DE3837908A1 - Verfahren und anordnung zur regelung der antriebs- und/oder bremskraft der fahrmotoren eines laufachsenlosen triebfahrzeuges an der kraftschlussgrenze der raeder - Google Patents
Verfahren und anordnung zur regelung der antriebs- und/oder bremskraft der fahrmotoren eines laufachsenlosen triebfahrzeuges an der kraftschlussgrenze der raederInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zur Regelung
der Antriebs- und/oder Bremskraft der Fahrmotoren eines laufachsen
losen Triebfahrzeuges an der Kraftschlußgrenze der Räder, wie es im
Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definiert ist.
Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der DE-PS 34 07 309 bekannt.
Bei diesem Verfahren ist eine recht genaue Einstellung der Betriebs
parameter erforderlich, um die Abweichungen vom Kraftschlußmaximum in
Grenzen zu halten. Insbesondere ist es schwierig, die Parameter zur Er
zielung optimalen Verhaltens an die unterschiedlichen Betriebszustände
anzupassen.
Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren dahingehend zu
verbessern und toleranter zu machen und einen möglichst eng um das Kraft
schlußmaximum pendelnden Verlauf des Radschlupfes in allen Betriebszu
ständen zu erreichen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung und ganz allgemein anwendbar ge
mäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar, wobei der An
spruch 2 sich auf eine spezielle Ausgestaltung mit einem Integrator als
Pseudolaufachse bezieht, wie sie auch der DE-PS 34 07 309 zugrundeliegt.
Für eine derartige Anordnung wird das Verfahren gemäß den kennzeichnen
den Merkmalen des Anspruches 2 weitergebildet. Weitere vorteilhafte Aus
gestaltungen sind den Unteransprüchen 3 bis 6 entnehmbar.
Die Erfindung kann bei allen Fahrmotoren angewendet werden, deren Mo
toren drehmoment- oder stromgeregelt betrieben werden. Voraussetzung
ist hierzu, daß die Motorregelung reaktionsschnell ist, so daß die bei
Drehmomentänderungen auftretenden Verzögerungszeiten genügend kurz ge
genüber den Zeitabläufen bei Schleuderansätzen bleiben.
An Hand eines schematischen Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im
Nachstehenden näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild für die Regelung einer Treibachse
mit wechselrichtergespeistem Drehstrom-Fahrmotor,
Fig. 2 Zugkraftverläufe über dem Radschlupf.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Wechselrichter bezeichnet, der einen Drehstrom
fahrmotor 2 speist. Die Achsdrehzahl wird z.B. von einer Tachometerma
schine 3 (oder einem Drehimpulsgeber mit Auswerter) erfaßt. An einen
Eingang 4 ist der in der Antriebsregelung aus dem Drehmomentsollwert ab
geleitete Sollwert für die Schlupffrequenz f S soll des Motors gelegt.
Bei 5 liegt an Stelle der echt gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit über
Grund jetzt eine Pseudo-Laufachsdrehzahl an, die an der Subtraktions
stelle 6 mit der gemessenen Achsdrehzahl aus der Tachometermaschine 3
verglichen wird. Die in der Subtraktionsstelle 6 ermittelte Drehzahl
differenz wird in einem Multiplizierer 7 mit einem geeigneten, bei 8
eingegebenen konstanten oder von Geschwindigkeit und/oder Zugkraft ab
hängigen Faktor bewertet.
Der erhaltene Wert wird in einer Subtraktionsstelle 9
vom Sollwert der Motorschlupffrequenz f S soll abgezogen. In einem Summie
rer 10 wird als Summe aus Rotationsfrequenz f rot und gewünschter Motor
schlupffrequenz die Wechselrichterfrequenz als Ständerfrequenz des Fahr
motors 2 gebildet.
Bei 11 wird der Wert der erwarteten Beschleunigung bzw. Verzögerung zu
geführt, abgeleitet aus der Zug- bzw. Bremskraft und der Fahrzeugmasse.
In Lokomotiven ist hierfür die Anhängelast zu berücksichtigen, was mit
einer automatischen Adaptierung erfolgen kann. Dieser Wert wird in einem
Integrator 13 zu einem Drehzahlwert einer Pseudo-Laufachse integriert.
Der Integrator 13 ist so dimensioniert, daß er um einen kleinen Tole
ranzbereich schneller integriert, als es der Fahrzeugbeschleunigung ent
spricht, so daß die Pseudo-Laufachsdrehzahl der Fahrzeug-Istgeschwin
digkeit langsam vorauslaufen würde. Der Intgrator 13 erhält deshalb
eine zusätzliche Rückführung über einen Komparator 14, die Schaltstellen
15 und 16, sowie die Einweg-Gleichrichter 17, 18 oder andere, je
weils nur Signale einer Polarität durchlassende Anordnungen , sowie eine
Additionsstelle 12. Im Komparator 14 wird der Integratorausgang, d. h.
die Pseudo-Laufachsdrehzahl mit der Drehzahl der wirklichen Achse ver
glichen. Positive Differenz (d. h. die Pseudo-Laufachse läuft schneller)
wird nur im Betriebszustand "Fahren" (15 geschlossen) über 17 an den
Integrator 13 gegeben und steuert dann die Pseudo-Laufachse herunter,
bis diese mit der Drehzahl der wirklichen Achse übereinstimmt. Negative
Differenz (d. h. Pseudo-Laufachse läuft langsamer) wird nur im Zustand
"Bremsen" (16 geschlossen) über 18 an den Integrator 13 gegeben und
steuert dann die Pseudo-Laufachse aufwärts, bis Übereinstimmung mit der
wirklichen Achse vorliegt. Hierdurch wird der Integratorausgang, solange
die wirkliche Achse rollt, nicht mehr beschleunigt oder verzögert als
das Fahrzeug. Die Drehzahlwerte stimmen überein, und an der Subtrak
tionsstelle 6 treten keine Drehzahldifferenzen auf.
Bei auftretendem Radschlupf wird im Zustand " Fahren" letztlich die Achse
stärker beschleunigt als das Fahrzeug. Der Integrator 13 kann jetzt
nicht über die Rückführung mitgenommen werden, weil bei 17 ein Signal
dieser Polarität nicht durchgelassen wird. Es entsteht an der Subtrak
tionsstelle 6 eine Drehzahldifferenz, wie zwischen Treibachse und einer
echten Laufachse. Beim Bremsen kehrt sich die Polarität der Differenz um,
wodurch das Rückführungssignal über 16, 18 geleitet wird. Das an der
Subtraktionsstelle 6 auftretende Drehzahldifferenzsignal steuert dann,
wie zu den Bezugszeichen 1 bis 10 beschrieben, das Drehmoment des
Fahrmotors.
Jetzt hat die Pseudo-Laufachsdrehzahl bereits einen Wert erreicht, der
nicht mehr die Geschwindigkeit über Grund, sondern der einer sich be
reits mit einem Schlupf auf der Schiene drehenden Achse entspricht, wie
er zur Übertragung der maximal möglichen Zugkraft notwendig ist. Während
der Entstehung dieses Schlupfes, d. h. vom reinen Rollen der Treibachse an
wird diese bereits kaum meßbar stärker beschleunigt als das Fahrzeug.
Der Integrator 13 kann jedoch bis dahin noch der Achsdrehzahl folgen.
Eine stärkere Beschleunigung der Treibachse setzt erst dann ein, wenn
diese den Schlupf des maximalen Reibwertes überschritten hat.
Ohne weitere Maßnahmen würde nun der Pseudo-Laufachsintegrator 13 frei
weiterlaufen, wobei die Pseudo-Laufachse allmählich gegenüber dem Fahr
zeug immer schneller wird. Die Treibachse würde ebenfalls immer größeren
Schlupf annehmen und schließlich ins Schleudern geraten.
Dies zu verhindern ist die Regelung so ausgelegt, daß der Radsatz oder
die Radsatzgruppe durch Reduzierung der Antriebskraft (oder Bremskraft
beim Bremsen) über das Kraftschlußmaximum hinweg wieder in den stabilen
Schlupfbereich zurückgeführt wird. Hierbei bilden 19, 20 und 21 eine
Umpolvorrichtung, die im Bremsbetrieb die Polarität des Drehzahldiffe
renzsignals tauscht. Mit 22 ist eine Differenziervorrichtung bezeichnet,
die die erste zeitliche Ableitung des Drehzahldifferenzsignals bildet.
Mit 40 ist ein Verzögerungsglied 1. Ordnung bezeichnet, das den Anstieg
des Ausgangssignals von 22 etwas verflacht. Der Ausgang des Verzögerungs
gliedes 40 ist des weiteren über einen elektronisch betätigten Schalter
41 mit Ruhekontakt auf eine Grenzwertstufe 43 geführt, die ein bi
näres Signal auf ein ODER-Gatter 44 ausgibt. Eine Rückführung führt auf
ein Zeitglied 42, das nach Erreichen einer Ansprechverzögerung den
Schalter 41 öffnet und nach Ablauf einer weiteren Verzögerungszeit diesen
wieder schließt. Damit werden unerwünscht lange Signale ausgeschlossen,
im Sinne einer Prozeßüberwachung. Das ODER-Gatter 44 geht auf einen
Schalter 31 und über einen Invertierer 45 auf den Reset-Eingang eines
Zeitgliedes 46 mit Ausschaltverzögerung, das vom Ausgang der Grenzwert
stufe 43 gesetzt worden ist. Das Zeitglied 46 stößt ein weiteres Zeit
glied 47 an, das eine Einschaltverzögerung aufweist. Über Zeitglied 47
wird ein weiterer Schalter 48 betätigt, der den Ausgang einer Maximal
wertauswahlstufe 51 an einen Schmitt-Trigger 52 legt und diesen aus
löst, wodurch über einen Steuerschalter 53 ein weiteres Signal auf ODER-
Gatter 44 gelangen kann. Die Maximalwertauswahlstufe 51 erhält von der
Differenziervorrichtung 22 und einem nachgeschalteten Invertierer 49
einerseits ein direktes Eingangssignal und andererseits ein über ein
3. Differenzierglied 50 zusätzlich differnziertes Eingangssignal. Die
Maximalwertauswahlstufe 51 läßt dabei nur das Signal mit dem größeren
Wert von beiden durch. Der Steuerschalter 53, über den das Signal von
Schmitt-Trigger 52 auf das ODER-Gatter 44 gelangen kann, wird von
einer Auslösestufe betätigt, die aus den Elementen 54, 55, 56, 57, 58
besteht, wobei die gemessene Achsdrehzahl f rot und das gemessene Motor
drehmoment Md ist Verwendung finden.
Die Achsdrehzahl f rot wird in einem 2. Differenzierglied 54 differen
ziert und als Achsbeschleunigung a Radsatz über Schalter (direkt beim
Fahren bzw. invertiert beim Bremsen) einem Summationspunkt 55 zugeführt,
an dem auch das gemessene Motordrehmoment Md ist anliegt. Der Ausgang
von Summationspunkt 55 ist die berechnete Zugkraft, die das Rad im selben
Zeitpunkt auf die Schiene überträgt. Bei einem Schleudern ergibt
sich eine Kraftverteilung, bei der nur ein Teil der Zugkraft noch auf
die Schiene übertragen wird und der überschüssige Teil die rotierende
Radmasse beschleunigt. Umgekehrt wird bei einem Verzögern des Radsatzes
die kinetische Energie wieder frei für Zugkraftübertragung und
addiert sich zum Motordrehmoment. D. h. man muß - wenn man die reale,
auf die Schiene übertragene Zugkraft ermitteln will - die kinetische
Energie des Radsatzes berücksichtigen. Dies geschieht, indem man im
Summationspunkt 55 zur gemessenen Motorzugkraft (Md ist) die (ebenfalls
gemessene) Radsatzbeschleunigung, mit der Radsatzmasse entsprechend
bewertet, hinzuaddiert (beim Fahren negativ, beim Bremsen positiv, wie
in 54, 59, 55 dargestellt).
Der so ermittelte Zugkraftwert wird in einem 1. Differenzierglied 56
differenziert und über ein Negationsglied 57 einem Schwellwertschalter
58 zugeführt, der den bewußten Steuerschalter 53 steuert. Nur bei
negativem Ausgang des 1. Differenziergliedes 56, d. h. bei abnehmen
der übertragener Zugkraft, spricht der Schwellwertschalter 58 an, wo
durch das ODER-Gatter 44 über den b-Eingang kein weiteres Eingangssignal
erhält und - wenn am a-Eingang zu diesem Zeitpunkt ebenfalls kein
Eingangssignal ansteht - kein Ausgangssignal mehr abgibt. Dadurch
wird das 1. Zeitglied 46 über den Reset-Eingang zurückgesetzt. Es
wird erst wieder eingeschaltet, wenn eine Beschleunigung oder Verzö
gerung die Grenzwertstufe 43 auslöst und über das ODER-Gatter 44 den
Schalter 31 zur Beeinflussung des Pseudo-Laufachsintegrators 13 be
tätigt, d. h. ein neuer Schleuderansatz beginnt.
Die Anordnung wirkt wie folgt:
Wenn am Differenzbildner 6 eine Drehzahldifferenz erscheint, haben die Räder, wie vorstehend beschrieben, den Schlupf auf den Schienen überschritten, der die größte Kraftübertragung ermöglicht. Sie laufen in den instabilen Schlupfbereich ein, d. h. mit noch größer werdendem Schlupf wird der Haftwert wieder kleiner. Der jetzt größer werdende Drehmomentüberschuß beschleunigt die im Vergleich zur Fahrzeugmasse nur kleine rotierende Masse des Radsatzes mit Fahrmotor relativ schnell. Der Anstieg der Drehzahldifferenz wird im Differenzierer 22 erfaßt und bringt über das Verzögerungsglied 40 (zur Ausfilterung kurzzeitiger Störungen), und den Schalter 41 die Grenzwertstufe 43 zum Ansprechen. Deren Ausgangssignal bestätigt über das ODER-Gatter 44 den Schalter 31, wo durch ein aus dem erwarteten Beschleunigungswert 11 und einer dazu addierten Konstanten (bei 33) gebildetes und im Invertierer 34 inver tiertes Signal über die Zeitstufe 32 und das Additionsglied 12 am Ein gang des Integrators 13 wirksam wird. Die Zeitstufe 32 läßt einen Teil des Signals sofort passieren, den Rest mit einer Verzögerung erster Ordnung bis zur vollen Höhe ansteigen. Eine Abfallverzögerung für das Signal enthält Zeitstufe 32 nicht, wie symbolisch angedeutet.
Wenn am Differenzbildner 6 eine Drehzahldifferenz erscheint, haben die Räder, wie vorstehend beschrieben, den Schlupf auf den Schienen überschritten, der die größte Kraftübertragung ermöglicht. Sie laufen in den instabilen Schlupfbereich ein, d. h. mit noch größer werdendem Schlupf wird der Haftwert wieder kleiner. Der jetzt größer werdende Drehmomentüberschuß beschleunigt die im Vergleich zur Fahrzeugmasse nur kleine rotierende Masse des Radsatzes mit Fahrmotor relativ schnell. Der Anstieg der Drehzahldifferenz wird im Differenzierer 22 erfaßt und bringt über das Verzögerungsglied 40 (zur Ausfilterung kurzzeitiger Störungen), und den Schalter 41 die Grenzwertstufe 43 zum Ansprechen. Deren Ausgangssignal bestätigt über das ODER-Gatter 44 den Schalter 31, wo durch ein aus dem erwarteten Beschleunigungswert 11 und einer dazu addierten Konstanten (bei 33) gebildetes und im Invertierer 34 inver tiertes Signal über die Zeitstufe 32 und das Additionsglied 12 am Ein gang des Integrators 13 wirksam wird. Die Zeitstufe 32 läßt einen Teil des Signals sofort passieren, den Rest mit einer Verzögerung erster Ordnung bis zur vollen Höhe ansteigen. Eine Abfallverzögerung für das Signal enthält Zeitstufe 32 nicht, wie symbolisch angedeutet.
Der Integrator 13 wird dadurch langsamer und beginnt, sobald das Zu
satzsignal das direkte Signal übersteigt, in umgekehrter Richtung zu
integrieren. Die Psuedo-Laufachsdrehzahl wird damit kleiner. Hierdurch
steigt zwar die Drehzahldifferenz an der Subtraktionsstelle 6 zunächst
noch schneller an, gleichzeitig wird jedoch mit dem größeren Drehzahl
differenzsignal auch das Drehmoment des Fahrmotors stärker reduziert.
Die weitere Beschleunigung des Radsatzes hört dadurch auf, der Rad
satz beginnt sich wieder zu "fangen", d. h. in den stabilen Schlupfbe
reich zurückzulaufen. Da sich hierbei die Radsatzdrehzahl wieder der
Pseudo-Laufachsdrehzahl nähert, wird auch das Drehzahldifferenzsignal
an der Subtraktionsstelle 6 wieder kleiner. Die Abwärtssteuerung des
Integrators 13 über den Schalter 31 muß jedoch noch so lange aufrecht
erhalten werden, bis der Radsatz wieder den stabilen Schlupfbereich
erreicht hat, d. h. über das Haftwert-Maximum der Haftwert/Schlupfkurve
zurückgelaufen ist. Anderenfalls würde das System im instabilen Be
reich verbleiben und schließlich doch ins Schleudern geraten.
Diesem Zweck dient der Schmitt-Trigger 52, der durch den Invertierer
49 für negatives , also Verringerung des Drehzahldifferenz
signals empfindlich ist und sein Signal ebenfalls an das ODER-Gatter 44
abgibt. Er wird nach Ansprechen der Grenzwertstufe 43 nach Ablauf des
2. Zeitgliedes 47 und weiteren Schalter 48 wirksam. Über das 3. Diffe
renzierglied 50 erhält der Schmitt-Trigger 52 mittels der Maximalwert
auswahlstufe 51 ein zusätzliches voreilendes Signal, wodurch er schon
ansprechen kann, bevor die Grenzwertstufe 43 wieder zurückgefallen ist.
Hierdurch wird eine Lücke im Ausgangssignal des ODER-Gatters 44 beim
Nulldurchgang des -Signals vermieden. Dies könnte auch - alter
nativ - durch eine zusätzliche Abfallverzögerung der Grenzwertstufe 43
bei Wegfall der Elemente 50 und 51 erreicht werden. Durch die Verzöge
rungszeit des 2. Zeitgliedes 47 kann der Schmitt-Trigger 52 erst an
sprechen, wenn die Grenzwertstufe 43 um diese Mindestzeit eingeschaltet
hatte; dadurch bleiben kurzzeitige Störungen, die keine wirklichen
Schleuderansätze darstellen, hier ohne weitere Wirkung. Die Rückfall
zeit des 1. Zeitgliedes 46 sorgt dafür, daß der Schmitt-Trigger 52
während einer angemessenen Dauer des negativen -Signals wirk
sam bleiben kann, wenn die Grenzwertstufe 43 schon wieder ausgeschaltet
hat.
Damit erhält der Schmitt-Trigger 52 das Zusatzsignal für den Pseudo-
Laufachs-Integrator 13 so lange aufrecht, bis das (negative) -
Signal wieder durch Null geht.
Mit der erfindungsgemäßen Zusatzanordnung aus den Elementen 54 bis 59,
die aus dem Schwellwertschalter 58 immer dann ein Signal abgibt, wenn
die auf die Schienen übertragene Zugkraft eine fallende Tendenz zeigt,
wird eine genauere Bestimmung des Zeitpunktes möglich, in dem der Rad
satz über das Kraftschlußmaximum wieder in den stabilen Schlupfbereich
einzulaufen beginnt. Genau in diesem Zeitpunkt erscheint das Signal
am Schwellwertschalter 58 und schaltet mittels des Steuerschalters 53
ein am Schmitt-Trigger 52 noch anstehendes Signal ab, wodurch das Zu
satzsignal des Integrators 13 der Pseudo-Laufachse unterbrochen wird
und diese wieder beschleunigen kann.
An Hand der Fig. 2 sollen die Vorgänge weiter veranschaulicht werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Kraftschlußkurve H für eine übertragbare Zug
kraft F zwischen Rad und Schiene in Abhängigkeit vom Schlupf Δ n oder
Δ v. Die Wirkungsweise ist hierbei für den Fall dargestellt, daß der
Zugkraftsollwert relativ dicht über der Kraftschlußgrenze liegt. Mit
bis sind nacheinander durchlaufende Drehmoment/Drehzahlar
beitspunkte des Radsatzes bezeichnet. 101′ bis 106′ sind die entspre
chenden Punkte auf der Sollwertlinie, durch die von der Motorregelung
jeweils die Motorkennlinien 101″ bis 106″ gelegt sind. Die waagerechten
Pfeile von den Motorkennlinien (z. B. 101″) zu den zugehörigen
Arbeitspunkten (z. B. ) zeigen, wieviel das Δ n-Signal die jeweilige
Motorkennlinie über die Elemente 7, 9 und 10 nach Fig. 1 verscho
ben hat. Die Pfeillänge ist also dem Δ n-Signal proportional.
Der Vorgang sei vom Arbeitspunkt ausgehend betrachtet. Da die
Soll-Zugkraft als Rad-Umfangskraft auf der Schiene etwas höher liegt
als die nach der Kraftschlußkurve bei knapp 2 km/h Schlupf maximal
übertragbare Zugkraft, beginnt der Radsatz nach dem Maximum in den
instabilen Schlupfbereich zu laufen. Durch die größere Beschleunigung
ist bereits ein kleines Δ n entstanden; vgl. die Motorkennline 101″
ist etwas nach rechts verschoben und die Zugkraft von 101′ auf
verringert. Der verbleibende Zugkraftüberschluß von bis zur
Kraftschlußkurve H beschleunigt den Radsatz weiter, wobei nur die Rest
zugkraft bis zur Kraftschlußkurve als Zugkraft wirksam wird. Der Rad
satz beschleunigt entlang dem Kurvenstück 107, wobei der Δ n-Wert zu-
und die Zugkraft abnimmt, wie die veränderten Werte z. B. bei
zeigen. Das ansteigende Δ n-Signal bringt die Grenzwertstufe 43 in
Fig. 1 zum Ansprechen und löst damit die Umkehr des Pseudo-Laufachs-
Integrators 13 aus.
Die Pseudo-Laufachsdrehzahl wird rückläufig, dadurch wird das Δ n-Si
gnal zunächst noch größer und reduziert die Zugkraft über die Regelung
so weit, daß diese die Kraftschlußkurve H unterschreitet. Der Zugkraft
überschuß wird negativ, d. h. der Radsatz beginnt zu verzögern und wie
der dem Kraftschlußmaximum zuzustreben. Die dabei durchlaufenen Punkte
und zeigen, daß das Δ n-Signal wieder kleiner wird. Der
Radsatz nähert sich wieder der Drehzahl der Pseudo-Laufachse; er ver
langsamt sich allerdings schneller als diese bei nun wieder steigender
Zugkraft. Nach Durchlaufen des Punktes in Richtung wird
n nicht mehr kleiner. Zu diesem Zeitpunkt muß der Eingriff in die
Pseudo-Laufachse möglichst schnell gestoppt werden, d. h. der Eingriff
über die Elemente 33, 34, 31, 32, 12. geht über Null und wird
schließlich wieder positiv. Dieser Nulldurchgang wird von den Elementen
50, 51, 52 erfaßt. Der Schmitt-Trigger 52 schaltet zurück, und
die Pseudo-Laufachse beschleunigt wieder. Der Radsatz läuft mit stei
gender Zugkraft wieder auf den Punkt zu, und der Vorgang beginnt
von neuem. Auf diese Weise pendelt der Radsatz ständig um das Kraft
schlußmaximum herum, solange es vom vorgegebenen Drehmomentsollwert
überschritten wird. Es kommt nun darauf an, diesen Pendelbereich mög
lichst eng zu halten. Hierzu ist eine genaue Dosierung des Eingriffs
in den Pseudo-Laufachs-Integrator 13 notwendig. Ist der Eingriff zu
stark, wird die Pseudo-Laufachs-Drehzahl zu schnell zurückgeführt,
dann erfolgt der Nulldurchgang von erst etwas später, und
der Arbeitspunkt in Fig. 2 läuft über hinaus weiter nach links
auf der Kurve H. Die Zugkraft wird viel zu stark reduziert, ehe die
Pseudo-Laufachse wieder beschleunigen kann. Bei zu schwachem Eingriff,
also zu langsamem Zurückführen der Pseudo-Laufachse, kann der Null
durchgang schon vor dem Passieren des Maximums der Kraftschlußkurve H,
rechts vom Punkt in Fig. 2, erfolgen. Dann bleibt das System im
instabilen Schlupfbereich, und die Regelung versagt durch "schleichen
des" Durchgehen des Treibradsatzes. Diese Abstimmung war bisher kri
tisch, zumal die Kraftschlußkurve von der Oberflächenbeschaffenheit
der Schiene abhängig ist.
Durch die Erfindung werden die Abstimmungsschwierigkeiten entschärft,
indem nun der Eingriff in die Pseudo-Laufachse großzügig bemessen
werden kann. Der richtige Zeitpunkt seiner Beendigung, der nach dem
bisherigen Verfahren dann zu spät ermittelt würde, wird jetzt durch
die überlagerte Funktion, bei der in Abhängigkeit von der Radsatz
drehzahl und dem Motordrehmoment die wirkliche Zugkraft und ihre Ten
denz berechnet wird, genauer als vorher auch bei bestmöglicher Ein
stellung bestimmt. Durch die Ansteuerung des Steuerschalters 53 wird
dann das Eingriffssignal abgeschaltet.
Claims (6)
1. Verfahren zur Regelung der Antriebs- und/oder Bremskraft der
Fahrmotoren eines laufachsenlosen Triebfahrzeuges an der Kraft
schlußgrenze der Räder, bei dem für jeden angetriebenen Rad
satz oder jede angetriebene Radsatzgruppe in sich wiederholenden
Spielabläufen jeweils durch Steigerung der Antriebs- bzw. Brems
kraft der Übergang in den instabilen Schlupfbereich an Hand der
einsetzenden stärkeren Beschleunigung (Verzögerung) ermittelt,
der Radsatz oder die Radsatzgruppe dann durch Reduzierung der
Antriebs- bzw. Bremskraft wieder über das Kraftschlußmaximum
hinweg in den stabilen Schlupfbereich zurückgeführt wird und
anschließend die Antriebs- bzw. Bremskraft nach Beendigung der
Reduzierung wieder eine Steigerung erfährt, usw.,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitpunkt der Beendigung der Reduzierung der Antriebs-
bzw. Bremskraft an Hand der wieder fallenden auf die Schiene über
tragenen Zug- bzw. Bremskraft erkannt wird, wobei die real an
der Schiene wirksame Kraft aus der Antriebs- bzw. Bremskraft
oder dem Moment des Fahrmotors und der gemessenen Radsatzbe
schleunigung(-verzögerung) ermittelt wird nach der Beziehung
F Z = F Mot - m Radsatz · a Radsatz
F B = F Mot + m Radsatz · a Radsatzund daß die erste zeitliche Ableitung der Antriebs- bzw. Brems kraft zur Signalauflösung für den Reduzierungsstopp Verwendung findet.
F B = F Mot + m Radsatz · a Radsatzund daß die erste zeitliche Ableitung der Antriebs- bzw. Brems kraft zur Signalauflösung für den Reduzierungsstopp Verwendung findet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 für eine Anordnung mit einem Integrator
als Pseudolaufachse, bei der jeweils die Differenz der Ausgangs
größe des Integrators und der Drehzahl einer zugeordneten Treib
achse als Maß des Radschlupfes dient und zur Reduzierung des An
triebs- oder Bremsmomentes ausgewertet wird und jeweils mittels
einer Differenziervorrichtung (22) über die erste zeitliche Ableitung
der Drehzahldifferenz der Übergang in den instabilen
Schlupfbereich an Hand der einsetzenden stärkeren Beschleu
nigung erfaßt und eine Grenzwertstufe (43) angesteuert wird, deren
Signal dem Integrator (13) eine zusätzliche, dem zugeführten Soll
wert für Beschleunigung oder Verzögerung entgegenwirkende Ein
gangsgröße bis zum Rücklauf in den stabilen Schlupfbereich auf
schaltet,
dadurch gekennzeichnet,
daß von der ermittelten Antriebs- oder Bremskraft in einem ersten
Differenzierglied (56) die erste zeitliche Ableitung gebildet
und in der einer fallenden Tendenz entsprechenden Polarität einem
Schwellwertschalter (58) zugeführt wird, der das Signal für die
zusätzlich entgegenwirkende Eingangsgröße zum Integrator (13) ab
schaltet.
3. Anordnung für ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus der Achsdrehzahl f rot über ein zweites Differenzierglied
(54) die Achsbeschleunigung ermittelt und dieser Wert als negative
Größe - für Fahren direkt und für Bremsen über einen Invertierer
(59) - einem Summationspunkt (55) zugeführt wird, an den das
gemessene Motordrehmoment Md ist als positive Größe anliegt und
daß der Ausgang, an dem die berechnete Zug- bzw. Bremskraft (F Z,
F B) abnehmbar ist, über das erste Differenzierglied (56) und
ein Negationsglied (57) an einen Schwellwertschalter (58) ange
schlossen ist, der einen Steuerschalter (53) betätigt, über den
das Signal für die zusätzlich entgegenwirkende Eingangsgröße zum
Integrator (13) abschaltbar ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das der Grenzwertstufe (43) entnehmbare Signal
daß das der Grenzwertstufe (43) entnehmbare Signal
- 1. an einen ersten Eingang (a) eines ODER-Gatters (44) führt,
- 2. über ein ansprechverzögertes Zeitglied (42) einen vor dem Eingang zur Grenzwertstufe (43) liegenden Schalter (41) mit Ruhekontakt steuert und
- 3. auf den Setzeingang eines ersten Zeitgliedes (46) geschaltet ist, das über ein zweites Zeitglied (47) einen weiteren Schalter (48) betätigt, der die erste oder über ein 3. Diffe renzierglied (50) gewonnene zweite zeitliche Ableitung der Differenzgeschwindigkeit über eine Maximalwertauswahl stufe (51) auf einen Schmitt-Trigger (52) schaltet, der über den Steuerschalter (53) mit einem zweiten Eingang (b) des ODER-Gatters (44) verbunden ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennheichnet,
daß das 3. Differenzierglied (50) an den Ausgang der Differen
ziervorrichtung (22) für die erste zeitliche Ableitung der Diffe
renzgeschwindigkeit über einen Invertierer (49) angeschlossen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das 1. Zeitglied (46) ausschaltverzögert arbeitet und
daß sein Ausgang an ein einschaltverzögertes Zeitglied (47) an
geschlossen und der Reseteingang über einen Invertierer (45) mit
dem Ausgang des ODER-Gatters (44) verbunden ist.
Priority Applications (5)
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