DE4227787A1 - Verfahren zum Bestimmen der Einlaufgeschwindigkeit von Eisenbahnfahrzeugen in eine Meßstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im Hauptpatent ist ein Verfahren zum Bestimmen des Roll­ widerstandes ablaufender Eisenbahnfahrzeuge beschrieben, bei dem, ausgehend von Schätzwerten für bestimmte Modell­ parameter, durch Anwendung eines Iterationsverfahrens eine laufende Verbesserung der Schätzwerte bis hin zu Werten ermöglicht wird, die den tatsächlichen Modellparametern entsprechen. Zu diesen Modellparametern gehören u. a. die Achsabstände der Fahrzeuge und die Anfangsgeschwindigkeit, mit der die erste Achse einer Abteilung in eine Meßstrecke eindringt.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem der Vorgabe eines möglichst genauen Schätzwertes für die Anfangsgeschwindigkeit einer Abteilung beim Eindringen in eine Meßstrecke. Sie geht dabei von der Kenntnis der Achs­ abstände der Fahrzeuge aus. Diese Achsabstände können gegebenenfalls durch ein Vormeldesystem erfaßt worden sein oder sie können aus den Ladepapieren der Abteilungen ent­ nehmbar sein; ein prioritätsgleiches Zusatzpatent zum Hauptpatent offenbart eine Lehre zur Bestimmung der Achs­ abstände durch die zeitliche Bewertung von Ereignissignale ortsfester Sensoren, die mit Angaben über den räumlichen Abstand der Sensoren verknüpft werden.

Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 auf das gattungsbildende Verfahren.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 schematisch eine auf eine Meßstrecke zulaufende Abteilung und darunter Bestimmungsausdrücke für die Zeitpunkte, an denen die einzelnen Achsen der Abteilung die Meßwertgeber der Meßstrecke passieren und in

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Laufweg/Laufzeit­ verhaltens der Abteilung, aus der sich durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Anfangsgeschwindigkeit der Abteilung beim Ein­ laufen in die Meßstrecke genügend genau bestim­ men läßt.

Bei der in Fig. 1 angenommenen Abteilung handelt es sich um zwei miteinander gekuppelte Einzelfahrzeuge. Die Achsen dieser Fahrzeuge sind mit dem Buchstaben A und einer ersten fortlaufenden Nummer zur Kennzeichnung des betreffen­ den Fahrzeugs innerhalb der Abteilung sowie mit einer hinter einem Punkt folgenden fortlaufenden Nummer für die Kennzeichnung der betreffenden Achse des Fahrzeugs verse­ hen. Die Meßstrecke, bei deren Durchlaufen der Rollwider­ stand der Abteilung bestimmt werden soll, besteht aus z. B. drei Gleisschaltmitteln K1 bis K3, die beispiels­ weise als Sensoren ausgebildet sein können und auf die Spurkränze der vorüberlaufenden Radsätze reagieren. Es wird davon ausgegangen, daß die Fahrzeuge der Abteilung die Meßstrecke im freien Lauf passieren, wobei es uner­ heblich ist, ob die Meßstrecke wie angenommen in einem konstanten Gefälle liegt oder mindestens partiell eine andere Steigung aufweist als angenommen. Unterhalb der einzelnen Gleisschaltmittel sind die von diesen detektier­ ten Befahrungsereignisse aufgelistet, wie sie sich bei den angenommenen Achsabständen ergeben. Diese Befahrungsereig­ nisse sind definiert durch das jeweilige Gleisschaltmit­ tel, welches das Befahrungsereignis registriert, die Achse, die das Befahrungsereignis auslöst und den Zeit­ punkt, zu dem das Befahrungsereignis stattfindet. Das Eindringen des Fahrzeugs in die Meßstrecke geschieht zum Zeitpunkt t0; die zu diesem Zeitpunkt vorhandene Vorrück­ geschwindigkeit V0 der Abteilung ist als Anfangsgeschwin­ digkeit für die Bestimmung des Rollwiderstandes einer Abteilung gefragt.

Der Zeitpunkt, zu dem der zahlenmäßige Wert der Anfangs­ geschwindigkeit einer Abteilung beim Eindringen in die Meßstrecke vorliegen muß, um für die Bestimmung des Rollwiderstandes berücksichtigt werden zu können, ist nicht der Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug tatsächlich in die Meßstrecke eindringt, sondern dieser Wert kann im nachhinein beim weiteren Vorrücken der Abteilung in der Meßstrecke oder auch noch nach dem Verlassen der Meßstrecke bestimmt werden, weil in die Bestimmung des Rollwiderstandes neben den zunächst unbekannten und durch Schätzung bzw. anschließende Approximation bestimmten variablen Modellparametern lediglich noch die Zeitwerte der von den Gleisschaltmitteln detektierten Befahrungs­ ereignisse eingehen und diese Werte bei ihrem Entstehen abgespeichert und für die spätere zeitliche Bewertung abgerufen werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen der Eindringgeschwindigkeit einer Abteilung in eine Meßstrecke geht von der Überlegung aus, daß sich während des Vorrückens der Abteilung aus den Sensormeldun­ gen der Gleisschaltmittel relativ genaue mittlere Geschwin­ digkeitswerte für die Abteilung bestimmen lassen und daß aus diesen Geschwindigkeitswerten rückschauend auf die Eindringgeschwindigkeit der Abteilung in die Meßstrecke geschlossen werden kann. Wie dies im einzelnen zu verste­ hen ist, ergibt sich aus der Zeit/Weg-Darstellung der Fig. 2.

Es ist angenommen, daß die erste Achse A1.1 einer Abtei­ lung zum Zeitpunkt t0 in die Meßstrecke eindringt und dabei den Kontakt K1 betätigt. Zum Zeitpunkt t1 überläuft auch die zweite Achse A1.2 des ersten Fahrzeugs der be­ trachteten Abteilung den Schienenkontakt K1. Aus dem als bekannt vorausgesetzten Abstand der beiden Achsen des ersten Fahrzeugs der Abteilung und aus den Zeiten für die Befahrungsereignisse bestimmt sich eine mittlere Vorrück­ geschwindigkeit Vm1 der Abteilung zwischen den Zeitpunkten t0 und t1. Diese mittlere Vorrückgeschwindigkeit, deren numerischer Wert in Fig. 2 durch einen Kreis symbolisiert ist, gilt streng genommen nur für einen bestimmten Fahrort der ersten Achse zwischen den Gleisschaltmitteln K1 und K2. Dieser Fahrort richtet sich im wesentlichen danach, ob die Abteilung während des Beobachtungszeitraumes mit kon­ stanter Geschwindigkeit vorrückt, beschleunigt oder ver­ zögert. Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vereinfacht davon ausgegangen werden, daß die ange­ sprochene mittlere Geschwindigkeit der Abteilung während des Beobachtungszeitraumes t0 bis t1 für den Fahrort gilt, der um den halben Achsabstand der Achsen A1.1 und A1.2 hinter dem Gleisschaltmittel K1 liegt. Diese Annahme mag nicht 100%ig den Tatsachen entsprechen, liefert jedoch einen für die nachfolgende Bestimmung der Eindringgeschwin­ digkeit hinreichend genauen Schätzwert für die Vorrück­ geschwindigkeit der Abteilung.

Zum Zeitpunkt t2 überläuft die erste Achse A1.1 des Füh­ rungsfahrzeugs den Kontakt K2. Hieraus läßt sich eine mittlere Geschwindigkeit Vm2 der Abteilung beim Vorrücken zwischen dem ersten und dem zweiten Gleisschaltmittel bestimmen und dem Fahrort in der Mitte zwischen ihnen zuordnen.

Das nächste Befahrungsereignis tritt wiederum am Kontakt K1 auf, wenn nämlich die erste Achse A2.1 des zweiten Fahrzeugs der Abteilung diesen Kontakt zum Zeitpunkt t3 betätigt; die erste Achse A1.1 des Spitzenfahrzeuges befindet sich dann an dem mit K1 A2.1 bezeichneten Fahrort vor der auslösenden Achse A2.1. Aus den als bekannt angenommenen Achsabstandswerten zwischen den Achsen A1.2 und A2.1 und den Zeitpunkten t2 und t3 für die Befahrungs­ ereignisse läßt sich eine mittlere Geschwindigkeit Vm3 bestimmen, die, bezogen auf die Achse A1.2, für einen Fahrort gilt, der um den halben Achsabstand zwischen den Achsen A1.2 und A2.1 in Fahrrichtung vor dem Kontakt K1 liegt. Diese mittlere Vorrückgeschwindigkeit gilt wegen der als starr angenommenen Kupplung der Fahrzeuge auch für alle anderen Achsen der Abteilung, so auch für die erste Achse A1.1. Deren Fahrort ist durch Addition des Achsab­ standes zwischen den Achsen A1.1 und A1.2 zu dem halben Achsabstand zwischen den Achsen A1.2 und A2.1 in Fig. 2 durch einen Kreis mit der für diesen Fahrort geltenden mittleren Vorrückgeschwindigkeit Vm3 gekennzeichnet.

Zum Zeitpunkt t4 überrollt die zweite Achse A1.2 des ersten Fahrzeugs der Abteilung den Kontakt K2. Aus dem Achsabstand der beiden Achsen des ersten Fahrzeugs und den Zeitpunkten t2, t4 für die vom Kontakt K2 detektierten Befahrungsereignisse ergibt sich eine mittlere Vorrück­ geschwindigkeit der Abteilung während dieses Beobachtungs­ zeitraumes, die annahmegemäß für denjenigen Zeitpunkt gilt, zu dem die zweite Achse des ersten Fahrzeugs der Abteilung einen Fahrort befährt, der um den halben Achsabstand der beiden Achsen A1.1 und A1.2 vor dem Kontakt K2 liegt. Dieser Fahrort ist in Fig. 2 durch einen Kreis mit der Angabe Vm4 gekennzeichnet. Außerdem läßt sich aus dem Abstand der beiden Gleisschaltmittel K1 und K2 und den Zeitpunkten t4 und t1, zu denen diese von der zweiten Achse des ersten Fahrzeugs passiert werden, eine mittlere Vorrückgeschwindigkeit der Abteilung bestim­ men, die für den in der Zeichnung mit Vm5 markierten Fahr­ ort der ersten Achse gilt. Dieser Fahrort ergibt sich durch Addition des Achsabstandes der ersten Achse der Abteilung von der zweiten Achse zu dem Fahrort der zweiten Achse, der für die mittlere Geschwindigkeit Vm5 gilt. Eine andere Möglichkeit der Bestimmung des Fahrortes der ersten Achse der Abteilung zu dem Zeitpunkt, für den die mittlere Geschwindigkeit gilt, besteht in der Subtraktion des halben Abstandes der veranlassenden Gleisschaltmittel K1, K2 von der Laufposition K1 A2.2 der ersten Achse der Abteilung zum Zeitpunkt t4.

Zum Zeitpunkt t5 passiert die zweite Achse A2.2 des zweiten Fahrzeugs den Kontakt K1. Die erste Achse des ersten Fahrzeugs der Abteilung befindet sich dann in dem Schaubild der Fig. 2 an dem mit K1 A2.2 markierten Fahr­ ort. Aus dem Achsabstand der Achsen A2.1 und A2.2 und den für diese Achsen vom Kontakt K1 detektierten Befahrungs­ ereignissen bestimmt sich eine mittlere Vorrückgeschwindig­ keit Vm6 der Abteilung zu dem Zeitpunkt, an dem die vorde­ re Achse A2.1 des zweiten Fahrzeugs um den halben Achsab­ stand zur Folgeachse den Kontakt K1 passiert hat. Die erste Achse des Spitzenfahrzeugs der Abteilung befindet sich dann an dem mit Vm6 gekennzeichneten Punkt in der Graphik der Fig. 2.

Das nächst folgende Befahrungsereignis wird vom Kontakt K2 detektiert und zwar dann, wenn die erste Achse des zweiten Fahrzeuges zum Zeitpunkt t6 diesen Kontakt überläuft. Aus dem Abstand zwischen der letzten Achse des ersten Fahrzeugs und der ersten Achse des zweiten Fahrzeugs sowie dem zeit­ lichen Abstand t6-t4 der vom Kontakt K2 detektierten Befah­ rungsereignisse läßt sich eine mittlere Vorrückgeschwin­ digkeit der Abteilung für den Zeitpunkt bestimmen, an dem die zweite Achse des ersten Fahrzeugs um den halben Achs­ abstand zum Folgefahrzeug über den Kontakt K2 vorgerückt ist. Die Spitzenachse der Abteilung befindet sich dann an dem in Fig. 2 mit Vm7 markierten Fahrort. Außerdem ergibt sich aus dem Achsabstand der Gleisschaltmittel K1 und K2 voneinander und aus der Laufzeit t6-t3, die die erste Ach­ se des zweiten Fahrzeugs zum Vorrücken zwischen den beiden Gleisschaltmitteln K1 und K2 benötigt hat, eine mittlere Geschwindigkeit Vm8, die bei Zuordnung zur ersten Achse der Abteilung dem mit einem Kreis und der entsprechenden Bezeichnung versehenen Fahrort in Fig. 2 entspricht.

Liegen genügend mittlere Vorrückgeschwindigkeiten der Abteilung für das Durchlaufen vorzugsweise des Einlaufbe­ reiches der Meßstrecke vor, so läßt sich durch ein bekann­ tes mathematisches Extrapolationsverfahren rückschauend die Geschwindigkeit V0 bestimmen, mit der die erste Achse der Abteilung, deren Weg/Zeit-Kennlinie aufgezeichnet wurde, beim Passieren des Kontaktes K1 in die Meßstrecke eingedrungen ist. Das in Fig. 2 graphisch veranschaulich­ te Extrapolationsverfahren läßt sich auch ohne Graphik allein aus den ermittelten Betätigungszeitpunkten und den berücksichtigten Achsabständen bzw. Abständen der Gleis­ schaltmittel untereinander realisieren. Der gefundene Wert V0 der Eindringgeschwindigkeit der Abteilung in die Meßstrecke ist hinreichend genau, um als erster Schätzwert für diese Größe in den rechnerischen Ansatz für die Bestimmung des Rollwiderstandes einer Abteilung einbezogen werden zu können.

Claims (2)

1. Verfahren zum Bestimmen der Einlaufgeschwindigkeit von eine Strecke im freien Lauf passierenden Eisenbahnfahr­ zeugen in eine Meßstrecke durch Bewertung von Befahrungs­ ereignissen als Anfangswerte einer der Modellparameter für die Laufzeit/Laufwegbeschreibung von Abteilungen in einem Verfahren zum Bestimmen des Rollwiderstandes von Eisen­ bahnfahrzeugen nach Patent P 42 14 341.4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß für jede durch eine Achse (z. B. A2.1) einer Abtei­ lung an einem Gleisschaltmittel (K1) einer Meßstrecke mit mehreren Gleisschaltmitteln (K1 bis K2) verursachte Ereignismeldung neben dem jeweiligen Gleisschaltmittel und der die Ereignismeldung verursachenden Achse der jeweilige Überrollzeitpunkt (t3) bestimmt und festge­ halten wird,
• - daß aus der Differenz der von einem Gleisschaltmittel (K1) für aufeinanderfolgende Achsen (A2.1, A1.2) fest­ gestellten Überrollzeitpunkte (t3, t1) sowie aus dem jeweiligen Achsabstand (A2.1 bis A1.2) zwischen diesen Achsen und/oder aus der Differenz der Überrollzeiten, die von aufeinanderfolgenden Gleisschaltmitteln (K1, K2) für gleiche Achsen (A1.1) festgestellt wurden, sowie aus dem Abstand der Gleisschaltmittel voneinander eine mittlere Vorrückgeschwindigkeit (Vm3 bzw. Vm2) der Abteilung bestimmt und einer Laufwegposition zwischen den die Ereignismeldungen auslösenden Achsen (A1.1, A1.2) bzw. den Gleisschaltmitteln (K1, K2) zugeordnet wird,
• - daß aus dieser Position durch Addition des Achsabstandes zur ersten Achse (A1.1) der Abteilung oder durch Subtrak­ tion des Abstandes, den diese Position zu einem der Gleisschaltmittel (K1) aufweist, von der Laufweg­ position der ersten Achse (A1.1) zum jeweils zweiten Überrollzeitpunkt die zugehörige Laufwegposition der ersten Achse zu dem Zeitpunkt bestimmt wird, für den die mittlere Geschwindigkeit (Vm2) gilt, und
• - daß aus den beim Vorrücken der ersten Achse (A1.1) einer Abteilung in der Meßstrecke geltenden mittleren Geschwin­ digkeiten (Vm1 bis Vm8) durch Extrapolation auf die Anfangsgeschwindigkeit (V0) der Abteilung beim Überrol­ len des ersten Gleisschaltmittels (K1) durch die erste Achse (A1.1) der Abteilung geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufwegposition der ersten Achse (A1.1) eines Fahr­ zeugs, der eine mittlere Geschwindigkeit (Vm1) zuzuordnen ist, jeweils in der Mitte zwischen den Laufwegpositionen dieser (A1.1) und der nachfolgenden Achse (A1.2) beim Aus­ lösen der beiden Ereignismeldungen (K1 A1.1 t0, K1 A1.2 t1) liegt, deren Zeitwerte (t1-t0) in die Berechnung der mittleren Geschwindigkeit (Vm1) einbezogen sind bzw. zwischen den Laufwegpositionen derjenigen Gleisschalt­ mittel (K1, K2), welche die von der jeweils gleichen Fahrzeugachse (A1.1) stammenden Ereignismeldungen (K2 A1.1, K1 A1.1) detektieren.