DE3531653A1 - Drive and brake device for rail vehicles - Google Patents
Drive and brake device for rail vehiclesInfo
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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- B60L3/10—Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
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- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
- B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
- B60T8/1701—Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles
- B60T8/1705—Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles for rail vehicles
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebs- und Bremsregelung für Radfahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit angetriebenen und oder gebremsten Rädern oder Radsätzen, die mit schnell verstellbaren Antriebs- oder Bremseinrichtungen ausgestattet sind oder damit ausgerüstet werden können.The invention relates to a drive and brake control for wheeled vehicles, in particular for rail vehicles, with driven and or braked wheels or wheel sets, those with quickly adjustable drive or Brake devices are equipped or equipped with it can be.
Antriebs- und Bremsregelungen, vor allem letztere, sind
seit Jahrzehnten als Gleitschutzregler in Schienenfahrzeugen
im Gebrauch oder werden in jüngerer Zeit als Antiblockiersysteme
(ABS) in Kraftfahrzeugen angewendet.
Seltener sind geregelte Antriebe.
Die meisten bekannten Regelungen verwenden als Regelgröße
die Änderung der Raddrehzahl. Kraftschlußeinbrüche im
Rad/Fahrbahn-Kontakt erlauben dem aufgeprägten Drehmoment,
die Raddrehzahl mehr oder weniger schnell zu ändern.
Diese Drehzahländerung des Rades wird gemessen und
dem Regler zwecks geeigneter Anpassung des Drehmomentes
zugeführt. Die Bremsregelung muß bei Kraftschlußeinbrüchen
das anstehende Bremsmoment verringern; beim
angetriebenen Rad muß das Antriebsmoment ebenfalls zurückgenommen
werden, damit ein Drehschleudern des Rades
verhindert wird.Drive and brake controls, especially the latter, have been in use as anti-skid controllers in rail vehicles for decades or have recently been used as anti-lock braking systems (ABS) in motor vehicles. Controlled drives are less common.
Most known regulations use the change in the wheel speed as the controlled variable. Losses of adhesion in the wheel / road contact allow the impressed torque to change the wheel speed more or less quickly. This change in speed of the wheel is measured and fed to the controller for a suitable adjustment of the torque. The brake control must reduce the braking torque in the event of a loss of traction; when the wheel is driven, the drive torque must also be reduced to prevent the wheel from spinning.
Raddrehzahländerungen treten erst auf, wenn die träge Masse des Rades ihre Bewegungsenergie geändert hat, d. h. dem Rad durch den Antrieb Energie zugeführt oder über die Bremse Energie entzogen wurden. Zur Wiederherstellung des ursprünglichen oder eines neuen, nahe der ursprünglichen Raddrehzahl gelegenen Betriebszustandes muß die gesamte oder ein erheblicher Teil der für die gemessene Winkelbeschleunigung investierten Energie wieder kompensiert werden.Wheel speed changes only occur when the sluggish Mass of the wheel has changed their kinetic energy, d. H. supplied energy to the wheel by the drive or via the brake energy was withdrawn. To restore the original or a new one, close to the original one Operating speed must be at the wheel speed all or a significant portion of those measured Angular acceleration reinvested energy be compensated.
Die beschriebenen Vorgänge erfordern Zeit, während der das Rad nicht die für die bestmögliche Kraftschlußausnutzung erforderliche Radumfangsgeschwindigkeit hat. Die Folge sind verminderte Antriebs- und Bremsqualität.The operations described take time during which the wheel is not the one for the best possible adhesion utilization has the required wheel circumferential speed. The The result is reduced drive and braking quality.
Die bisherigen Regelungen sollen außerdem derart verbessert werden, daß einerseits eine möglichst gute Ausnutzung des zwischen Rad und Fahrbahn gerade vorhandenen Kraftschlusses und damit die Erzeugung möglichst hoher Antriebs- oder Bremskräfte ermöglicht oder daß andererseits bei örtlich und zeitlich wechselnden Kraftschlußverhältnissen eine gleichbleibende Zugkraft und eine verlustleistungsarme und verschleißreduzierende Längskrafterzeugung zwecks Materialschonung von Rad und Fahrbahn gestattet wird. Dazu muß sichergestellt sein, daß der Schlupf zwischen Rad und Fahrbahn die unbedingt erforderliche Mindestgröße möglichst selten überschreitet.The previous regulations should also be improved in this way be that on the one hand the best possible utilization between the wheel and the road Grip and thus the generation as high as possible Allows driving or braking forces or that on the other hand in the event of a change in the engagement situation at different times and locations constant traction and one Low power loss and wear-reducing longitudinal force generation to protect the material of the bike and road surface is allowed. To do this, it must be ensured that the slip between the wheel and the road is absolutely necessary Minimum size rarely exceeds.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Signal für die Kraftschlußänderung im Rad/Fahrbahn-Kontakt zu finden, welches nicht auf der Drehzahländerung des Rades aufbaut. The invention has for its object a signal for to find the change of adhesion in the wheel / road contact, which is not due to the speed change of the wheel builds up.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung größtmöglicher Längskräfte im Rad/Schiene- Kontakt bei durch Witterungseinflüsse oder dergleichen wechselndem Kraftschluß zwischen Rad und Schiene das wirksame Antriebs- oder Bremsmoment in Abhängigkeit von der Achslagerlängskraft geändert wird, bevor eine Drehzahländerung eintritt.This object is achieved in that to generate the greatest possible longitudinal forces in the wheel / rail Contact with the weather or the like alternating adhesion between wheel and rail the effective drive or braking torque depending of the axle bearing longitudinal force is changed before one Speed change occurs.
Die Erfindung wird in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben.The invention is described in connection with FIGS. 1 to 3.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der mechanischen Zusammenhänge; Figure 1 is a schematic diagram to explain the mechanical relationships.
Fig. 2 die Früherkennung der Störung Δ F x im Regelkreis und Fig. 2 shows the early detection of the fault Δ F x in the control loop and
Fig. 3 ein schematisches Ausführungsbeispiel für die Erfassung der Achslagerlängskraft. Fig. 3 shows a schematic embodiment for the detection of the axle bearing longitudinal force.
Am Rad, welches mit einer Längskraftschlußkraft im Radaufstandspunkt beaufschlagt wird, ist das mechanische Gleichgewicht der Längskräfte nur vorhanden, wenn eine gleich große, aber entgegengerichtete Kraft irgendwo wirkt. Dies ist die als Zugkraft- oder Bremskraft an der Lagerung des Rades auftretende Lagerlängskraft. Änderungen der Lagerkraftschlußkraft sind augenblicklich, unmittelbar in der Änderung der Lagerlängskraft wiederzufinden. Die Reaktion ist ohne jeden Zeitverzug schlagartig vorhanden und als Meßwert in der Radlagerung direkt abgreifbar.On the wheel, which with a longitudinal force at the wheel contact point is applied is mechanical Equilibrium of the longitudinal forces only exists if one equally large but opposite force somewhere works. This is the traction or braking force on the Bearing of the wheel occurring bearing longitudinal force. Changes the bearing force is instantaneous, immediate in the change in the longitudinal bearing force. The reaction is instantaneous without any delay available and as a measured value in the wheel bearing directly tapped.
Die an sich einfachen mechanischen Zusammenhänge sind in
Fig. 1 als Prinzipskizze dargestellt. Es bedeuten im
Beispiel:
M y - das dem Rad aufgeprägte Antriebsmoment
F x - die im Radaufstandspunkt wirksame
Längskraftschlußkraft
A x - die Lagerlängskraft an der Lagerung des Rades
r - der Halbmesser des Rades
R y - das polare Massenträgheitsmoment des Rades um die
y-Achse
u - die Radumfangsgeschwindigkeit
ω - die Winkelgeschwindigkeit des Rades
v - die Translationsgeschwindigkeit des Rades
- Längsbeschleunigung des Rades
- die zeitliche Änderung der
Ramdumfangsgeschwindigkeit
- Winkelbeschleunigung des RadesThe simple mechanical relationships are in
Fig. 1 shown as a schematic diagram. It mean in
Example:
M y - The drive torque impressed on the wheel
F x - The effective at the wheel contact point
Longitudinal force
A x - The longitudinal bearing force on the bearing of the wheel
r - the radius of the wheel
R y - The polar moment of inertia of the wheel around the
y-Axis
u - the circumferential wheel speed
ω - the angular speed of the wheel
v - The translation speed of the wheel
- longitudinal acceleration of the wheel
- the change over time
Ramd circumferential speed
- angular acceleration of the wheel
Für die Drehung des Rades gilt nach den Gesetzen der Mechanik der MomentensatzAccording to the laws, the rotation of the wheel applies Mechanics of the moment set
R y = M y - F x · r R y = M y - F x · r
daraus folgt bzw. it follows respectively.
Die Winkelgeschwindigkeit ändert sich meßbar von ω 0 auf ω 1 nur in der Zeit T. In dieser Zeit erhöht sich die Bewegungsenergie des Rades um The angular velocity measurably changes from ω 0 to ω 1 only in time T. During this time, the kinetic energy of the wheel increases
Gleichfalls nach den Gesetzen der Mechanik gilt für die Längsbewegung des Rades der SchwerpunktsatzLikewise according to the laws of mechanics applies to the Longitudinal movement of the wheel the center of gravity
m = F x - A x m = F x - A x
daraus folgtit follows
F x = A x + m F x = A x + m
F x ist direkt proportional der Achslagerlängskraft A x korrigiert mit den Trägheitskräften m des Rades in Längsrichtung. F x is directly proportional to the longitudinal axis force A x corrected with the inertial forces m of the wheel in the longitudinal direction.
Fig. 2 zeigt die Früherkennung der Störung Δ F x im Regelkreis, bestehend aus Regelstrecke und Regler. Die Längskraftschlußschwankung Δ F x wird im Prozeß sofort erkannt und vom Regler in eine Verstellung des Antriebsmomentes M y umgesetzt, bevor sich die Störung Δ F x auf die Raddrehzahl und damit die Radumfangsgeschwindigkeit u auswirkt. Fig. 2 shows the early detection of the fault Δ F x in the control loop, consisting of the controlled system and controller. The axial traction fluctuation Δ F x is immediately recognized in the process and converted by the controller into an adjustment of the drive torque M y before the disturbance Δ F x affects the wheel speed and thus the circumferential wheel speed u .
Fig. 3 gibt ein Ausführungsbeispiel für die Erfassung der Achslagerlängskraft A x und der evtl. erforderlichen Längsbeschleunigung des Rades wieder. Der zur Führung des Rades 1, das sich auf der Schiene 9 befindet, dienende Längslenker 2 ist am nicht näher dargestellten Wagenkasten 8 befestigt und mit einem Kraftschlußaufnehmer 3 bestückt, welche die Achslagerlängskraft messen. Am Radlagergehäuse 4 ist ein Beschleunigungsaufnehmer 5 angebracht. Er mißt die Längsbeschleunigung . Beide Signale werden über elektrische Leitungen 6 dem Regler 7 zugeführt. Über die Ausgangsleitung 10 werden Signale zur Beeinflußung des Antriebs- oder Bremsmomentes bzw. der Raddrehzahl übertragen. Fig. 3 gives an exemplary embodiment for the detection the axle bearing longitudinal forceA x and any necessary Longitudinal acceleration of the wheel again. The one for leadership of the wheel1that is on the rail9 located, serving Trailing link2nd is not shown in detail Car body8th attached and with a force transducer3rd equipped, which measure the axle bearing longitudinal force. On the wheel bearing housing 4th is an accelerometer5 appropriate. It measures the longitudinal acceleration . Both signals are about electrical wires6 the controller7 fed. Via the output line10th become signals for Influencing the drive or braking torque or Transfer wheel speed.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853531653 DE3531653A1 (en) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | Drive and brake device for rail vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19853531653 DE3531653A1 (en) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | Drive and brake device for rail vehicles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3531653A1 true DE3531653A1 (en) | 1987-03-12 |
Family
ID=6280165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853531653 Ceased DE3531653A1 (en) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | Drive and brake device for rail vehicles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3531653A1 (en) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
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8131 | Rejection |