DE3440536C2

DE3440536C2 -

Info

Publication number: DE3440536C2
Application number: DE19843440536
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Hahn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1984-11-02
Filing date: 1984-11-02
Publication date: 1989-04-27
Also published as: DE3440536A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erfassung des Schleuderns oder Gleitens der Räder von laufachsenlosen Schienentriebfahrzeugen, wie sie im Oberbegriff des An spruches 1 näher definiert ist.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (DE-PS 30 11 541) werden die Raddrehzahlen aller Achsen erfaßt und als Propor tionalspannungen mit der Ausgangsspannung eines Integrators verglichen, der eine Spannung entsprechend der erwarteten Beschleunigung über der Zeit integriert und als Pseudolauf achse fungiert. Die "erwartete Beschleunigung" für den Inte grator wird geringfügig höher eingestellt, als das Fahrzeug mit den gegebenen Daten wirklich beschleunigt. Der Integrator wird von der bzw. den gemessenen Achsdrehzahlen auf deren Wert herabgezogen. Dadurch bleibt die Pseudolaufachsdrehzahl an die Achsdrehzahlen gebunden, solange die Achsen im Roll- oder Mikroschlupfzustand sind und wird auch nach jedem Schleudervorgang wieder auf diese zurückgeführt. Über eine Minimalwertauswahl der Achsdrehzahlen wird beim Fahren auf die noch rollende Achse geschlossen.

Beim Bremsen verlaufen die Vorgänge sinngemäß mit umge kehrten Vorzeichen.

Die für die Integratororientierung verwendete Mindestaus wahl an zur Verfügung stehenden Drehzahlen ist jedoch nicht eindeutig. Das angebliche Minimum enthält nicht nur die Aus sage, daß das eine Achse ist, die die kleinste Drehzahl auf weist und damit vermeintlich nicht schleudert, sondern auch, daß diese Achse möglicherweise den größten Durchmesser hat. Das bringt Überschneidungen und man muß deshalb Schwellwertschaltungen vorsehen, um die Differenzen zwischen den Raddurchmesserunterschieden auszuschalten, denn diese allein bedeuten ja noch kein Schleudern und es darf keine Auswertung erfolgen. Es darf somit erst bei einem ge wissen Mindestdrehzahlunterschied eingegriffen werden, was das Verfahren ungenau macht und zu Zugkraftverlusten führt, weil vor jedem Eingriff schon ein unnötig großer Radschlupf entsteht. In der genannten Anordnung nach DE-PS 30 11 541 gelingt es mittels der dort beschriebenen "Allachsschlupf- Erfassung" wenigstens im Fall des gleichzeitigen Schleuderns aller Achsen einen direkten Eingriff ohne Toleranzschwellen herzustellen. Es wird hier das Medium aus allen Drehzahl differenzen der Achsen zur Pseudo-Laufachse gebildet, das immer Null ist, solange nicht auch die Achse mit der nied rigsten Drehzahl ins Schleudern übergeht. Mit diesem Signal wird die Zugkraft direkt reduziert, unter Umgehung der Tole ranzschwelle.

In allen übrigen Fällen bleiben jedoch alle Drehzahldiffe renzsignale der Achsen unter sich und zur Pseudo-Laufachse erst auswertbar, wenn sie die durch die zugelassenen Raddurch messerunterschiede bedingte Toleranzschwelle überschreiten.

Um den Schwellenwert zumindest gering zu halten, hat man be reits versucht, die Achsgeneratoren bzw. deren Spannungen von Zeit zu Zeit abzugleichen, um damit Durchmesserunter schiede elektrisch zu eliminieren. Dies ist jedoch - egal ob vom Lokführer oder automatisch veranlaßt - umständlich, da ein Abgleich nur durchgeführt werden darf, wenn keine Zugkraft ansteht. Außerdem ist es aufwendig und problematisch zugleich, da ein Fehlabgleich über den Schleuder schutz die Zugkraft möglicherweise unnötig herabsetzt.

Weiterhin ist es bereits aus der DE-OS 14 13 701 bekannt, für Schleuderschutz einrichtungen Integratoren einzusetzen und dabei auch jeder einzelnen Achse einen eigenen Integrator zuzuordnen. Diese Integratoren sind Beschleunigungs werte erfassenden Differenziergliedern nachgeschaltet und erlauben neben der Erkennung von unzulässigen Drehzahlsteigerungen auch die Unterdrückung von Störimpulsen. Die Bildung einer spezifischen Pseudolaufachsen-Drehzahl ist in der DE-OS 14 13 701 nicht vorgesehen.

Zweck der Erfindung ist eine Steigerung der nutzbaren Zugkraft bis dicht an die durch das Reibungsgewicht und den Haftwert gegebenen Grenze.

Dabei ist es Aufgabe der Erfindung, für einen schnelleren Eingriff des Schleuder schutzes die Drehzahldifferenzen der Achsen zur Pseudo-Laufachse ohne Toleranz schwelle auswerten zu können, während die Differenzen der Achsen untereinander erst nach Überschreiten einer Schwelle wirksam werden sollen, damit die üblichen Raddurchmesserunterschiede zugelassen werden können.

Diese Aufgabe wird für eine Anordnung der eingangs genannten Art gemäß den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen ent nehmbar, welche nur in Verbindung mit dem Anspruch 1 gelten sollen.

Durch die direkte Zuordnung der Integratoren zu ihren Achsen kann die Auswer tung der Drehzahldifferenzen der Achsen zu ihren Pseudo-Laufachsen ohne jede Toleranzschwelle erfolgen, denn innerhalb jedes dieser Einzelsysteme gibt es keine Raddurch messerunterschiede mehr.

Der beim Stand der Technik durch eine gemeinsame Pseudo-Laufachse gleichzeitig sich von selbst ergebende Drehzahlvergleich der Achsen unter einander geht hierbei jedoch verloren, da die Einzelsysteme Achse/Pseudo-Laufachse nun gegenseitig unabhängig voneinander sind. Auf den Vergleich der Achsen untereinander kann aber nicht verzichtet werden, weil ein gelegentliches "Durch gehen" eines Pseudo-Laufachsen-Systems durch unglückliches Zusammentreffen von Haftwertverlauf und Bewegungsvorgängen nicht ganz ausgeschlossen werden kann. Die Pseudo-Laufachse des ins Schleudern geratenen Radsatzes hat den "schleichend" ebenfalls die zu hohe Drehzahl angenommen und die Achse kann in einem solchen Fall nur durch Auswertung der Drehzahldiffe renz mit anderen, noch nicht schleudernden Achsen wieder zu rückgeführt werden.

Nach der Erfindung wird der Drehzahlvergleich der Achsen untereinander durch Ausnutzung einer speziellen Minimalwert bildung (beim Fahren; bem Bremsen Maximalwert) mit einer Toleranzwertaufschaltung zur Rücksetzung der Pseudo-Lauf achs-Integratoren wiedergewonnen. Durch diese einfache Maß nahme bewirkt jede Drehzahldifferenz einer Achse mit einer oder mehreren anderen Achsen eine Differenzsignalbildung an derselben Stelle der Schaltung wie das Differenzsignal zwischen der Achse und ihrer Pseudo-Laufachse, wobei Rad durchmesserunterschiede infolge der Toleranzwertaufschaltung unwirksam bleiben. Eine zusätzliche Baugruppe zur Bildung aller Drehzahldifferenzen, ihrer Auswertung mit Toleranz schwellen wegen der Raddurchmesserunterschiede und ihrer richtigen Zusammenführung mit den Differenzsignalen von den Pseudo-Laufachsen, die sonst erforderlich würde, kann dadurch entfallen.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltungsprinzip in Blockbild darstellung,

Fig. 2 ein Erläuterungsdiagramm zur Funktion.

In Fig. 1 ist eine Schaltung für ein Fahrzeug mit vier an getriebenen Achsen oder Radsätzen und zwar für Fahrbetrieb dargestellt. Dabei stehen die über Tachomaschinen erfaßten Rad- bzw. Achsdrehzahlen n ₁ bis n ₄ als Proportionalspannungen an und jedem Radsatz ist ein eigener Integrator 1 a bis 1 d zur Bildung einer nur ihr zugehörigen Pseudo-Laufachsendreh zahl zugeordnet. Die erwartete Beschleunigung und die zuge hörige Achsdrehzahl wird jedem Integrator zugeführt, der mit entsprechender Geschwindigkeit hochintegriert. Sein Ausgang entspricht also der Drehzahl einer Laufachse und wird als n _p ₁₁ bis n _p ₁₄ bezeichnet. Diese Drehzahl wird in Drehzahlvergleichern 2 a bis 2 d mit der zugehörigen Achs- oder Raddrehzahl verglichen und die Differenz jeweils einer Auswerteschaltung 7 zugeführt. Diese bewirkt eine Reduzie rung (Z _R) der zugeordneten Soll-Zugkraft Z _Soll.

Die eigentliche Auswertung in der hier nur gestrichelt an gedeuteten Auswerteschaltung 7 ist hier nicht Gegenstand der Erfindung. Es kann dazu in gewisser Abwandlung eine Schal tung dienen, wie sie z. B. in der DE-PS 30 11 541 in Fig. 1 rechts von der strichpunktierten markierten Vertikal-Schnitt linie dargestellt ist. Auch ein Anordnung nach der älteren Patentanmeldung P 34 07 309.4-32 ist hierzu geeignet. Sie ist als Einzelachs-System, wenn im mehrachsigen Fahrzeug für jede Achse einmal vorhanden, ebenfalls durch die erfindungs gemäße Anordnung in einfacher Weise mit dem zusätzlichen Drehzahlvergleich zwischen allen Achsen ergänzbar.

Die Drehzahldifferenzen der Achsen untereinander sind so nicht erfaßt. Sie werden indirekt dadurch wirksam gemacht, daß die Integratoren 1 a bis 1 d zusätzlich auf das Minimum aller Achsen untereinander (beim Bremsen sinngemäß auf das Maximum) zurückgeführt werden. Hierzu wird das Minimum der Achsdrehzahlen n ₁ bis n ₄ in einen Minimalwertbildner 3 ge bildet. Um nun die Raddurchmesserunterschiede zu unter drücken, wird das Minimum um einen Wert entsprechend dem größten zugelassenen Durchmesserunterschied heraufgesetzt (beim Bremsen das Maximum herabgesetzt). Exakter: der Mini malwert wird in einem Multiplikator 4 mit einem Faktor etwas über 1 (z. B. 1,06) multipliziert und in einem Addierglied 5 noch eine Konstante K zuaddiert. Der so heraufgesetzte Mini malwert speist weitere Minimalwertstufen 6 a bis 6 d zusammen mit den zugeordneten Achsdrehzahlen n ₁ bis n ₄. Der hierbei gebildete Kleinstwert (beim Bremsen Größtwert) wird jeweils an einen Komparator 8 a (bis 8 d) geführt, wo ein Vergleich mit der zugeordneten Pseudolaufachsendrehzahl n _p 2 ₁ (bis n _p 2 ₄) erfolgt. Das Ergebnis setzt über eine Sperrdiode 9 a (bis 9 d) und die Rückführung auf den Eingang des Integrators 1 a (bis 4 a) über die Summierstelle 10 a (bis 10 d) den Integrator 1 a (bis 1 d) zurück, wenn ⁿ pl ₁ (bis ⁿ pl ₄) größer als der in der Minimalwertstufe 6 a (bis 6 d) festgestellte Wert ist. Beim Bremsen ist die Polung der Sperrdiode 9 a (bis 9 d) umgekehrt.

Im Fahrbetrieb wird jeder Integrator also stets auf eine eigene Drehzahl zurückgeführt, die dem Minimalwert zwischen der eigenen zugehörigen Achsendrehzahl und einer um die Rad durchmesserunterschiede heraufgesetzten Minimaldrehzahl aller Achsen entspricht.

Solange die Drehzahlen n ₁ bis n ₄ bei schlupffreiem Betrieb völlig gleich sind - auch die Raddurchmesser sollen völlig gleich sein - wird z. B. der Integrator 1 a im Fahrbetrieb über die Minimalwertstufe 6 a und den Komparator 8 a auf seiner eigenen zugeordneten Drehzahl zurückgehalten, die auch den Drehzahlen der anderen Achsen entspricht.

Läuft z. B. die eine Achse etwas schneller, weil der Raddurch messer etwas kleiner ist oder Mikroschlupf erfolgt und das zulässige Toleranzfeld wird dabei nicht überschritten, dann liegt der Minimalwert n _min der anderen Achsen zwar niedriger als n ₁, aber der erweiterte Minimalwert (Fig. 2, Kurve n _min · f + k) ist noch höher als n ₁, so daß über die Minimalwert stufe 6 a weiterhin n ₁ durchgelassen wird. Der Integrator orientiert sich nunmehr an einem etwas erhöhten n ₁-Wert. Der Integrator 1 a kann damit ungehindert etwas höher laufen und auch der Vergleich im Drehzahlvergleicher 2 a bringt noch keine Differenz zur Zugkraftreduzierung. Auf diese Weise bleibt jeder Integrator mit seiner Achse verbunden.

Trotzdem wird er von den anderen Achsen mitüberwacht. Schleudert z. B. die Achse 1, d. h. n ₁ geht in die Höhe und der eigene Integrator kann das nicht mehr abfangen, dann kann n ₁ nur bis zum erweiterten Minimalwert steigen und es wird auf diesen Wert zurückgesetzt. Das erfolgt, weil dann der erweiterte n _min-Wert kleiner als n ₁ wird. Über die Mini malwertstufe 6 a wird der Integrator auf eine Drehzahl bzw. Geschwindigkeitsspannung n ₁ · f (+k) zurückgeholt. Der Dreh zahlvergleicher 2 a stellt eine Differenz fest und über die Auswerteschaltung 7 wird die Zugkraft zurückgenommen. n ₁ fällt wieder. Auf diese Weise bekommt man wieder einen Ver gleich der Achsen, bei der aber die Raddurchmesserunter schiede in einem Toleranzfeld eliminiert sind. Andererseits gewährt der Vergleich auch einen unabhängig verschieden großen Schlupf der einzelnen Achsen, solange das Toleranz feld nicht überschritten wird, was für maximale Haftwert ausnutzung besonders bei Lokomotiven wichtig sein kann. Jeder Integrator kann genau auf kleinste Abweichungen orien tiert werden.

Durch die Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe voll gelöst. Es wird eine bessere Haftwertausnutzung, ohne be sonderen Aufwand treiben zu müssen, erreicht. Schwellwert stufen mit ihren Ungenauigkeiten können entfallen, ebenso wie eine besondere Allachsschlupferfassung. Raddurchmesser unterschiede sind nicht mehr relevant.

Claims

1. Anordnung zur Erfassung des Schleuderns oder Gleitens der Räder von laufachsenlosen Schienentriebfahrzeugen, bei der den Raddrehzahlen aller Achsen zugeordnete Pro portionalspannungen mit einer von einem Integrator als Pseudolaufachse gegebenen Referenzdrehzahl bzw. -spannung verglichen und die in Drehzahlvergleichern auftretenden Differenzen zur Reduzierung der Antriebs- bzw. Brems kräften an den betreffenden Achsen ausgewertet werden, wobei zur Bildung der Referenzspannung der Integrator Signale entsprechend der das Triebfahrzeug beschleuni genden bzw. verzögernden Kräfte sowie von Raddrehzahlen abgeleitete Orientierungsspannungen erhält, dadurch ge kennzeichnet, daß

a) jeder Radachse ein eigener Integrator (z. B. 1 a) zuge ordnet ist, dessen Ausgangsspannung mit einer der zu gehörigen Achsdrehzahl (z. B. n ₁) entsprechenden Spannung verglichen wird,
b) ein zusätzlicher Vergleich aller Achsdrehzahlen (n ₁ bis n ₄) untereinander erfolgt mit Minimumbildung über einen Minimalwertbildener (3) beim Fahren bzw. Maximumbildung bei Bremsen),
c) dieser gebildete Minimalwert um einen die zulässigen Raddurchmesserunterschiede berücksichtigenden Wert erhöht (beim Bremsen erniedrigt) wird und als Bezugs größe für alle Integratoren (1 a bis 1 d) dient,
d) und daß die einzelnen Integratoren (1 a bis 1 d) mittels Minimalwertstufen (6 a bis 6 d) auf Minimal werte (beim Bremsen Maximalwerte) zwischen dieser ge meinsamen Bezugsgröße und der Drehzahl ihrer zuge hörigen Achse zurückgesetzt werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den zulässigen Raddurchmesserunterschied berücksich tigende Erhöhungswert sich aus einem Multiplikations faktor f und einer Additionskonstanten k zusammensetzt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor f in der Größenordnung um 1,06 und die Konstante k um 0,5-1,0 km/h Radschlupf gewählt werden.