DE2733778A1

DE2733778A1 - Verfahren und einrichtung zum regeln der umfangsgeschwindigkeit einer mehrzahl von fahrzeugraedern

Info

Publication number: DE2733778A1
Application number: DE19772733778
Authority: DE
Inventors: Gert Ing Grad Regel; Albert Schoenenberger
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1977-07-27
Filing date: 1977-07-27
Publication date: 1979-02-08
Also published as: FR2398646B1; SE444154B; IT1105929B; FR2398646A1; BE869276A; SE7806240L; JPH0336709B2; CH630304A5; RO75949A; JPS5425393A; JPS6359905B2; ES471235A1; JPH01119464A; DE2733778C2; IT7850454A0

Description

KRAUSS-MAFFEI
Aktiengesellschaft
8000 München 50

Verfahren und Einrichtung zum Regeln der Umfangsgeschwindigkeit einer Mehrzahl von Fahrzeugrädern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Verfahren und Einrichtungen dieser Art sind bekannt.

Bekannte Gleitschutzeinrichtungen für Schienenfahrzeuge überwachen bei einem Bremsvorgang die an einem oder mehreren Fahrzeugrädern auftretende Verzögerung und lösen beim Überschreiten eines einstellbaren Schwellwertes die Bremse(n) des bzw. der überwachten Rades (Räder) für die Dauer des GIeitvorgangs. Die Öffnungszeiten der Bremse(n) wird von der Gleitschutzeinrichtung dadurch bestimmt, daß die zum Zeitpunkt der Schwellwertüberschreitung vorhandene, als elektrische Meßgröße vorliegende Fahrgeschwindigkeit bzw. Radumfangsgeschwindigkeit gespeichert und solange mit der fortlaufend weiter gemessenen Radumfangsgeschwindigkeit verglichen wird, bis das betreffende Rad den längs einer Verzögerungskurve reduzierten Speicherwert wieder erreicht hat. Damit ist gewährleistet, daß die Bremsleistung erst dann wieder eingesteuert wird, wenn sich das betreffende Rad wieder im Gleichlauf mit der tatsächlichen

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Fahrgeschwindigkeit oder innerhalb eines zulässigen Schlupfbereiches befindet. Aufgrund der dargelegten Funktionsweise werden derartige, seit einigen Jahren eingesetzte Gleitschutzeinrichtungen als "V-Speicher" bezeichnet.

Bei den vorgenannten V-Speicher-Gleitschutzeinrichtungen ist es bekannt, die gemeinsame Führungsgröße für mehrere, auf die einzelnen Räder eines Triebfahrzeugs oder Waggons einwirkende Gleitschutzregler von dem Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten des Triebfahrzeugs bzw. Waggons abzuleiten und bezogen auf diese Führungsgröße einen bestimmten zur Übertragung der maximalen Leistung gewünschten optimalen Schlupf der Räder einzuregeln. Ähnliches gilt für Schleuderschutzregler, bei denen die vorzugebende Führungsgröße von dem Minimalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten abgeleitet wird.

Es hat sich jedoch anhand zahlreicher im In- und Ausland durchgeführter Versuche gezeigt,, daß die mit den letztgenannten Gleit- oder Schleuderschutzreglern erzielten Ergebnisse unbefriedigend sind, da Räder jedes Triebfahrzeugs bzw. Waggons momentan nahezu gleiche Schienenzustände antreffen, mit der Folge, daß sämtliche Räder des Fahrzeugs das gleiche Schlupfverhalten zeigen. Dies führt wiederum dazu, daß die von der maximalen Radgeschwindigkeit abgeleitete Führungsgröße keine Information der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit mehr darstellt und es damit an dem Bezugspunkt zur Einregelung des optimalen Schlupfes fehlt.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß auch dann, wenn sämtliche Räder des Fahrzeugs einen unzulässigen Schlupf annehmen, eine auf die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit bezogene Einregelung eines optimalen, vorbestimmten Schlupfes möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 (Verfahren) bzw. 2 (Einrichtung) gelöst.

Die erfindungsgemäße Lehre geht von der Erkenntnis aus, daß es für eine optimale Schlupfregelung von z.B. 0 # Schlupf bis 10 io Schlupf notwendig ist, jederzeit eine Information über die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit zur Verfügung.zu haben. Da die Fahrgeschwindigkeitsermittlung stets über eine Messung der Umdrehungsgeschwindigkeit eines oder mehrerer, dem Schlupf unterworfener Fahrzeugräder erfolgt, mithin also beim Schlüpfen aller Fahrzeugräder die so ermittelte Fahrgeschwindigkeit falsch ist, wird erfindungsgemäß der unzulässige Schlupf des zuletzt schlüpfenden Rades so schnell wie möglich durch gezielte Gegenmaßnahmen, wie z.B. impulsweises oder dauerndes öffnender Bremse des betreffenden Rades (Gleiten) bzw. Verringern der Antriebsleistung (Schleudern), beseitigt, um möglichst rasch die erforderliche Information über die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit wiederzugewinnen. Innerhalb des Zeitintervalls bis zur Wiederherstellung des zulässigen

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Schlupfzustandes (z.B. O # bis 10 % Schlupf) am zuletzt schlüpfenden Rad wird die Führungsgröße künstlich vorgegeben, z.B. durch einen Kondensator, der die gemessene Fahrgeschwindigkeit laufend speichert und bei Auftreten eines unzulässigen Schlupfes an dem zugeordneten Rad über einen Widerstand entladen wird, wobei die Entladungskurve des Kondensators dem Verlauf der Fahrgeschwindigkeit des gebremsten Fahrzeugs (Gleiten) bzw. dem reziproken Verlauf der Fahrgeschwindigkeit des beschleunigten Fahrzeugs (Schleudern) entspricht.

Falls innerhalb des erwähnten Zeitintervalls bis zur Wiederherstellung des zulässigen Schlupfzustandes am zuletzt schlüpfenden Rad ein anderes Rad als das zuletzt schlüpfende in den zulässigen Schlupfbereich zurückkehrt, so wird von diesem Rad die Führungsgröße abgeleitet und die Gegenmaßnahme an dem zuletzt schlüpfendem Rad beendet.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Zeitdiagramm des Verlaufs der Radumfangsgeschwindigkeiten bei einem schlupfgeregelten Fahrzeug nach dem Stand der Technik vor und nach Ausgleiten des zuletzt schlüpfenden Rades;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm des Verlaufs der Radumfangsgeschwindigkeiten eines erfindungsgemäß geregelten Fahrzeugs vor und nach Ausgleiten des

zuletzt schlüpfenden Rades, und

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Pig. 3 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur

Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung für ein vierrädriges Fahrzeug.

Bei dem Zeitdiagramm nach Fig. 1 sei angenommen, daß ein vierrädriges Fahrzeug ab dem Zeitpunkt t gebremst wird, wodurch sich im Falle einer Schlupfregelung nach dem Stand der Technik die für jedes einzelne der Räder 1 bis 4 eingezeichneten Umdrehungsgeschwindigkeitsverlaufe ergeben. Es sei ferner angenommen, daß die Räder 1 bis 4 zu unterschiedlichen Zeitpunkten t₁ bis t, einen unzulässigen Schlupf annehmen. Solange, wie noch eines der vier Räder 1 bis 4 keinen Schlupf zeigt, also bis zum Zeitpunkt t., entspricht der selektierte Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten v1 bis v4 der tatsächlichen Lineargeschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund (= Fahrgeschwindigkeit) und kann zur Ableitung einer fahrgeschwindigkeitsrichtigen Führungsgröße für die Regelung des Schlupfes der schlüpfenden Räder herangezogen werden. Als einzuregelnder optimaler Schlupf hat sich im Falle von Eisenbahnfahrzeugen ein Schlupf bis zu 10 $ ergeben, bei dem im Gegensatz zu einem O$-Schlupf ein dauerndes Entlüften und Wiederlüften der Bremsen und damit eine Verschlechterung der Bremsleistung vermieden wird.

Sobald jedoch auch das letzte Rad, z.B. 4, zu schlüpfen beginnt, entspricht der gemessene Maximalwert der Radgeschwindigkeiten nicht mehr der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit, was zur Folge hat, daß die davon abgeleitete Führungsgröße

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falsch ist und der Radschlupf ab dem Zeitpunkt t. immer stärker herabgeregelt wird.

Das anhand von Pig. 2 veranschaulichte erfindungsgemäße Verfahren sieht demgegenüber vor, daß das Auftreten eines unzulässig hohen Schlupfes zum Zeitpunkt t, an dem von allen Rädern 1 bis 4 zuletzt schlüpfenden Rad 4 festgestellt wird und in Abhängigkeit von dieser Feststellung durch gezielte Gegenmaßnahmen, z.B. Verringerung der Antriebs- oder Bremsleistung, impulsweises oder dauerndes Sanden usw., an dem zuletzt schlüpfenden Rad der dort aufgetretene unzulässige Schlupf so rasch wie möglich beseitigt wird. Hierdurch ergibt sich der in Pig. 2 im Zeitintervall t. bis tr eingezeichnete birnenförmige Verlauf der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades 4. Als Kriterium zur Peststellung, daß das Rad 4 einen unzulässigen Schlupf angenommen hat, wird eine empirisch ermittelte Verzögerung von z.B. 2,5 m/a herangezogen, die einem in Pig. 2 strichpunktiert eingezeichneten Geschwindigkeitsverlauf entspricht.

Das Zeitintervall AT=t5 - t4 wird ala "Schlupfdauer des letzten Rades" bezeichnet. Wie aus Pig. 2 ersichtlich ist, hat das Rad 4 zum Zeitpunkt t5 den schlupffreien Zustand bzw. einen zulässigen Schlupfzustand wiedergewonnen, mit der Polge, daß ab dem Zeitpunkt te der gemessene Maximalwert aller Radgeschwindigkeiten - im betrachteten Beispielsfall die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades 4 - der tatsächlichen

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Fahrgeschwindigkeit wieder entspricht und damit die von diesem Maximalwert abgeleitete Führungsgröße die gewünschte optimale Schlupfregelung wieder gewährleistet. Während des Zeitintervalls AT, in welchem der gemessene Maximalwert aller Radgeschwindigkeiten nicht der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit entspricht, wird zur Vorgabe der Führungsgröße für die Schlupfregelung die in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnete Kurve z.B. mit Hilfe des vorstehend bereits erwähnten Kondensators erzeugt.

Falls während des ZeitIntervalls Δ Τ eines der anderen schlüpfenden Räder 1 bis 3 z.B. infolge verbesserter Fahrbahn- bzw. Schienenverhältnisse den schlupffreien Zustand bzw. Zustand zulässigen Schlupfes wiedergewinnt, werden die am Rad 4 eingeleiteten Gegenmaßnahmen sofort beendet und der Geschwindigkeitswert des schlupffreien Rades, welcher dann der maximale Geschwindigkeitswert ist, zur Ableitung der Führungsgröße herangezogen.

Die in Fig. 3 veranschaulichte erfindungsgemäße Einrichtung dient zur Durchführung des anhand von Fig. 2 erläuterten Verfahrens für eine optimale Gleitregelung und umfaßt eine Reihe bekannter Teile, die nur kurz erläutert werden sollen. Hierzu zählen: Die Schlupfregler R1 bis R4 für jeweils eines von vier Fahrzeugrädern; die mit jeweils einem der Räder 1 bis 4 gekoppelten Geschwindigkeitssensoren G1 bis G4, welche elektrische, den betreffenden Umfangsgeschwindigkeiten der Räder 1 bis 4 entsprechende Ausgangssignale v¹ _ia^ bis ^V4_is^ führen;

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das mit den Ausgängen der Sensoren G1 bis G4 verbundene Glied F zum Ableiten der Führungsgröße ν ,, ; die mit der Führungsgröße "VgOlI sowie jeweils einem der Signale v1_isi; bis v4_i .j. gespeisten Vergleichsglieder K1 bis K4, deren Ausgänge die Fehlersignale A _V1 bis δ v4 führen, welche den jeweils zugeordneten Reglern R1 bis R4 zugeleitet werden; die von den Reglern R1 bis R4 gesteuerten Stellglieder MV1 bis MV4, welche an den die Regelstrecke bildenden Fahrzeugrädern 1 bis 4 eine Beschleunigung oder Verzögerung hervorrufen. Der insoweit beschriebene Schlupfregelkreis gemäß Fig. 3 entspricht dem eingangs beschriebenen Stand der Technik.

Erfindungsgemäß führen die Ausgänge der Vergleichsglieder K1 bis K4 auch zu einer Auswahlschaltung L, deren vier Ausgänge L1 bis L4 zu jeweils einem Verknüpfungsglied V1 bis V4, z.B. ODER-Gliedern, führen, welche zwischen jeweils einem der Regler R1 bis R4 und dem zugeordneten Stellglied MV1 bis MV4 angeordnet sind. Die Verknüpfungsglieder ¥1 bis V4 ermöglichen eine Ansteuerung der Stellglieder MV1 bis MV4 sowohl durch ein Ausgangssignal des zugeordneten Reglers R1 bis R4 als auch durch ein Ausgangssignal der Auswahlschaltung L auf dem zugeordneten Ausgang L1 bis 14.

Die Auswahlschaltung L besitzt ferner einen Attivierungseingang, der von dem Glied F zum Zeitpunkt t. (Fig. 2) angesteuert wird, wenn der Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten v1_is^ his ^v4-_isi- unter das vorstehend erwähnte

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Schlupfkriterium von z.B. 2,5 m/s abgesunken ist. Nach erfolgter Aktivierung stellt die Auswahlschaltung L fest, welches der vier Fahrzeugräder 1 bis 4 als letztes gleitet bzw. schleudert, d.h., welches von allen Fehlersignalen Δν1 bis Δν4 das kleinste ist. In Abhängigkeit von dieser Feststellung beaufschlagt die Auswahlschaltung L das dem zuletzt schlüpfenden Rad zugeordnete Stellglied mit einem Steuersignal, worauf dieses und nur dieses Stellglied geeignete Gegenmaßnahmen an dem zuletzt schlüpfenden Rad solange auslöst, bis der aufgetretene unzulässige Schlupf an dem zuletzt schlüpfenden Rad 4 beseitigt ist (Zeitpunkt t,-gemäß Fig. 2).

Es versteht sich, daß die auf den Maximalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten Vi₁₈^ bis v4_is^. bezogenen Ausführungen im Vorstehenden bei Verwendung der Einrichtung nach Fig. zur optimalen Schleuderregelung auf den Minimalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten zu beziehen sind.

Die genaue schaltungstechnische Ausbildung der Auswahlschaltung L ist eine Frage fachmännischen Handelns und braucht daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert zu werden.

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L e e r s e ι t e

Claims

KRAUSS-MAFFEI TP 568

Aktiengesellschaft

München 50

Patentansprüche

1· Verfahren zum Regeln der Umfangsgeschwindigkeit einer Mehrzahl von Fahrzeugrädern, insbesondere der Räder eines Eisenbahnwaggons, bei dem die Geschwindigkeit jedes Rades erfaßt und mit einer Führungsgröße verglichen wird und mit dem daraus resultierenden Fehlersignal die Bremsbzw. Antriebskraft des betreffenden Rades gesteuert wird, wobei als Führungsgröße der auf einen zulässigen Wert begrenzte Maximalwert (Gleitregelung) oder Minimalwert (Schleuderregelung) aller gemessenen Radgeschwindigkeiten herangezogen wird, dadurch gekennzeich net, daß festgestellt wird, welches Rad als letztes aller geregelten Räder einen unzulässigen Schlupf annimmt und daß in Abhängigkeit von dieser Feststellung die Bremsbzw. Antriebskraft des letzten Rades während einer bestimmten Dauer verringert wird, welche so vorgegeben bzw. dahingehend ermittelt wird, daß der an dem letzten Rad aufgetretene, unzulässige Schlupf beseitigt ist.
2. Einrichtung zum Regeln der Umfangsgeschwindigkeit einer Mehrzahl von Fahrzeugrädern, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit Gleit- bzw. Schleuder-

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schutzregeln zum Steuern der Brems- bzw. Antriebskraft jedes Rades, mit Meßfühlern zur Erfassung der Geschwindigkeit jedes Rades, mit einer Anordnung zum Erzeugen einer Führungsgröße aus dem auf einen zulässigen Wert begrenzten Maximal- bzw. Minimalwert aller gemessenen Radgeschwindigkeiten und mit Vergleichsgliedern zum Vergleichen der gemessenen Geschwindigkeiten mit der Führungsgröße, gekennzeichnet durch eine Auswahlschaltung (L), welche eingangsseitig mit den Vergleichsgliedern (K1 bis K4) verbunden ist und eine der Anzahl der Regler (R1 bis R4) entsprechende Anzahl von Ausgängen aufweist, die jeweils mit einem zugeordneten Reglerausgang über ein Verknüpfungsglied (V1 bis V4) verknüpft sind, wobei die Verknüpfungsglieder (V1 bis V4-) ausgangsseitig zu jeweils einem zugeordneten Stellglied (MV1 bis MV4·) führen und die Ausgangsschaltung (L) derart ausgebildet ist, daß sie feststellt, welches Rad als letztes der Räder einen unzulässigen Schlupf annimmt und daß sie in Abhängigkeit von dieser Feststellung das dem letzten Rad zugeordnete Stellglied solange mit einem Steuersignal beaufschlagt, bis der an dem letzten Rad aufgetretene unzulässige Schlupf beseitigt ist.

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