe ist so bemessen, daß er ein weggenaues Abbremsen bei idealen Streckenverhältnissen (ebene Strecke) und einer mittleren Zuglänge beziehungsweise -nasse erlaubt. Störgrößen, wie veränderte Zugmasse, Gefälle

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und Steigungen sind damit noch nicht erfaßt. In Figur 2 ist die Istgeschwindigkeit als strichpunktierte Kurve b eingetragen. Bis zum Zeitpunkt t_Q waren Ist- und Sollgeschwindigkeit (Kurven a und b) noch gleich. Durch den Aufbei der Bremse fällt danach die Istgeschwindigkeit b langsam ab. Vom Signal der Grenzwertstufe 2 wird gleichzeitig ein Rechner 5 aktiviert, der die zum Zeitpunkt t_Q herrschende Istgeschwindigkeit v. . erfaßt und bis zum Zeitpunkt tspeichert (Kurve C von Fig. 2). Danach wird der Rechnerablauf gestartet, diese Verzögerungszeit bis t.. entspricht der mittleren Aufbauzeit der Bremse. Der gespeicherte Wert (c) ist der Anfangssollwert für die vom Rechner 5 auszugebenden, vom zurückgelegten Weg abhängig berechneten zulässigen Geschwindigkeitssollwerte, um einen definierten Bremsweg zu erreichen. Die vom Rechner vorgegebenen Geschwindigkeitssollwerte werden allmählich kleiner in Richtung auf die Zielgeschwindigkeit a'. In Figur 2 ist die vom Rechner vom Zeitpunkt t.. an ausgegebene Geschwindigkeitssollwertkurve mit d bezeichnet und gestrichelt dargestellt. Über ein ebenfalls von der Grenzwertstufe 2 betätigtes Schaltglied 6 werden die Rechnersollwerte d einem Maximalauswerter 7 zugeführt, der jeweils nur das an seinen Eingängen A oder B anstehende größere Signal durchläßt. Zum Zeitpunkt t- ist vgl. Figur 2 der eingestellte Zielgeschwindigkeitswert a¹ kleiner als die Geschwindigkeitswerte d des Rechners 5. Letztere beeinflussen somit als Sollwert den Bremskraftregler 8, der nacTi einem Sollistwertvergleich der Geschwindigkeit Sollwerte 9 für eine Korrektur-

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bremskraft ausgibt, sofern er eingeschaltet ist. Der Regler 8 wird jedoch erst *<.u einem Zeitpunkt t~ vom Rechner 5 eingeschaltet, an dem mit Sicherheit die vom Rechner ausgegebenen Geschwindigkeitssollwerte d mit der durch die Basissollbremskraft 4 erreichten Istgeschwindigkeit v. . übereinstimmen müßten. Dabei wird wieder von idealen Zug- und Streckenverhältnissen ausgegangen.

Aus Figur 2 ist jedoch ersichtlich, daß die als Beispiel gewählte Istgeschwindigkeitskurve b zum Zeitpunkt t~ höher liegt als die vom Rechner ausgegebene Sollgeschwindigkeit (Kurve d). Der vom Rechner 5 über Leitung 10 eingeschaltete Regler 8 gibt somit vorzeichenrichtig einen Korrekturbremskraftsollwert 9 heraus (Kurve 9 in Figur 3), der in einem Summierglied 11 den Basissollwert 4 erhöht. Die resultierende Kurve des Gesamtbremskraft soliwertes ist in Figur 3 mit 12 bezeichnet. Die Gesamtbremskraft wird je nach Erfordernis entweder verstärkt oder geschwächt. Kurz vor Erreichen der neuen Soll- oder Zielgeschwindigkeit a' wird zum Zeitpunkt t~ die Basisbremskraft 4 abgeschaltet und von den Geschwindigkeitssollwerten des Rechners 5 auf die Zielgeschwindigkeit a' als neue Führungsgröße umgeschaltet (Figuren 2 und 3). Die Umschaltung erfolgt durch die Grenzwertstufe 2, die bei Unterschreitung einer Mindestgeschwindigkeitsdifferenz zurückschaltet. Abhängig von der gerade anstehenden Bremskraft F erfolgt die Umschaltung (Zeitpunkt t₃) früher oder später, das heißt bei größerer Bremskraft früher. Hierbei geht man davon aus, daß die Bremslöse-

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zeit bei größerer Bremskraft F langer dauert. Mit dem Rückkippen der Grenzwertstufe 2 öffnen die Schaltglieder 3 und 6. Die Geschwindigkeitssollwertvorgabe von Rechner 5 und der Basissollwert 4 für die Bremskraft werden abgeschaltet. Der auf den letzten Rechnerausgangswert aufgeladene Kondensator 13 entlädt sich über seinen Parallelwiderstand 14 bis auf den jetzt anstehenden Spannungswert der Zielgeschwindigkeit a* (t., Fig. 3), was über seine Entladekurve einen weichen Übergang für den Sollwert des Reglers 8 bedeutet. Der zunächst noch wirksame Eingang B des Maximalauswerters 7 wird schließlich von Eingang A mit der anstehenden Zielgeschwindigkeit a¹ abgelöst.

Durch die Erfindung ist ein weggenaues reproduzierbares Abbremsen lokomotivbespannter Eisenbahnzüge möglich geworden.

7 Seiten Beschreibung 7 Patantansprüche 2 Bl. Zeichnungen

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Leerse ite

Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Frarkfurt/Mainf Theodor-Stern-Kal 1 B 77/20 Patentansprüche :

1.) Verfahren zum automatischen weggenauen Abbremsen gleisgebundener Fahrzeuge, insbesondere lokomotivbespannter Eisenbahnzüge, unter Verwendung eines Rechners, der nach einer vorgegebenen weg- oder zeitabhängigen Funktion Geschwindigkeitswerte für eine die Bremskraft des Fahrzeuges regelnde Einrichtung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die rechnergeführte Regeleinrichtung (8) Sollwerte (9) für Korrekturbremskräfte ausgibt, die zeitverzögert (t^jtj) und vorzeichenrichtig einen festen Basisbremskraftsollwert (4) additiv ergänzen, der in seiner Größe für ein weggenaues Abbremsen bei idealen Streckenverhältnissen und einer mittleren Zuglänge ausgelegt ist.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten der Bremse (t_Q) zunächst nur

der feste Basisbremskraftsollwert (4) ansteht und zur

der Rechner (5^Erfassung und Speicherung der zu

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diesem Zeitpunkt (t_Q) herrschenden Istgeschwindigkeit (v. .) aktiviert wird, daß der Rechner (5) erst nach Ablauf einer ersten Verzögerungszeit (t.) die Geschwir.-digkeitssollwertberechnung aufnimmt, wobei von der gespeicherten Istgeschwindigkeit (Kurve c) als Anfangssollwert ausgegangen wird und daß die Regeleinrichtung (8) erst nach Ablauf einer zweiten Verzögerungszeit (t₂) freigegeben wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Basisbremskraftsollwert (4) bei Annäherung der Istgeschwindigkeit (v. ) an die Ziel geschwindigkeit (a*) um einen Differenzbetrag vorher (Zeitpunkt t^) abgeschaltet und von den Geschwindigkeitssollwerten (Kurve d) des Rechners (5) auf die Zielgeschwindigkeit (a*) als neue Führungsgröße umgeschaltet wird.

4.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung auf die Zielgeschwindigkeit (a¹) in einem der mittleren Bremslösezeit angepaßten weichen Übergang vorzugsweise nach Art einer e-Funktion erfolgt.

5.) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Geschwindigkeitssollwert (^v _son) und Geschwindigkeits-

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Istwert (v_ist) beaufschlagter Differenzverstärker (D eine Grenzwertstufe (2) steuert, die beim Überschreiten ihres Schwellwertes einen Rechner (5) aktiviert sowie ein nachgeschaltetes Schaltglied (6) und ein weiteres Schaltglied (3) in Schließstellung bringt, wobei das nachgeschaltete Schaltglied (6) an den einen Eingang (B) und die Sollgeschwindigkeit (v ■,·,) an den anderen Eingang (A) eines Maximalauswerters (7) angeschlossen ist, dessen Ausgang gemeinsam mit der Istgeschwindigkeit (^V4_t^ einen vom Rechner (5) verzögert einschaltbaren Bremskraftregler (8) steuert, der Korrekturbremskraftsollwerte (9) an ein Summierglied (11) legt, das über das weitere Schaltglied (3) an einen festen Basisbremskraftsollwert (4) angeschlossen ist.

6.) Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert der Grenzwertstufe (2) über die Bremskraft (F) beeinflußbar ist.

7.) Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingängen (A,B) des Maximalauswerters (7) ein Kondensator (13) und ein Widerstand (14) quergeschaltet sind.