DE3837908C2 - - Google Patents
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- DE3837908C2 DE3837908C2 DE3837908A DE3837908A DE3837908C2 DE 3837908 C2 DE3837908 C2 DE 3837908C2 DE 3837908 A DE3837908 A DE 3837908A DE 3837908 A DE3837908 A DE 3837908A DE 3837908 C2 DE3837908 C2 DE 3837908C2
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- 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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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
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Description
Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zur Regelung der An
triebs- und/oder Bremskraft der Fahrmotoren eines laufachsenlosen Trieb
fahrzeuges an der Kraftanschlußgrenze der Räder, wie es im Oberbegriff des
Anspruches 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 Betriebsparameter er
forderlich, um die Abweichungen vom Kraftschlußmaximum in Grenzen zu halten.
Insbesondere ist es schwierig, die Parameter zur Erzielung optimalen Ver
haltens 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 Kraftschlußmaximum
pendelnden Verlauf des Radschlupfes in allen Betriebszuständen zu erreichen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung und ganz allein anwendbar gemäß
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge
staltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar, wobei der Anspruch 2 sich auf
eine spezielle Verfahrensweise für Anordnungen mit einem Integrator als Pseudo
laufachse bezieht, wie sie auch bei der DE-PS 34 07 309 Verwendung findet.
Für eine derartige Anordnung wird das Verfahren gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 2 weitergebildet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
für Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüchen
3 bis 6 entnehmbar.
Die Erfindung kann bei allen Fahrmotoren angewendet werden, deren Motoren
drehmoment- oder stromgeregelt betrieben werden. Voraussetzung ist hierzu,
daß die Motorregelung reaktionsschnell ist, so daß die bei Drehmomentänderungen
auftretenden Verzögerungszeiten genügend kurz gegenüber den Zeitab
läufen bei Schleuderansätzen bleiben.
Anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im nach
stehenden näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild für die Regelung einer
Treibachse mit wechselrichtergespeistem
Drehstrom-Fahrmotor,
Fig. 2 Zugkraftverläuft über den Radschlupf.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Wechselrichter bezeichnet, der einen Drehstromfahrmotor
2 speist. Die Achsdrehzahl wird z. B. von einer Tachometermaschine 3
(oder einem Drehimpulsgeber mit Auswerter) erfaßt. An einen Eingang 4 ist der
in der Antriebsregelung aus dem abgeleitete Sollwert für
die Schlupffrequenz f S soll des Motors gelegt. Am Anschluß 5 liegt anstelle einer
echt gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit über Grund eine Pseudo-Laufachsdrehzahl
an, die in einem Differenzbildner 6 mit der gemessenen Achsdrehzahl aus der
Tachometermaschine 3 verglichen wird. Die im Differenzbildner 6 ermittelte
Drehzahldifferenz wird in einem Multiplizierer 7 mit einem geeigneten am An
schluß 8 eingegebenen konstanten oder von Geschwindigkeit und/oder Zugkraft
abhängigen Faktor bewertet. Der erhaltene Wert wird in einer Subtraktions
stelle 9 vom Sollwert der Motorschlußfrequenz f S soll abgezogen. In einem
Summierer 10 wird als Summe aus Achsdrehzahl f rot und gewünschter Motorschlupf
frequenz die Wechselrichterfrequenz als Ständerfrequenz des Fahrmotors 2 ge
bildet.
Dem Anschluß 11 wird der Wert der erwarteten Beschleunigung bzw. Verzögerung
zugeführt, 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 Pseudoaufachse integriert. Der Integrator 13
ist so dimensioniert, daß er um einen kleinen Toleranzbereich schneller inte
griert, als es der Fahrzeugsbeschleunigung entspricht, so daß die Pseudo-Lauf
achsdrehzahl der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit langsam vorauslaufen würde. Der
Integrator 13 erhält deshalb eine zusätzliche Rückführung über einen Kompara
tor 14, die Schaltstellen 15 und 16, sowie die Einweggleichrichter 17, 18 oder
andere, jeweils nur Signale einer Polarität durchlassende Anordnungen, sowie
ein Additionsglied 12. Im Komparator 14 wird der Integratorausgang, d. h. die
Pseudo-Laufachsdrehzahl mit der Drehzahl einer wirklichen Achse verglichen.
Positive Differenz (d. h. die Pseudolaufachse läuft schneller) wird nur im Be
triebszustand "Fahren" (15 geschlossen) über Einweggleichrichter 17 an den In
tegrator 13 gegeben und steuert dann die Pseudolaufachse herunter, bis diese
mit der Drehzahl der wirklichen Achse übereinstimmt. Negative Differenz (d. h.
Pseudolaufachse läuft langsamer) und wird im Zustand "Bremsen" (16 geschlossen)
über Einweggleichrichter 18 an den Integrator 13 gegeben und steuert dann die
Pseudolaufachse 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 am Differenzbildner 6 treten keine Drehzahldifferenzen auf.
Bei auftretendem Radschlupf wird im Zustand "Fahren" letztlich die Achse stärker
beschleunigen als das Fahrzeug oder der Integrator. Der Integrator 13 kann jetzt
nicht über die Rückführung mitgenommen werden, weil Einweggleichrichter 17 ein
Signal negativer Polarität nicht durchläßt. Es entsteht am Differenzbildner 6
eine Drehzahldifferenz, wie zwischen Treibachse und einer echten Laufachse.
Beim Bremsen kehrt sich die Polarität der Differenz um, wodurch das Rückführungs
signal über 16, 18 geleitet wird. Das an dem Differenzbildner 6 auftretende Dreh
zahldifferenzsignal steuert dann, wie zu den Bezugszeichen 1 bis 10 beschrieben,
das Drehmoment und damit die Zug-/ bzw. Bremskraft des Fahrmotors.
Jetzt hat z. B. die Pseudo-Laufachsdrehzahl bereits einen Wert erreicht, der
nicht mehr der Geschwindigkeit über Grund, sondern dem einer sich bereits mit
einem Schlupf auf der Schiene drehenden Achse entspricht, wie er zur Übertragung
der maximalen 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 bis dahin
noch der Achsdrehzahl folgen. Eine stärkere Beschleunigung der Treibachse setzt
erst dann ein, wenn der Schlupf des maximalen Reibwertes überschritten wird.
Ohne weitere Maßnahmen würde nun der Pseudo-Laufachsintegrator 13 frei weiter
laufen, wobei die Pseudolaufachse auch allmählich gegenüber dem Fahrzeug
immer schneller wird. Die Treibachse würde ebenfalls immer größeren Schlupf
annehmen und schließlich ins Schleudern geraten.
Um dies zu verhindern ist die Regelung so ausgelegt, daß der Radsatz oder die
Radsatzgruppe durch Reduzierung der Antriebskraft des Motors (F Mot ) (oder
Bremskraft beim Bremsen) über das Kraftschlußmaximum hinweg in den
stabilen Schlupfbereich zurückgeführt wird. Hierbei bilden die Elemente 19,
20, 21 eine Umpolvorrichtung, die im Bremsbetrieb die Polarität des Dreh
zahldifferenzsignals 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 Differenziervorrichtung 22 etwas verflacht. Der Ausgang
des Verzögerungsgliedes 40 ist des weiteren über einen elektronisch betätigten
Schalter 41 mit Ruhekontakt auf eine Grenzwertstufe 43 geführt, die ein binäres
Signal auf ein ODER-Gatter 44 ausgibt. Eine Rückführung führt auf ein Zeit
glied 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 Prozeßüber
wachung. Der Ausgang des ODER-Gatters 44 wirkt auf einen Schalter 31 und über einen Inver
tierer 45 auf den Reset-Eingang eines 1. Zeitgliedes 46 mit Ausschaltver
zögerung, das vom Ausgang der Grenzwertstufe 43 gesetzt worden ist. Das 1. Zeit
glied 46 stößt ein 2. Zeitglied 47 an, das eine Einschaltverzögerung aufweist.
Über das 2. Zeitglied 47 wird ein weiterer Schalter 48 betätigt, der den Aus
gang einer Maximalwertauswahlstufe 51 an einem Schmitt-Trigger 52 legt und
diesen auslöst, 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 einer
seits ein direktes Eingangssignal und andererseits über ein 3. Differenzier
glied 50 ein zusätzlich differenziertes Eingangssignal. Die Maximalwertaus
wahlstufe 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 im wesentlichen
aus den Elementen 54, 55, 56, 57, 58 besteht, wobei die gemessene Achs
drehzahl f rot und die Zugkraft F Mot abgeleitet aus dem gemessenen Motordrehmoment
Md ist Verwendung finden.
Die Achsdrehzahl f rot wird in einem 2. Differenzierglied 54 differenziert und
als Achsbeschleunigung a Radsatz über Schalter (direkt beim Fahren bzw. invertiert
beim Bremsen) einem Summationspunkt 55 zugeführt, an dem auch die Zug
kraft F Mot abgeleitet aus dem elektrisch gemessenen Motordrehmoment Md ist an
liegt. Der Ausgang am Summationspunkt 55 ist die berechnete Zugkraft F Z,
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 Rad
masse beschleunigt. Umgekehrt wird bei einem Verzögerer des Radsatzes die kine
tische Energie wieder frei für Zugkraftübertragung und addiert sich zum Motor
drehmoment. D. h. man muß - wenn man die reale, auf die Schiene übertragene Zug
kraft ermitteln will - die kinetische Energie des Radsatzes berücksichtigen.
Dies geschieht, indem man im Summationspunkt 55 zur gemessenen Motorzugkraft
F Mot die (ebenfalls gemessene) Radsatzbeschleunigung, mit der Radsatzmasse ent
sprechend bewertet, hinzuaddiert (beim Fahren negativ, beim Bremsen positiv,
wie in 54, 59, 55 dargestellt).
Der so ermittelte Zugkraftwert F z wird in einem 1. Differenzierglied 56 diffe
renziert und über ein Negationsglied 57 einem Schwellenwertschalter 58 zugeführt,
der den bewußten Steuerschalter 53 steuert. Nur bei negativem Ausgang des 1.
Differenziergliedes 56, d. h. bei abnehmender Zugkraft, spricht der Schwellwert
schalter 58 an, wodurch das ODER-Gatter 44 über den b-Eingang kein weiteres Ein
gangssignal 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 einge
schaltet, wenn eine Beschleunigung oder Verzögerung die Grenzwertstufe 43 aus
löst und über das ODER-Gatter 44 den Schalter 31 zur Beeinflussung des Inte
grators 13 betätigt, d. h. ein neuer Schleuderansatz beginnt.
Die Anordnung wird 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 instabile Schlupf
bereich ein, d. h. mit noch größer werdendem Schlupf wird der Haftwert wieder
kleiner. Der jetzt größer werdende Drehmomentüberschuß beschleunigt die im Ver
gleich zur Fahrzeugmasse nur kleine rotierende Masse des Radsatzes mit Fahrmotor
relativ schnell. Der Anstieg der Drehzahldifferenz wird von der Differenzier
vorrichtung 22 erfaßt und bringt über das Verzögerungsglied 40 (zur Ausfilter-
und kurzzeitiger Störungen), und den Schalter 41 die Grenzwertstufe 43 zum An
sprechen. Deren Ausgangssignal betätigt über das ODER-Gatter 44 den Schalter
31, wodurch ein aus dem erwarteten Beschleunigungswert vom Anschluß 11 und
einer dazu addierten Konstanten (Additionspunkt 33) gebildetes und im Inver
tierer 34 invertiertes Signal über die Zeitstufe 32 und das Additionsglied
12 am Eingang des Integrators 13 wirksam wird. Die Zeitstufe 32 läßt einen
Teil des Signales 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 Zusatzsignal das direkte Signal über
steigt, in umgekehrter Richtung zu integrieren. Die Pseudo-Laufachsdrehzahl
wird damit kleiner. Hierdurch steigt zwar die Drehzahldifferenz am Differenz
bildner 6 zunächst noch schneller an, gleichzeitig wird jedoch mit dem größeren
Drehzahldifferenzsignal auch das Drehmoment des Fahrmotors stärker reduziert.
Die weitere Beschleunigung des Radsatzes hört dadurch auf, der Radsatz beginnt
sich wieder zu "fangen", d. h. in den stabilen Schlupfbereich zurückzulaufen.
Da sich hierbei die Radsatzdrehzahl wieder der Pseudo-Laufachsdrehzahl nähert,
wird auch das Drehzahldifferenzsignal am Differenzbildner 6 wieder kleiner. Die
Abwärtssteuerung des Integrators 13 über den Schalter 31 muß jedoch noch so
lange aufrechterhalten werden, bis der Radsatz wieder den stabilen Schlupf
bereich erreicht hat, d. h. über das Haftwert-Maximum der Haftwert/Schlupf
kurve zurückgelaufen ist. Andererseits würde das System im instabilen Bereich
verbleiben und schließlich doch ins Schleudern geraten.
Diesem Zweck dient der Schmitt-Trigger 52, der durch den Invertierer 49 für
negatives , also Verringerung des Drehzahldifferenzsignals 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
des weiteren Schalters 48 wirksam. Über das 3. Differenzierglied 50 erhält der
Schmitt-Trigger 52 mittels der Maximalwertauswahlstufe 51 ein zusätzliches
voreilendes Signal, wodurch er schon ansprechen kann, bevor die Grenzwert
stufe 43 wieder zurückgefallen ist. Hierdurch wird eine Lücke im Ausgangssignal
des ODER-Gatters 44 beim Nulldurchgang des -Signals vermieden. Dies
könnte auch - alternativ - durch eine zusätzliche Abfallverzögerung der Grenz
wertstufe 43 bei Wegfall der Elemente 50 und 51 erreicht werden. Durch die
Verzögerungszeit 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 Rückfallzeit des 1. Zeitgliedes 46
sorgt dafür, daß der Schmitt-Trigger 52 während einer angemesenen Dauer des
negativen Drehzahldifferenz-Signals wirksam bleiben kann, wenn die
Grenzwertstufe 43 schon wieder ausgeschaltet hat.
Damit erhält der Schmitt-Trigger 52 das Zusatzsignal für den Integrator 13
so lange aufrecht, bis das (negative) -Signal wieder durch Null
geht.
Mit der erfindungsgemäßen Zusatzanordnung aus den Elementen 54 bis 58 ggf.
auch 59, die aus dem Schwellenwertschalter 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 Radsatz
über das Kraftschlußmaximum wieder in den stabilen Schlupfbereich einzulaufen
beginnt. Genau in diesem Zeitpunkt erscheint das Signal am Schwellenwertschalter
58 und schaltet mittels des Steuerschalters 53 ein am Schmitt-Trigger 52 noch
anstehendes Signal ab, wodurch das Zusatzsignal des Integrators 13 der Pseudo
laufachse unterbrochen wird und diese wieder beschleunigen kann.
Anhand der Fig. 2 sollen die Vorgänge weiter veranschaulicht werden. Die Fig. 2
zeigt eine Kraftschlußkurve H für eine übertragbare Zugkraft F zwischen Rad und
Schiene in Abhängigkeit vom Schlupf Δ n. Die Wirkungsweise ist hierbei für
den Fall dargestellt, daß der Zugkraftsollwert relativ dicht über der Kraft
schlußgrenze liegt. Mit bis sind nacheinander durchlaufende
Zugkraft/Drehzahlarbeitspunkte des Radsatzes bezeichnet. 101′ bis 106′ sind
die entsprechenden Punkte auf der Sollwertlinie, durch die von der Motor
regelung jeweils die Motorkennlinien 101′′ bis 106′′ gelegt sind. Die waage
rechten Pfeile von den Motorkennlinien (z. B. 101′′) zu den zugehörigen Arbeits
punkten (z. B. ) zeigen, wieviel das Δ n-Signal die jeweilige Motor
kennlinie über die Elemente 7, 9 und 10 nach Fig. 1 verschoben hat. Die Pfeil
länge ist also dem Δ n-Signal proportional.
Der Vorgang sei vom Arbeitspunkt ausgehend betrachtet. Da die Soll-Zug
kraft als Rad-Umfangskraft auf der Schiene etwas höher liegt als die nach der
Kraftschlußkurve bei knapp 2 km/h Schlupf maximal übertragbare Zugkraft, be
ginnt der Radsatz nach dem Maximum in den instabilen Schlupfbereich zu laufen.
Durch die größere Beschleunigung ist bereits ein kleines Δ n entstanden; vgl.
die Motorkennlinie 101′′ ist ewas nach rechts verschoben und die Zugkraft
von 101′ auf verringert. Der verbleibende Zugkraftüberschuß von
bis zur Kraftschlußkurve H beschleunigt den Radsatz weiter, wobei nur die Rest
zugkraft bis zur Kraftschlußkurve als Zugkraft wirksam wird. Der Radsatz be
schleunigt entlang dem Kurvenstück 107, wobei der Δ n-Wert zu- und Zugkraft
abnimmt, wie die veränderten Werte z. B. bei zeigen. Das an
steigende Δ n-Signal bringt die Grenzwerte 43 in Fig. 1 zum Ansprechen
und löst damit die Umkehr des Integrators 13 aus.
Die Pseudo-Laufachsdrehzahl wird rückläufig, dadurch wird das Δ n-Signal zu
nächst noch größer und reduziert die Zugkraft über die Regelung so weit, daß
diese die Kraftschlußkurve H unterschreitet. Der Zugkraftüberschuß wird negativ,
d. h. der Radsatz beginnt zu verzögern und wieder 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 Pseudolaufachse; er verlangsamt sich allerdings schneller als diese
bei nun wieder steigender Zugkraft. Nach Durchlaufen des Punktes in
Richtung wird Δ n nicht mehr kleiner. Zu diesem Zeitpunkt muß der Ein
girff in die Pseudolaufachse möglichst schnell gestoppt werden, d. h. der Ein
griff 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 Pseudolauf
achse beschleunigt wieder. Der Radsatz läuft mit steigender Zugkraft wieder auf
den Punkt zu, und der Vorgang beginnt von neuem. Auf diese Weise pendelt
der Radsatz ständig um das Kraftschlußmaximum herum, solange es vom vorgegebenen
Drehmomentsollwert überschritten wird. Es kommt nun darauf an, diesen Pendel
bereich möglichst eng zu halten. Hierzu ist eine genaue Dosierung des Eingriffs
in den Integrator 13 der Pseudolaufachse 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 Pseudolaufachse wieder beschleunigen kann.
Bei zu schwachem Eingriff, als zu langsamen Zurückführen der Pseudolaufachse,
kann der Nulldurchgang schon vor dem Passieren des Maximums der Kraftschluß
kurve H, rechts vom Punkt in Fig. 2, erfolgen. Dann bleibt das System
im instabilen Schlupfbereich, und die Regelung versagt durch "schleichendes"
Durchgehen des Treibradsatzes. Diese Abstimmung war bisher kritisch, zumal
die Kraftschlußkurve von der Oberflächenbeschaffenheit der Schiene abhängig
ist.
Durch die Erfindung werden die Abstimmungsschwierigkeiten entschärft, indem
nun der Eingriff in die Pseudolaufachse 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 Abhänigkeit von der Radsatzdrehzahl und dem Motordrehmoment bzw. Motor
zugkraft die wirkliche Zugkraft an der Schiene und ihr Tendenz berechnet
wird, genauer als vorher auch bei bestmöglicher Einstellung bestimmt. Durch
die Ansteuerung des Steuerschalters 53 wird dann das Eingriffssignal abge
schaltet.
Claims (6)
1. Verfahren zur Regelung der Antriebs- und/oder Bremskraft der Fahrmotoren
eines laufachsenlosen Triebfahrzeuges an der Kraftschlußgrenze der Räder,
bei dem für jeden angetriebenen Radsatz oder jede angetriebe Radsatz
gruppe in sich wiederholenden Spielabläufen jeweils durch Steigerung der
Antriebs- bzw. Bremskraft der Übergang in den instabilen Schlupfbereich
anhand 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 jeweilige Zeitpunkt der Beendigung der Reduzierung der Antriebs-
bzw. Bremskraft des Motors (F Mot) aus der wieder fallenden Tendenz der
real auf die Schienen übertragenen Zug- bzw. Bremskraft (F Z bzw. F B) er
kannt wird, in dem die real an den Schienen wirksamen Kraft (F Z bzw. F B)
am Radaufstandspunkt aus der Antriebs- bzw. Bremskraft des Motors (F Mot)
abzüglich (für F Z) bzw. bezüglich (für F B)
dem Produkt aus
der Radsatzmasse (m Radsatz) und der gemessenen Rad
satzbeschleunigung (a Radsatz) berechnet, aus diesem Wert in einem Differen
ziergleid die 1. zeitliche Ableitung gebildet und diese als Tendenz-Signal
mit der bei einer fallenden Tendenz entsprechenden Polarität (+ bzw. -)
einem Schaltmittel zugeführt wird, das die Reduzierung der Antriebs- bzw.
Bremskraft des Motors (F Mot) bei Überschreitung eines Grenzwertes aufhebt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 für eine Anordnung mit einem Integrator als
Pseudolaufachse, bei der jeweils die Differenz der Ausgangsgröße des
Integrators und der Drehzahl einer zugeordneten Treibachse als Maß des
Radschlupfes dient und zur Reduzierung der Antriebs- oder Bremskraft aus
gewertet wird und jeweils mittels einer Differenziervorrichtung (22) über
die erste zeitliche Ableitung der Drehzahldifferenz der Übergang
in den instabilen Schlupfbereich anhand der einsetzenden stärkeren Be
schleunigung erfaßt und eine Grenzwertstufe (43) angesteuert wird, deren
Signal dem Integrator (13) eine zusätzliche, dem zugeführten Sollwert
für Beschleunigung oder Verzögerung entgegenwirkende Eingangsgröße bis
zum Rücklauf in den stabilen Schlupfbereich aufschaltet,
dadurch gekennzeichnet,
daß von der ermittelten Antriebs- oder Bremskraft in einem 1. Differenzier
glied (56) die erste zeitliche Ableitung gebildet
und in der einer fallenden Tendenz entsprechenden Polarität einem Schwell
wertschalter (58) zugeführt wird, der das Signal für die zusätzlich ent
gegenwirkende Eingangsgröße zum Integrator (13) abschaltet.
3. Anordnung für ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus der Achsdrehzahl f rot über ein 2. Differenzierglied (54) die Achs
beschleunigung ermittelt und unter Berücksichtigung der zuzuordnenden zu
beschleunigenden Radsatzmassen als negativ Kraft-Größe - für Fahren direkt
und für Bremsen über einen Invertierer (59) - eimem Summationspunkt (55) zuge
führt wird, an dem die aus dem elektrisch gemessenen Motordrehmoment er
mittelte Motorzug-/bzw. Bremskraft (F mot) als positive Größe anliegt und
daß der Ausgang, an dem die berechnete Zug- bzw. Bremskraft (F Z, F B) ab
nehmbar ist, über das 1. Differenzierglied (56) und ein Negationsglied (57)
an einen Schwellwertschlter (58) angeschlossen 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 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 1. Zeitgliedes (46) geschaltet ist, das über ein 2. Zeitglied (47) einen weiteren Schalter (48) betätigt, der die erste oder über ein 3. Differen zierglied (50) gewonnene zweite zeitliche Ableitung der Differenzgeschwindigkeit über eine Maximalwertauswahlstufe (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 gekennzeichnet,
daß das 3. Differenzierglied (50) an den Ausgang der Differenziervorrichtung
(22) für die erste zeitliche Ableitung der Differenzgeschwindigkeit
über einen Invertierer (49) angeschlossen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das 1. Zeitglied (46) ausschaltverzögert arbeitet, sein Ausgang an ein
einschaltverzögertes Zeitglied (47) angeschlossen und sein Reseteingang
über einen Invertierer (45) mit dem Ausgang des ODER-Gatters (44) ver
bunden ist.
Priority Applications (5)
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