DE2754504C2

DE2754504C2 - Verfahren und Einrichtung zur Verringerung des Einflusses ungünstiger Reibungsverhältnisse zwischen Rad und Schiene auf den Betrieb von automatisch gesteuerten Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2754504C2
Application number: DE19772754504
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Übel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1977-12-07
Filing date: 1977-12-07
Publication date: 1984-05-17
Also published as: CH637888A5; DE2754504A1; ES475821A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des Einflusses ungünstiger Reibungsverhältnisse zwischen Rad und Schiene auf den Betrieb von automatisch von einer ortsfesten Steuerstelle aus gesteuerten Schienenfahrzeugen, welche Zielbremsungen nach Bremskurven vornehmen, die aus der Fahrzeuggesch windigkeit, der Zielentfernung und einer von der ortsfesten Steuerstelle vorgegebenen Bremsverzögerung errechnet werden, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Bremsvermögen eines Schienenfahrzeuges wird

ίο in hohem Maße vom sogenannten Haftwert bestimmt Dieser ist als Bremskraft pro gebremstes Gewicht definiert und ein Maß für die Reibung zwischen Rad und Schiene. Der Haftwert schwankt infolge von Witterungseinflüssen und Schienenverschmutzung zwischen 0,05 und 0,5 (Karl Sachs, Elektrische Triebfahrzeuge, Bd. 1, Kap. 3, S. 74). Beim Betrieb von nicht automatisch gesteuerten Fahrzeugen wird einem verringerten Haftwert dadurch Rechnung getragen, daß bei entsprechend ungünstigen Reibungsverhältnissen zwischen Rad und Schiene die zulässige Streckenhöchstgeschwindigkeit herabgesetzt wird. Dadurch wird zwar erreicht, daß die Fahrzeuge trotz geringeren Bremsvermögens rechtzeitig vor jedem Zielpunkt zum Stillstand kommen bzw. eine vorgeschriebene reduzierte Geschwindigkeit rechtzeitig erreichen, es wird aber auch die Fahrzeit erheblich verlängert, was zu Verspätungen und damit zur Nichteinhaltung des Fahrplanes führen kann. Außerdem läßt sich durch die Herabsetzung der Streckenhöchstgeschwindigkeit nicht verhindern, daß Achsen beim Bremsen ins Gleiten geraten und Schaden nehmen, weil Bremseinsatzpunkt und Bremsverzögerung letzlich durch den Fahrzeugführer individuell bestimmt werden.

Bei » automatisch gesteuerten. Fahrzeugen, die z. B.

über einen Linienleiter mit einer ortsfesten Steuerstelle Datentelegramme austauschen, werden Zielbremsungen nach einer Sollbremskurve ausgeführt, wobei die Istgeschwindigkeit eines Fahrzeuges der Sollgeschwindigkeit mittels eines Regelkreises na^Lgeführt wird. Die während der Zielbremsung auftretende Bremsverzögerung ist, abgesehen von kleinen Abweichungen, die durch die Trägheit des Regelkreises oder durch Regelschwingungen hervorgerufen werden, konstant und entspricht der von der ortsfesten Steuerstelle zur Berechnung der jeweiligen Sollbremskurve vorgegebenen Bremsverzögerung. Diese vorgegebene Bremsverzögerung kann sehr unterschiedlich sein und hängt außer von der Fahrzeugart und der Art des Bremssystems auch von der Neigung des Streckenabschnittes ab, auf dem die Zielbremsung erfolgen soll (siehe ORE-Pflichtenheft A 46 RP6). Die Neigungen der einzelnen Strekkcnabschnitte gehen dabei aus einer in der ortsfesten Steuerstelle gespeicherten Streckenliste hervor. Bei solchen automatisch gesteuerten Fahrzeugen läßt sich einem stark verringerten Haftwert bisher nur dadurch begegnen, daß Sand gestreut oder, falls vorhanden, eine Magnetschienenbremse betätigt wird, wenn die Sollbremskurve nicht eingehalten werden kann.
Da sowohl das Streuen von Sand als auch der Einsatz einer Magnetschienenbremse unerwünschte, weil für Fahrzeug und Schiene schädliche Maßnahmen sind, die nur in Ausnahmefällen zugelassen werden können, darf die Bremsverzögerung niemals so hoch vorgegeben werden wie man dies aus Energieersparnisgründen gern tun würde (siehe » Schriftenreihe für Verkehr und Technik, Heft 47 (1971), S. 45-56«), sondern nur so hoch, daß die Fahrzeuge bei allen normalerweise vorkommenden Haftwerten ohne zu gleiten abbremsen können. Extrem

niedrige Haftwerte, wie sie z. B. durch das Zusammenwirken voit Nässe und Schienenverschmutzung hervorgerufen werden, führen jedoch zu den o. g. Ausnahmefällen, in denen dann z. B. das Streuen von Sand nicht zu vermeiden ist

Es ist Aufgabe der Erfindung, den infolge von Witterungseinflüssen und Schienenverschmutzung stark schwankenden Haftweri beim Betrieb automatisch gesteuerter Schienenfahrzeuge möglichst weitgehend zu berücksichtigen.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß Gleit- und Schleudervorgänge einzelner Fahrzeugachsen auf den Fahrzeugen festgestellt, der ortsfesten Steuerstelle (OFS) gemeldet und dort gezählt werden und daß die ortsfeste Steuerstelle niedrigere Bremsverzögerungswerte vorgibt, wenn mehr als eine festgelegte Zahl von Gleit- und Schleudervorgängen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne in einem Streckenbereich auftreten.

Damit wird eine Möglichkeit geschaffen, die Bremsverzögerung den witterungsbedingten Änderungen des Haftwertes anzupassen. Die Bremsverzögerung braucht dann nicht mehr so niedrig vorgegeben zu werden, daß das Fahrzeug bei nahezu allen vorkommenden Witterungsbedingungen ohne zu gleiten bremsen kann, sondern es kann beispielsweise bei trockenem Wetter, eine wesentlich höhere Bremsverzögerung vorgegeben werden, da ja die Möglichkeit besteht, bei Verschlechterung des Haftwertes — etwa durch plötzlich einsetzenden Regen — die Bremsverzögerung innernalb kurzer Zeit zu reduzieren. Dieses Herabsetzen der Bremsverzögerung kann dazuhin noch bis zu weit niedrigeren Werten als den heute vorgegebenen erfolgen, so daß auch extrem niedrige Haftwerte berücksichtigt werden und damit das Streuen von Sand unnötig wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß festgestellte zeitliche oder örtliche Häufungen von Gleit- und Schleudervorgängen, die auf Beobachtungen während eines längeren Betriebszeitraumes br ruhen, die Vorgabe niedrigerer Bremsverzögerungen nach aufgrund dieser Beobachtungen erstellten Zeit- und Streckenprogrammen beeinflussen. Damit können während eines längeren Betriebszeitraumes gemachte Erfahrungen, die die Reibungsverhältnisse zwischen Rad und Schiene betreffen, bereits berücksichtigt werden, bevor es noch zu Gleit- oder Schleudervorgängen kommt. So kann etwa die Tatsache, daß die Schisnenoberfläche während der Nacht aufgrund von Schmutz und atmosphärischem Angriff eine Deckschicht anlagert, die die Reibungsverhäitnisse verschlechtert, vorab dadurch berücksichtigt werden, daß den Fahrzeugen während der Morgenstunden eine niedrigere Bremsverzögerung vorgegeben wird. Desgleichen kann die Bremsverzögerung abhängig von der Jahreszeit auf Streckenabschnitten herabgesetzt werden, die z. B. durch Wald (Schienenverschmutrung durch nasses Laub) oder durch zu Nebelbildung neigende feuchte Niederungen führen.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabe von Bremsverzögerungen für jeden Streckenabschnitt getrennt, abhängig von der Zahl der innerhalb einer unmittelbar zurückliegenden Zeitspanne auf dem jeweiligen Streckenabschnitt festgestellten Gleit- und Schleudervorgänge erfolgt. Damit wird die Vorgabe von Bremsverzögerungen auf einfache Art und Weise dem Wettergeschehen nachgeführt, wobei die Bremsverzögerungen auch örtlich differenziert vorgegeben werden, so daß z. B. ein Gewitter, das nur über einem Teil einer Sirecke niedergeht, die Vorgabe von Bremsverzögerungen auch nur dort beeinflußt.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich auf den Fahrzeugen zur Feststellung von Gleit- und Schleudervorgängen Fühleinrichtungen befinden, deren Meldungen über Datenverbindungen an die ortsfeste Steuerstelle gelangen, daß die ortsfeste

ίο Steuerstelle Zähler enthält, welche den einzelnen Strekkenabschnitten zugeordnet sind und die auf den einzelnen Streckenabschnitten festgestellten Gleit- und Schleudervorgänge zählen, sowie einen Zählimpulsgeber, der in gewissen Zeitabständen oder nach jeder gleit- und schleuderfreien Fahrt eines Fahrzeuges über einen Streckenabschnitt Rückwärtszählimpulse an den zugeordneten Zähler ausgibt, daß sich in der ortsfesten Steuerstelle weiterhin ein programmierbarer Zeitschalter zur zeitabhängigen Vorgabe von Bremsverzögerungen befindet sowie den einzelnen Zählern zugeordnete Auswahlschaltungen, die zur Vor^voe der Bremsverzögerung von zwei Signalen, von denen eines vom Stand des zugehörigen Zählers, das andere vom Programm des programmierbaren Zeitschalters abhängt, dasjenige an ein Rechnersystem weitergeben, das die Vorgabe des niedrigeren Bremsverzögerungswertes bewirkt.

Die Erfindung soll im folgenden anhand einer Figur ausführlich beschrieben werden. In der Figur sind dabei nur solche Schaltungsteile dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung von Bedeutung sind.

Unter anderem sind dies: Fühleinrichtungen Fl ... Fn, die auf Fahrzeugen angeordnet und über Datenverbindungen D mit einem Rechnersystem R einer ortsfesten Steuerstelle OFS verbunden sind. Mit dem Rechnersystem sind außerdem verbunden eine Reihe von Zählern ZX... Zm, weiche einzelnen Streckenabschnitten zugeordnet sind und außer vom Rechnersystem R auch noch gemeinsam von einem Zählimpulsgeber RZC beaufschlagt werden.

Jedem Zähler ist eine Auswahlschaltung AS 1... ASm nachgeschaltet, die auf ein Abfragesignal des Rechnersystems hin diesem ein dem Stand des Zählers entsprechendes oder ein im Programm eines ebenfalls mit den Auswahlschaltungen AS verbundenen porgxammierbaren Zeitschalters PZenthaltenes Signal übermittelt.

Wird das Verfahren nach der Erfindung mit Hilfe der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung z. B. in einem mit Linienzugbeeinflussung ausgestatteten Eisenbahnsystem angewandt, so ergibt sich folgender Funktionsablauf: Die Fühleinrichtungen F\ ... Fn stellen Schleuder- und Gleitvorgänge einzelner Achsen der Fahrzeuge, auf denen sie sich befinden, fest. Dies kann am einfachsten dadurch geschehen, daß einen bestimmten Schwellwert überschreitende Signale die von ohnehin vorhandenen, die Zahl der Radumdrehungen auswertenden Beseineunigungsmeßeinrichtunjen abgegeben werden, als Gleit- oder Schleudervorgänge angesehen werden.

Die festgestellten Gleit- oder Schleudervorgänge werden innerhalb der von den Fahrzeugen an die ortsfeste Steuerstelle übermittelten Datentelegramme dem Rechnersystem in der ortsfesten Steuerste.'le mitgeteilt. Das Rechnersystem kennt damit das Fahrzeug, das einen Gleit- oder Schleudervorgang gemeldet hat, sowie dessen Fahrort urd ist deshalb in der Lage, den festgestellten Gleit- oder Schleudervorgang als Zählimpuls an denjenigen der Zähler Z I ... Zm weiterzugeben, welcher dem Streckenabschnitt zugeordnet ist. in dem sich

das Fahrzeug befindet, das den Gleit- oder Schleudervorgang gemeldet hat.

Das Rechnersystem, das den einzelnen Fahrzeugen die Bremsverzögerung zur Berechnung ihrer Zielbremskurven vorgibt und dazu eine Reihe untereinander abgestufter Bremsverzögerungswerte aus einem nicht dargestellten Speicher abrufen kann, führt diese Vorgabe nun nicht mehr nur unter Berücksichtigung von Fahrzeugart, Art des Bremssystems und Streckenneigung durch, sondern es fragt auch noch den für den jiweiligen Fahrort zuständigen Zähler Z 1 ... Zm ab. Dieser kann dann, abhängig von seinem Stand, die Vorgabe eines geringeren Bremsverzögerungswertes veranlassen. Er ist dabei nicht direkt mit dem Rechnersysiem verbunden, sondern das von ihm abgegebene Zäh- ι ^r, lerstandssignal wird erst in der dem Zähler zugeordneten Auswahlschaltung mit dem Signal des programmierbaren Zeitschalters PZ verglichen und es wird von beiden Signalen dasjenige an das Rechnersystem weitergeleitet, welches die Vorgabe einer geringeren Bremsverzögerung durch das Rechnersystem zur Folge hat. So kann der programmierbare Zeitschalter z. B. in den Nachtstunden die Vorgabe einer geringeren Bremsverzögerung veranlassen, ohne daß zuvor Gleit- oder Schleudervorgänge festgestellt werden müssen.

Was geschieht nun, wenn ein z. B. durch Nässe abgesenkter Haftwert, der zur Vorgabe niedrigerer Bremsverzögerungswerte geführt hat, wieder ansteigt, weil die Schienen trocknen? Ein Einfrieren des Zählerstandes würde es unmöglich machen, wieder zu höheren Brems- jo Verzögerungsvorgaben zurückzukehren. Andererseits wäre eine Löschung des Zählerstandes nach einer gewissen Zeit während der keine Gleit- und Schleudervorgänge mehr festgestellt wurden vom Sicherheitsaspekt her bedenklich. Das erfindungsgemäße Verfahren löst das Problem, indem die Zählerstände stufenweise abgebaut werden. Der Zählimpulsgeber RZG gibt z. B. in regelmäßigen Zeitabständen oder auch nach jeder Fahrt, die ohne Gleit- und Schleudervorgänge verlaufen ist, einen oder mehrere Rückwärtszählimpulse ab, die bei Ausbleiben von Gleit- und Schleudervorgängen nach einer gewissen Zeit zum Abbau der Zählerstände bis auf Null führen. Der Zählimpulsgeber wird dabei vom Rechnersystem oder von einem externen Taktgeber TG angesteuert. Damit wird die Absenkung der Bremsverzögerung stufenweise rückgängig gemacht, ohne, daß ein Sicherheitsrisiko eingegangen werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verringerung des Einflusses ungünstiger Reibungsverhältnisse zwischen Rad und Schiene auf den Betrieb von automatisch von einer ortsfesten Steuerstelle aus gesteuerten Schienenfahrzeugen, weiche Zielbremsungen nach Bremskurven vornehmen, die aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Zielentfernung und einer von der ortsfesten Steuerstelle vorgegebenen Bremsverzögerung errechnet werden, dadurch kennzeichnet, daß Gleit- und Schleudervorgänge einzelner Fahrzeugachsen auf den Fahrzeugen festgestellt, der ortsfesten Steuerstelle (OFS) gerneidet und dort gezählt werden und daß die ortsfeste Steuerstelle niedrigere Bremsverzögerungswerte vorgibt, wenn mehr als eine festgelegte Zahl von Gleit- und Schleudervorgängen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne "meinem Streckenbereich auftreten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß festgestellte zeitliche oder örtliche Häufungen von Gleit- und Schleudervorgängen, die auf Beobachtung während eines längeren Betriebszeitraumes beruhen, die Vorgabe niedriger Bremsverzögerungen nach aufgrund dieser Beobachtungen erstellten Zeit- und Streckenprogrammen beeinflussen.

3. Verfahren nach Anspruch Ϊ, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabe von Bremsverzögerungen für jeden Sn eckenabschnitt getrennt, abhängig von der Zahl der innerhalb einer ■jnrnittelbar zurückliegenden Zeitspanne auf dem jeweiligen Streckenabschnitt festgestellten Gleit- und ?chleudervorgänge erfolgt.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf den Fahrzeugen zur Feststellung von Gleit- und Schleudervorgängen Fühleinrichtungen (FX ... Fn) befinden, deren Meldungen über Datenverbindungen (D) an die ortsfeste Stcuerstelle (OST) gelangen, daß die orls feste Steuerstelle Zähler (Zi... Zm) enthält, welche den einzelnen Streckenabschnitten zugeordnet sind und die auf den einzelnen Streckenabschnitten festgestellten Gleit- und Schleudervorgänge zählen, sowie einen Zählimpulsgeber (RZG), der in gewissen Zeitabständen oder nach jeder gleit- und schleuderfreien Fahrt eines Fahrzeuges über einen Streckenabschnitt Rückwärtszählimpulse an den zugeordneten Zähler ausgibt, daß sich in der ortsfesten Steuerstelle weiterhin ein programmierbarer Zeitschalter (PZ) zur zeitabhängigen Vorgabe von Bremsverzögerungen befindet sowie den einzelnen Zählern (Z 1 ... Zm) zugeordnete Auswahlschaltungen (AS 1 ... ASm), die zur Vorgabe der Brernsverzögerung von zwei Signalen, von denen eines vom Stand des zugehörigen Zählers, das andere vom Programm des programmierbaren Zeitschalters (PZ) abhängt, dasjenige an ein Rechnersystem (R) weitergeben, das die Vorgabe des niedrigeren Bremsverzögerungswertes bewirkt.