DE68915279T2

DE68915279T2 - Synchrone schleuderregelung für einen lokomotivgeschwindigkeitsregler.

Info

Publication number: DE68915279T2
Application number: DE68915279T
Authority: DE
Inventors: Walter Earleson; Raymond Evans; Joseph Richardson
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1989-04-13
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2009-06-27
Also published as: AU618497B2; EP0422101A4; EP0422101A1; NZ233051A; AU3849789A; BR8907484A; EP0422101B1; US4924395A; DE68915279D1; WO1990011919A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Detektieren und Steuern des Radschlupfes einer Lokomotive und insbesondere auf ein System zum Detektieren und Steuern des synchronen Radschlupfes einer Lokomotive mit mindestens einem elektrischen Fahrmotor, der durch eine Maschinen- oder Motor-Generator-Einheit angetrieben wird, die durch eine Feldstromsteuereinheit gesteuert wird.
Bei einer typischen modernen Lokomotive wird ein Dieselmotor verwendet zum Liefern von mechanischer Energie an einen elektrischen Generator. Der Generator wandelt diese mechanische Energie in elektrische Leistung um, die verwendet wird zum Betreiben einer Vielzahl von Gleichstromfahrmotoren (DC-Fahrmotoren), die je eine separate Antriebsachse mit einem Paar daran angebrachter Antriebsräder antreiben.
Radschlupf tritt normalerweise während der Beschleunigung auf und kann zwei Formen annehmen. Die erste Art, die als differentieller Radschlupf bezeichnet wird, tritt auf, wenn mindestens ein Satz der Antriebsräder in zug- oder kraftübertragendem Kontakt mit der Schiene bleibt, während mindestens ein Satz der verbleibenden Antriebsräder rutscht. Eine zweite Art des Radschlupfes ist der synchrone Schlupf, der auftritt, wenn keines der Antriebsräder in zug- oder kraftübertragendem Kontakt mit der Schiene bleibt und alle Antriebsräder mehr oder weniger simultan rutschen.
Radschlupf ist seit langem ein Problem bei Lokomotiven und viele Systeme wurden entwickelt, die entweder den Radschlupf reduzieren oder vollständig eliminieren. Ein übliches Schema ist das Vergleichen von Geschwindigkeits- oder Drehzahlsignalen der Antriebs- und der (Leer-)Laufräder oder der Geschwindigkeits- oder Drehzahlsignale von jedem der Antriebsräder oder der höchsten und niedrigsten Geschwindigkeits- oder Drehzahlsignale der Fahrmotoren. Ein Rutsch- oder Schlupfzustand wird angenommen, wenn die verglichenen Drehzahlsignale um mehr als eine vorgewählte Größe voneinander abweichen. Bei den obengenannten Systemen werden Sensoren, wie zum Beispiel Geschwindigkeits- oder Drehzahlwandler, verwendet zum Erzeugen der Geschwindigkeits- oder Drehzahlsignale und solche Sensoren fügen den Radschlupfsteuersystemen extra Kosten zu. Ferner sind solche Systeme normalerweise darauf ausgerichtet, nur differentiellen Radschlupf zu steuern oder kontrollieren, und, wie oben bemerkt, mindert auch synchroner Radschlupf die Leistung einer Lokomotive.
Ein System zum Begrenzen von sowohl differentiellem als auch synchronem Radschlupf ist in US-Patent Nr. 4 463 289 ausgegeben am 31. Juli 1984 an Young beschrieben. Beginnend mit Zeile 35 der Spalte 4 beschreibt Young eine Ratenschaltung zum Steuern synchronen Radschlupfes. Die Ratenschaltung liefert ein Signal, das die Beschleunigungsrate des Rades mit der größten Geschwindigkeit repräsentiert. Wenn die gemessene Radbeschleunigung größer ist als ein vorbestimmter Wert, wird ein Ratensignal an den Generatorerreger angelegt, das die Ausgangsgröße des Erregers und die Radgeschwindigkeit verringert. Jedoch erfordert dieses Schema immer noch Sensoren, um die Geschwindigkeit oder Drehzahl jedes Antriebsrades abzufühlen.
Die vorliegende Erfindung ist auf die oben genannten Probleme gerichtet und spricht diese an durch Steuern des synchronen Radschlupfes bei einer Lokomotive, ohne daß Drehzahlsensoren benötigt werden. Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen zum Steuern des synchronen Radschlupfes einer Lokomotive mit mindestens einem elektrischen Fahrmotor, angetrieben durch eine Motor-Generator-Einheit der Bauart mit einer Feldstromsteuereinheit, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: Stromsensormittel zum Detektieren eines Stromes, der durch die Motor-Generator-Einheit erzeugt wird, und zum Erzeugen eines Stromsignals ansprechend auf den detektierten Strom; gekennzeichnet durch: Spannungsabfühlmittel zum Detektieren einer Spannung, die durch die Motor-Generator-Einheit erzeugt wird und zum Erzeugen eines Spannungssignals ansprechend auf die detektierte Spannung; und Verarbeitungs- oder Prozessormittel zum Empfang der erzeugten Strom- und Spannungssignale, zum Verarbeiten der erzeugten Strom- und Spannungssignale, um ein berechnetes Raddrehzahl- oder Radgeschwindigkeitssignal zu erzeugen, das die lst-Raddrehzahl der Lokomotive anzeigt, zum Verarbeiten des berechneten Raddrehzahlsignals, um ein verzögertes Raddrehzahlsignal zu erzeugen, zum Ableiten eines Differenzsignals ansprechend auf eine Differenz zwischen den berechneten und verzögerten Raddrehzahlsignalen, und zum Liefern eines Steuersignals an die Feldstromsteuereinheit ansprechend darauf, daß das Differenzsignal größer ist als ein erstes vorgewähltes Bezugssignal, wobei die Leistung, die durch die Motor-Generator-Einheit erzeugt wird, steuerbar modifiziert wird ansprechend darauf, daß die Feldstromsteuereinheit das Steuersignal empfängt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zum Steuern des Radschlupfes einer Lokomotive mit mindestens einem elektrischen Fahrmotor angetrieben durch eine Motor-Generator-Einheit der Bauart mit einer Feldstromsteuereinheit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Detektieren eines Stromes, der durch die Motor-Generator-Einheit erzeugt wird und Erzeugen eines Stromsignals ansprechend auf den detektierten Strom; gekennzeichnet durch: Detektieren einer Spannung erzeugt durch die Motor-Generator-Einheit und Erzeugen eines Spannungssignals ansprechend auf die detektierte Spannung; Verarbeiten der erzeugten Strom- und Spannungssignale zum Erzeugen eines berechneten Radgeschwindigkeits- oder -drehzahlsignals, das die Ist- Raddrehzahl der Lokomotive anzeigt; Verarbeiten des berechneten Raddrehzahlsignals zum Erzeugen eines verzögerten Raddrehzahlsignals, das eine Verzögerung der ersten Ordnung des berechneten Raddrehzahlsignals anzeigt; Ableiten eines Differenzsignals ansprechend auf eine Differenz zwischen den berechneten und den verzögerten Raddrehzahlsignalen; und Liefern eines Steuersignals an die Feldstromsteuereinheit ansprechend darauf, daß das Differenzsignal größer ist als ein erstes vorgewähltes Bezugssignal.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen zum Steuern des Radschlupfs bei einer Lokomotive der Bauart mit mindestens einem elektrischen Fahrmotor angetrieben durch eine Notor- Generator-Einheit, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: Leistungsauswahlmittel mit einer Vielzahl von auswählbaren Positionen; Auswahlabfühlmittel zum Erzeugen eines Leistungssignals ansprechend auf die Position der Leistungsauswahlmittel; Soll-Geschwindigkeits- oder Soll- Drehzahlberechnungsmittel zum Empfangen des Leistungssignals und zum Erzeugen eines Motor-Soll-Drehzahlsignals ansprechend auf das Leistungssignal; Drehzahlabfühlmittel zum Erzeugen eines Motor-Ist-Drehzahl- oder -Geschwindigkeitssignals ansprechend auf die Drehzahl des Motors; gekennzeichnet durch: Drehzahlsummiermittel zum Empfangen der Ist- und Soll-Motor-Drehzahlsignale und zum Erzeugen eines Drehzahlfehlersignals ansprechend auf eine Differenz zwischen den Ist- und Soll-Motor-Drehzahlsignalen; Drehzahlsteuermittel zum Empfangen des Drehzahlfehlersignals und zum Erzeugen eines Regelstangeneinstellsignals ansprechend auf das Drehzahlfehlersignal; Regelstangensteuermittel zum Empfang des Regelstangeneinstellsignals und zum Steuern der Motordrehzahl ansprechend auf das Regelstangeneinstellsignal; Regelstangenabfühlmittel zum Erzeugen eines gemessenen Regelstangensignals ansprechend auf die Position der Regelstangensteuermittel; Stromabfühlmittel zum Detektieren eines Stroms, der durch die Motor-Generator-Einheit erzeugt wird und zum Erzeugen eines Stromsignals ansprechend auf den detektierten Strom; Spannungsabfühlmittel zum Detektieren einer Spannung erzeugt durch die Motor-Generator-Einheit und zum Erzeugen eines Spannungssignals ansprechend auf die detektierte Spannung; eine Synchron-Radschlupf-Steuereinheit zum Empfang der erzeugten Strom- und Spannungssignale, zum Erzeugen eines Produktsignals ansprechend auf ein Produkt des erzeugten Stromsignals und einer ersten vorbestimmten Konstante, zum Erzeugen eines Summensignals ansprechend auf eine Summe des Produktsignals und einer zweiten vorbestimmten Konstante, zum Erzeugen eines berechneten Raddrehzahlsignals, das die Ist-Raddrehzahl der Lokomotive anzeigt ansprechend auf einen Quotienten des Spannungssignals geteilt durch das Summensignal, zum Verarbeiten des berechneten Raddrehzahlsignals zum Erzeugen eines verzögerten Raddrehzahlsignals und zum Erzeugen eines Radschlupfspannungsbegrenzungssignals ansprechend darauf, daß eine Differenz zwischen den berechneten und verzögerten Raddrehzahlsignalen größer ist als ein vorgewähltes Bezugssignal; Soll-Regelstangenberechnungsmittel zum Empfangen der Radschlupfspannungsgrenze, der erzeugten Spannung und der Ist- Motordrehzahlsignale und zum Verarbeiten der empfangenen Signale, um ein Soll-Regelstangensignal zu erzeugen; Steuersignalberechnungsmittel zum Empfangen der Soll- und Ist-Regelstangensignale und zum Erzeugen eines Steuersignals ansprechend auf eine Differenz zwischen den Soll- und Ist-Regelstangensignalen; und Feldstromsteuereinheit zum Empfangen des Steuersignals und zum Steuern der Leistung, die durch den Generator ansprechend auf das Steuersignal erzeugt wird.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Mikroprozessorreglers für eine Lokomotive, der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Synchron- Radschlupf-Steuerung umfaßt;
Fig. 2 ist ein Graph oder eine Kennlinie des Generatorstroms gegen die Generatorspannung geteilt durch die Radgeschwindigkeit oder Raddrehzahl für eine Lokomotive mit einer bestimmten Kombination aus einer Motor-Generator-Einheit und einem Fahrmotor;
Fig. 3a ist ein Graph oder eine Kennlinie der Zeit gegen Radgeschwindigkeit und veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer berechneten Radgeschwindigkeit und einer Verzögerung oder einem Nacheilen erster Ordnung der berechneten Radgeschwindigkeit während Beschleunigung ohne Schlupf;
Fig. 3b ist ein Graph oder eine Kennlinie der Zeit gegen Radgeschwindigkeit und veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer berechneten Radgeschwindigkeit und einer Verzögerung oder einem Nacheilen erster Ordnung der berechneten Radgeschwindigkeit während eines Zustandes synchronen Schlupfes;
Fig. 4 ist ein Graph oder eine Kennlinie der Motordrehzahl gegen die Regelstangenposition für optimale Betriebseffizienz (Wirkungsgrad) eines Dieselmotors;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm bestimmter Funktionen, die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Synchron-Radschlupf-Steuerung ausgeführt werden;
Fig. 6a und 6b sind Flußdiagramme bestimmter Funktionen, die durch einen Lokomotivenregler ausgeführt werden, der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Synchron-Radschlupf-Steuerung umfaßt;
Fig. 7a und 7b sind Flußdiagramme bestimmter Funktionen, die durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Synchron-Radschlupf-Steuerung ausgeführt werden.
Fig. 1 zeigt eine Mikroprozessorreglersteuereinheit 10 für eine Lokomotive, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Synchron-Radschlupf-Steuereinheit 12 beinhaltet. Die Mikroprozessorreglersteuereinheit 10 ist ähnlich zu der, die in US-Patent Nr. 4 498 016 ausgegeben am 4. August 1983 an Earleson et al. gezeigt ist; deshalb wird die Reglersteuereinheit 10 hier nicht ausführlich beschrieben. Die Mikroprozessorreglersteuereinheit 10 ist mit einer Maschinen- oder Motor-Generator-Einheit 14 verbunden, die einen Dieselmotor 16 aufweist, der mechanisch verbunden ist zum Antrieb eines Generators 18, und zwar durch eine Antriebswelle 20. Der Dieselmotor 16 besitzt eine Regelstangensteuereinheit 22 zum Steuern der Brenn- oder Treibstoffrate, die an den Motor 16 geliefert wird. Der Generator 18 besitzt eine Feldstromsteuereinheit 24 zum Steuern von dessen Leistungsabgabe. Die Motor- Generator-Einheit 14 liefert elektrische Leistung an eine Vielzahl von Gleichstromfahrmotoren 26a-26c zum Antrieb einer Vielzahl von Antriebsachsen und Antriebsrädern (nicht gezeigt). Der Generator 18 erzeugt einen Wechselstrom (ac), der durch einen Gleichrichter (nicht gezeigt) hindurchgeschickt wird zum Erzeugen eines Gleichstromes zum Antrieb der Fahrmotoren 26a-26c.
Leistungsauswahlmittel 28, die typischerweise in Schritten oder "Kerben" oder "Raststellungen" durch einen Betätiger vorgeschoben werden, werden verwendet, um die Geschwindigkeit der Lokomotive zu regulieren. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzen die Leistungsauswahlmittel 28 eine Leerlaufeinstellung und acht Lasteinstellungen. Ein Auswahlsensor 30 ist mit den Leistungsauswahlmitteln 28 verbunden und erzeugt ein Leistungssignal ansprechend auf die Position der Leistungsauswahlmittel 28. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der Auswahlsensor 30 ein System von elektrischen Schaltern, die ein mathematisch codiertes Vier-Bit-Ausgangssignal erzeugen, und zwar ansprechend auf die Position der Leistungsauswahlmittel 28. Für den Fachmann ist klar, daß diese Abfühlfunktion durch irgendeine Einrichtung aus einer Anzahl von Einrichtungen durchgeführt werden kann, wie zum Beispiel ein Potentiometer, ein Wandler, usw.
Ein Leerlaufsensor 32 ist mit den Leistungsauswahlmitteln 28 verbunden und zum Erzeugen eines Lastsignals, wenn die Leistungsauswahlmittel sich nicht in der Leerlaufposition befinden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Leerlaufsensor 32 ein Schalter, der geschlossen ist, wenn die Leistungsauswahlmittel 28 in einer der acht Lasteinstellungen positioniert ist. Es ist vorhersehbar, daß das Leistungssignal auch verwendet werden könnte zur Feststellung, ob die Leistungsauswahlmittel 28 in einer Lasteinstellung positioniert sind. Das Lastsignal wird an einen Eingangsanschluß 33 der Synchron-Radschlupf-Steuereinheit 12 angelegt.
Eine Soll-Motordrehzahlberechnungsvorrichtung 34 besitzt einen Eingangsanschluß 36 zum Empfang des Leistungssignales von dem Auswahlsensor 30. Die Motordrehzahlberechnungsvorrichtung 34 greift auf eine erste Nachschlagetabelle (nicht gezeigt) zu, die in einem Speicher 38 gespeichert ist. Die erste Nachschlagetabelle setzt jede Kerben- oder Raststellung in Beziehung mit einer Soll- Motordrehzahl und wird verwendet zum Erzeugen eines Soll- Motordrehzahlsignals. Das Soll-Motordrehzahlsignal wird an einen Eingangsanschluß 40 eines Drehzahl- oder Geschwindigkeits-Summierers 42 angelegt.
Ein magnetischer Aufnahmesensor 44 ist mit der Antriebswelle 20 verbunden und erzeugt ein Ist-Motorgeschwindigkeits- oder -drehzahlsignal, das an einem zweiten Einganganschluß 46 des Geschwindigkeits- oder Drehzahlsummierers 42 angelegt wird. Dem Fachmann ist es klar, daß eine Vorrichtung, wie zum Beispiel ein Tachometer, verwendet werden kann, um diese Funktion zu erfüllen. Der Drehzahlsummierer 42 erzeugt ein Drehzahlfehlersignal eN ansprechend auf eine Differenz zwischen den Ist- und Soll-Motordrehzahlsignalen.
Eine Geschwindigkeits- oder Drehzahlsteuereinheit 48 besitzt einen Eingangsanschluß 49 zum Empfang des Drehzahlfehlersignals eN von dem Drehzahlsummierer 42. Die Drehzahlsteuereinheit 48 greift auf eine Brennstofflieferratenformel zu, die in dem Speicher 38 gespeichert ist und verwendet die Formel zum Erzeugen eines Brennstofflieferratensignales als eine Funktion des Drehzahlfehlersignals eN. Das Brennstofflieferratensignal wird an einen Eingangsanschluß 51 der Regelstangensteuereinheit 22 angelegt zum Regulieren der Ist-Motordrehzahl, um das Motordrehzahlfehlersignal eN auf Null zu reduzieren.
Ein Stromwandler oder Stromtransformator 50 ist mit dem Generator 18 verbunden und erzeugt ein Stromsignal ansprechend auf den Generator-Wechselstrom. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Stromsignal tatsächlich ein Gleichspannungssignal, das proportional zu dem Generatorstrom ist. Genauer gesagt, erzeugt der Stromwandler 50 einen Strom, der gleichgerichtet wird und an einen (nicht gezeigten) Lastwiderstand angelegt wird, um eine Gleichspannung proportional zu dem Generator-Wechselstrom zu erzeugen. Ein Potentialwandler oder Spannungstransformator 52 ist mit dem Generator 18 verbunden und erzeugt ein Spannungssignal ansprechend auf das Wechselspannungspotential, das durch den Generator 18 erzeugt wird. Das Spannungssignal wird gleichgerichtet um ein Gleichstromsignal zu erzeugen, das proportional zu der Generator-Wechselspannung ist. Es ist für den Fachmann deutlich, daß die Strom- und Spannungssignale direkt erzeugt werden könnten durch Überwachen des gleichgerichteten Generator-Gleichstroms und der -Gleichspannung mit geeignetem Schaltungsaufbau.
Die Synchron-Radschlupf-Steuereinheit 12 besitzt Eingangsanschlüsse 54, 56 zum Empfang der Generator-Strom- und -Spannungssignale von dem Stromwandler 50 bzw. dem Potentialwandler 52. Die Synchron-Radschlupf-Steuereinheit 12 greift auf eine empirische Radgeschwindigkeitsformel zu, die in dem Speicher 38 gespeichert ist und verwendet die Formel, um ein berechnetes Radgeschwindigkeitssignal als eine Funktion der Strom- und Spannungssignale zu erzeugen. Die Synchron-Radschlupf- Steuereinheit 12 erzeugt dann ein verzögertes Radgeschwindigkeitssignal durch Berechnen der Verzögerung erster Ordnung des berechneten Radgeschwindigkeitssignals. Wenn das verzögerte und das berechnete Radgeschwindigkeitssignal voneinander um mehr als eine vorbestimmte Bezugsgröße abweichen, beschränkt die Radschlupfsteuereinheit 12 die Größe eines Radschlupfspannungsbegrenzungssignals VLWS.
Soll-Regelstangenberechnungsmittel 58 bilden einen Teil einer Generatorsteuerschleife 60, die verwendet wird zum Regulieren der Leistung, die durch den Generator 18 erzeugt wird. Die Soll-Regelstangenberechnungsmittel 58 besitzen Eingangsanschlüsse 62, 64, 66, 68, 69 zum Empfangen des Radschlupfspannungsbegrenzungssignals VLWS, der Ist- Motordrehzahl, des Generatorstromes, der Generatorspannung, und der Leistungssignale von der Synchron-Radschlupfsteuereinheit 12 bzw. dem Motordrehzahlsensor 44 bzw. dem Stromwandler 50 bzw. dem Potentialwandler 52 bzw. dem Auswahlsensor 30. Die Soll-Regelstangenberechnungsmittel 58 greifen auf Formeln und Tabellen zu, die in dem Speicher 38 gespeichert sind zum Berechnen eines Soll-Regelstangensignals als eine Funktion dieser Eingangssignale.
Das Soll-Regelstangensignal wird an einen ersten Eingangsanschluß 70 eines Regelstangensummierers 72 angelegt. Ein Regelstangensensor 74 detektiert die Ist- Regelstangenposition und erzeugt ein Ist-Regelstangensignal, das an einen zweiten Eingangsanschluß 76 des Regelstangensummierers 72 angelegt wird. Der Regelstangensummierer 72 erzeugt ein Regelstangenfehlersignal eR ansprechend auf eine Differenz zwischen dem Ist- und dem Soll-Regelstangensignal.
Steuersignalberechnungsmittel 78 besitzen einen Eingangsanschluß 80 zum Empfang des Regelstangenfehlersignals eR von dem Regelstangensummierer 72. Die Steuersignalberechnungsmittel 78 greifen auf eine Steuersignalformel in dem Speicher 38 zu und verwenden die Formel zum Erzeugen eines Steuersignals If als eine Funktion des Regelstangenfehlersignals eR. Das Steuersignal If wird an einen Eingangsanschluß 82 der Feldstromsteuereinheit 24 angelegt zum Regulieren der Generatorausgangsleistung, um das Regelstangenfehlersignal eR auf Null zu reduzieren.
Mit Bezug auf Fig. 5 ist eine Subroutine oder ein Unterprogramm, die bzw. das verwendet wird zum Steuern eines Ausführungsbeispiels der Synchron-Radschlupf-Steuereinheit 12, durch ein Flußdiagramm dargestellt. In dem Block 220 werden der Generatorstrom IG und die Generatorspannung VG bestimmt durch Überwachen der Strom- bzw. Spannungswandler 50, 52. Im Block 222 wird die empirische Radgeschwindigkeitsformel verwendet zum Berechnen der Lokomotiven-Radgeschwindigkeit als einer Funktion des Generatorstroms und der Generatorspannung. Insbesondere lautet die Radgeschwindigkeitsformel wie folgt:
WNC = VG/(K2 + K1(IG))
wobei WNC die berechnete Radgeschwindigkeit ist, VG ist die Generatorspannung, IG ist der Generatorstrom, und K1 und K2 sind empirisch bestimmte Konstanten für eine bestimmte Kombination eines Endantriebsverhältnisses und dem Raddurchmesser. Ein Beispiel einer durch die Radgeschwindkeitsformel erzeugten Kurve ist in Fig. 2 gezeigt. Die Konstanten K1, K2 werden empirisch bestimmt durch Messen des Generatorstroms IG und der Generatorspannung VG bei unterschiedlichen Lokomotivengeschwindigkeiten unter gesteuerten oder kontrollierten Bedingungen.
Eine Verzögerung der ersten Ordnung der berechneten Radgeschwindigkeit wird im Block 224 bestimmt unter Verwendung der folgenden Laplace-transformierten Gleichung:
WNL = WNC/(1 + T(S))
wobei WNL die verzögerte Radgeschwindigkeit ist, WNC die berechnete Radgeschwindigkeit ist, die in dem Block 222 bestimmt wurde, T eine empirisch abgeleitete Zeitkonstante in Sekunden ist und S der Laplace-Transformations-Operator ist. Die Software-Implementierung von Verzögerungen der ersten Ordnung ist bei auf Mikroprozessor basierenden Steuersystemen bekannt.
Eine Beziehung zwischen der berechneten Radgeschwindigkeit WNC und der verzögerten Radgeschwindigkeit WNL während Beschleunigung der Lokomotive ohne Radschlupf ist in Fig. 3a gezeigt. Anfangs bei A fährt die Lokomotive mit konstanter Geschwindigkeit und die berechnete Radgeschwindigkeit WNC ist gleich der verzögerten Radgeschwindigkeit WNL. Ansprechend auf eine Aufforderung höherer Lokomotivengeschwindigkeit durch die Betriebsperson steigt die durch den Generator erzeugte Leistung. Während die Lokomotive beschleunigt, steigt die Lokomotivenradgeschwindigkeit WNC entlang der durchgezogenen Linie. Sie wird schließlich eben oder waagrecht bei B, wo die an den Fahrmotor gelieferte Leistung gleich der für den Betrieb der Lokomotive bei der neuen Geschwindigkeit benötigten Leistung ist. Die verzögerte Radgeschwindigkeit WNL folgt der gestrichelten Linie in Fig. 3a und ist im wesentlichen bezüglich der berechneten Geschwindigkeit WNC um "X" mph (Meilen pro Stunde) verzögert während nicht rutschender Beschleunigung bzw. Beschleunigung ohne Schlupf.
Ferner steht die Differenz "X" zwischen der berechneten Radgeschwindigkeit WNC und der verzögerten Radgeschwindigkeit WNL in Beziehung zu der berechneten Radgeschwindigkeit WNC und kann als ein Maß dafür verwendet werden.
Die Beschreibung der Fig. 5 wird nun fortgesetzt. Ein Schlupfmerker bzw. eine Schlupfmarke oder -flagge wird in dem Entscheidungsblock 226 überprüft. Anfänglich wird der Schlupfmerker nicht gesetzt; deshalb geht die Steuerung zum Block 228 über, wo die verzögerte Radgeschwindigkeit WNL in der variablen Bezugsradgeschwindigkeit WNR gespeichert wird. Die Bezugsradgeschwindigkeit WNR wird später in der Routine bzw. dem Programm verwendet zum Berechnen der Radschlupfspannungsgrenze VLWS, wenn synchroner Radschlupf detektiert wird und zum Feststellen, ob der synchrone Radschlupf aufgehört hat.
In dem Entscheidungsblock 230 wird eine Differenz zwischen der berechneten Radgeschwindigkeit WNC und der verzögerten Radgeschwindigkeit WNL mit einem ersten empirisch bestimmten Bezugswert B1 verglichen. Wenn die verglichenen Geschwindigkeiten um mehr als den ersten Bezugswert B1 voneinander abweichen, existiert ein synchroner Schlupfzustand und das Programm geht weiter zum Block 232, wo der Schlupfmerker gesetzt wird.
Ein besseres Verständnis der Beziehung zwischen der berechneten Radgeschwindigkeit WNC und der verzögerten Radgeschwindigkeit WNL während des synchronen Radschlupfes kann unter Bezugnahme auf Fig. 3b erhalten werden. Wenn ein synchroner Schlupf auftritt, wird die Belastung der Fahrmotoren verringert, was eine sofortige Verringerung des Generatorstromes und einen Anstieg der Generatorspannung bewirkt. Wenn synchroner Radschlupf auftritt, erhöht sich daher die berechnete Radgeschwindigkeit WNC rasch, wie durch die durchgezogene Linie gezeigt ist. Die verzögerte Radgeschwindigkeit WNL verändert sich jedoch viel langsamer infolge der Verzögerung, die durch die Laplace-Transformations-Gleichung eingeführt wurde. Die Differenz zwischen der berechneten Radgeschwindigkeit WNC und der verzögerten Radgeschwindigkeit WNL ist ungefähr proportional zu der Veränderungsrate der berechneten Radgeschwindigkeit WNC. Genauer gesagt erhöht sich, wenn sich die Veränderungsrate der berechneten Radgeschwindigkeit erhöht, auch die Differenz zwischen der berechneten Radgeschwindigkeit WNC und der verzögerten Radgeschwindigkeit WNL. Somit kann synchroner Schlupf detektiert werden durch Vergleich der Differenz zwischen der berechneten Radgeschwindigkeit WNC und der verzögerten Radgeschwindigkeit WNL mit einem empirisch bestimmten Wert, bei dem synchroner Schlupf auftritt.
Die Beschreibung der Fig. 5 wird nun fortgesetzt. Nach dem Setzen des Schlupfmerkers im Block 232, geht die Steuerung nachfolgend weiter zum Block 234. Im Block 234 wird die Radschlupfspannungsgrenze VLWS berechnet unter Verwendung der folgenden Spannungsgrenzformel:
VLWS = (WNR-B2)*(K2 + K1(IG))
wobei B2 eine empirisch bestimmte Konstante ist. Die Radschlupfspannungsgrenze VLWS wird später bei der Berechnung des Steuersignals If verwendet. Genauer gesagt wird, wenn Radschlupf detektiert wird, die Bezugsradgeschwindigkeit WNR um einen zweiten empirisch bestimmten Bezugswert B2 vermindert. Dies ergibt eine Verminderung der Größe des Steuersignals If und infolgedessen eine Verminderung der Lokomotivenradgeschwindigkeit.
Wenn im Entscheidungsblock 230 Radschlupf detektiert wird, geht die Steuerung zum Block 236 über, wo der Schlupfmerker bzw. die Schlupfflagge gelöscht wird. Danach geht die Steuerung weiter zum Block 238, wo eine neue Radschlupfspannungsgrenze berechnet wird unter Verwendung der Formel:
VLWS = (WNR + B4)*(K2 + K1(IG))
wobei B4 eine empirisch bestimmte Konstante ist. Dies verhindert, daß die Radschlupfspannungsgrenze die Generatorleistung während eines schlupffreien Zustands begrenzt.
Die Entscheidungsblöcke 240 und 242 werden verwendet um festzustellen, ob ein zuvor detektierter Schlupfzustand beendet ist. Spezieller gesagt hat ein synchroner Schlupf aufgehört, wenn sowohl die verzögerte Radgeschwindigkeit WNL als auch die berechnete Radgeschwindigkeit WNC geringer ist als die Bezugsradgeschwindigkeit WNR plus einem dritten empirisch bestimmten Bezugswert B3. Wenn der Radschlupf geendet hat, geht die Steuerung zu dem Block 236 über, wo der Schlupfmerker gelöscht wird, und dann zum Block 238, wo die Radschlupfspannungsgrenze VLWS erhöht wird. In ähnlicher Weise wird, wenn der Schlupfzustand weiterhin besteht, die Steuerung zum Block 232 übergehen, wo der Schlupfmerker gesetzt wird, und dann zum Block 234, wo die Radschlupfspannungsgrenze VLWS verringert wird.
Mit Bezug nun auf die Fig. 6a und 6b wird ein Flußdiagramm beschrieben, das Software darstellt zum Steuern der Generatorsteuerschleife 60. Im Block 260 wird die tatsächliche oder Ist-Motordrehzahl oder -geschwindigkeit NA durch Überwachen des magnetischen Aufnahmesensors 44 bestimmt. Danach wird im Block 262 eine erste vorläufige Soll-Regelstange bzw. Soll-Regeleinstellung R1 berechnet als eine Funktion der Ist-Motordrehzahl unter Verwendung einer zweiten Nachschautabelle, die in dem Speicher 38 gespeichert ist. Die zweite Nachschautabelle setzt die Ist-Motordrehzahl gleich einer Soll-Regelstangeneinstellung, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
Im Block 264 wird eine gemessene Regelstangenposition RM festgestellt durch Überwachen des Regelstangensensors 74. In dem Block 266 werden nachfolgend die Auswahlmittel- Spannung und die Stromgrenzen VL, IL berechnet als eine Funktion der Position der Leistungsauswahlmittel 28.
In dem Entscheidungsblock 272 wird die Auswahlmittel- Spannungsgrenze VL mit der Radschlupfspannungsgrenze VLWS verglichen. Danach wird in den Blocks 274, 276 eine endgültige Spannungsgrenze VLF gleich der geringeren bzw. niedrigeren der verglichenen Spannungsgrenzen VLWS, VL eingestellt.
In dem Block 278 wird das Soll-Regelstangensignal RD auf das geringere der drei vorläufigen Regelstangensignale R1, R2, R3 eingestellt. Das erste vorläufige Regelstangensignal R1 wurde früher in dem Block 262 berechnet als eine Funktion der gemessenen Motordrehzahl NA. Die zweiten und dritten vorläufigen Regelstangensignale R2, R3 sind begrenzt durch die endgültige Spannung VLF bzw. die Stromgrenze IL. In dem Block 280 wird ein Regelstangenfehler eR erzeugt ansprechend auf eine Differenz zwischen der gemessenen Regelstangenposition RM und dem Soll- Regelstangensignal RD.
Schließlich wird im Block 284 das Steuersignal If berechnet unter Verwendung einer PID (proportional, integral, differential)-Transferfunktion, die mit bekannter Steuertheorie einhergeht. Genauer wird das Steuersignal berechnet unter Verwendung der folgenden Steuersignalformel:
If = K&sub8;*eR + K&sub9;*ΔeR + K&sub1;&sub0;*ΣB
wobei K&sub8;, K&sub9; und K&sub1;&sub0; empirisch bestimmte Konstanten und ΣB ein temporärer Software-Integrator ist.
Die Blocks 286 und 288 sind optional bzw. wahlweise vorgesehen und werden verwendet, um den Haupt-Software-Integrator ΣA zu aktualisieren bzw. um sicherzustellen, daß das Steuersignal If gültig ist.
Zusammengefaßt bedeutet dies, daß, wenn synchroner Schlupf auftritt, die Synchron-Radschlupf-Steuereinheit 12 eine Radschlupfspannungsgrenze VLWS erzeugt, die von den Soll-Regelstangenberechnungsmittel 58 verwendet wird, um das Soll-Regelstangensignal RD zu beschränken. Als Ergebnis tritt ein Regelstangenfehler eR auf, was bewirkt, daß die Steuersignalberechnungsmittel 78 den Steuerstrom If reduzieren. Daraufhin wird die Ist- Raddrehzahl oder -geschwindigkeit der Lokomotive schrittweise reduziert, bis der synchrone Schlupfzustand nicht mehr durch die Synchron-Radschlupf-Steuereinheit 12 detektiert wird.
Mit Bezug nun auf die Fig. 7a und 7b wird eine Subroutine bzw. ein Unterprogramm, das verwendet wird zum Steuern eines alternativen Ausführungsbeispiels der Synchron- Schlupf-Steuereinheit 12, durch ein Flußdiagramm dargestellt. Fig. 7a ist im wesentlichen gleich der vorher beschriebenen Fig. 5; daher wird nur Fig. 7b beschrieben.
Im Block 338 wird eine Verzögerung der ersten Ordnung der gemessenen Generatorspannung VG berechnet unter Verwendung der folgenden Laplace-transformierten Gleichung:
VGL = VG/(1 + T(S))
wobei VGL die verzögerte Generatorspannung ist; VG ist die gemessene Generatorspannung und T ist eine empirisch abgeleitete Zeitkonstante in Sekunden, und S ist der Laplace-Operator. Die Laplace-Transformationsgleichung filtert effektiv Rauschen aus der Generatorspannung VG, wodurch ein stabilerer Wert vorgesehen wird, mit dem die Radschlupfspannungsgrenze VLWS reguliert wird.
Im Block 340 wird der Leerlaufsensor 32 überwacht zum Feststellen, ob die Lokomotive sich in einem Leerlauf- oder einem Lastzustand befindet. Wenn ein Leerlaufzustand besteht, wird eine Rampenspannung RV im Block 342 auf Null gesetzt. Unter Lastbedingungen wird die Rampenspannung RV verwendet, um das Steuersignal If mit einer vorbestimmten Rate ansteigen zu lassen. Diese Strategie wird nachfolgend im größerer Einzelheit beschrieben.
Nachfolgend wird der Schlupfmerker im Entscheidungsblock 344 überprüft. Wenn der Schlupfmerker gesetzt ist, geht die Steuerung zum Block 346 über, wo eine Rampenspannung RV auf die verzögerte Generatorspannung VGL zurückgesetzt wird. Wenn ein Schlupfzustand endet, fängt das Ansteigen somit wieder bei einem Niveau an, das gleich der verzögerten Generatorspannung VGL ist.
Danach wird in dem Block 348 eine vorläufige Spannungsgrenze VLP auf die verzögerte Generatorspannung VGL minus einem empirisch bestimmten Bezugswert B2B gesetzt. Bei einem Schlupfzustand wird die vorläufige Spannungsgrenze VLP kontinuierlich in dieser Art und Weise reduziert, bis der Schlupfzustand endet.
Wenn der Schlupfmerker in dem Entscheidungsblock 344 nicht gesetzt ist, wird die Steuerung zum Block 350 übergehen. Im Block 350 wird die vorläufige Spannungsgrenze VLP auf die verzögerte Generatorspannung VGL plus einem empirisch bestimmten Bezugswert B1B eingestellt. Dies verhindert, daß die vorläufige Spannungsgrenze VLP geringer ist als die Rampenspannung RV während eines schlupffreien Zustandes.
Nachfolgend wird in dem Block 352 die Rampenspannung RV schrittweise erhöht, und zwar mit einer vorgewählten Rate. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Rate von 125 Volt/Sekunde verwendet um zu ermöglichen, daß die Generatorspannung die Maximalspannung von 1250 Volt über ein Intervall von zehn Sekunden hinweg erreicht. Wie zuvor bemerkt, wird die Generatorspannung VG dazu verwendet, das Steuersignal mit einer vorbestimmten Rate zu erhöhen. Daher steigt das Raddrehmoment allmählich unter steigender Last und das Rampen- oder Erhöhungsschema erreicht die maximale Last über ein Zeitintervall von zehn Sekunden hinweg.
Die Steuerung geht dann zum Block 354 über, wo die Rampenspannung RV mit der vorläufigen Spannungsgrenze VLP verglichen wird. Nachfolgend wird die Radschlupfspannungsgrenze VLWS in den Blocks 356, 358 auf den geringeren bzw. niedrigeren der miteinander verglichenen Spannungen RV, VLP eingestellt. Die Radschlupfspannungsgrenze VLWS wird in der Generatorsteuerschleife 60 verwendet, wie in der Beschreibung der Fig. 6a und 6b beschrieben wurde.
Während die vorliegende Erfindung zur Verwendung mit der Mikroprozessorreglersteuereinheit 10 beschrieben wurde, die in Earleson et al. gezeigt ist, sei bemerkt, daß eine solche Synchron-Radschlupf-Steuereinheit 12 in Kombination mit zahlreichen anderen Reglern für Lokomotiven verwendet werden könnte.

Claims

1. Eine Vorrichtung zum Steuern des synchronen Radschlupfes einer Lokomotive mit mindestens einem elektrischen Fahrmotor (26a-26c), angetrieben durch eine Motorgeneratoreinheit (14) der Bauart mit einer Feldstromsteuerung (24), wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

Stromsensormittel (50) zum Detektieren eines Stromes, der durch die Motorgeneratoreinheit (14) erzeugt wird und zum Erzeugen eines Stromsignals ansprechend auf den detektierten Strom; gekennzeichnet durch:

Spannungsabfühlmittel (52) zum Detektieren einer Spannung, die durch die Motorgeneratoreinheit (14) erzeugt wird und zum Erzeugen eines Spannungssignals ansprechend auf die detektierte Spannung; und

Verarbeitungs- oder Prozessormittel (10) zum Empfangen der erzeugten Strom- und Spannungssignale, zum Verarbeiten der erzeugten Strom- und Spannungssignale, um ein berechnetes Raddrehzahl- oder Geschwindigkeitssignal zu erzeugen, das die Ist-Raddrehzahl der Lokomotive anzeigt, zum Verarbeiten des berechneten Raddrehzahlsignals, um ein verzögertes Raddrehzahlsignal zu erzeugen, zum Ableiten eines Differenzsignals ansprechend auf eine Differenz zwischen den berechneten und verzögerten Raddrehzahlsignalen und Liefern eines Steuersignals an die Feldstromsteuerung (24) ansprechend darauf, daß das Differenzsignal größer ist als ein erstes vorgewähltes Bezugssignal, wobei die Leistung, die durch die Motorgeneratoreinheit (14) erzeugt wird, steuerbar modifiziert wird ansprechend darauf, daß die Feldstromsteuerung (24) das Steuersignal empfängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistung, die durch die Motorgeneratoreinheit (14) erzeugt wird, steuerbar modifiziert wird, so daß das Differenzsignal auf eine Größenordnung reduziert wird, die geringer ist das erste vorgewählte Bezugssignal.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Prozessormittel (10) einen Speicher (38) mit einer darinnen gespeicherten Formel umfassen, die empirisch abgeleitete Konstanten aufweist, die mit einer gegebenen Motorgeneratoreinheit- (14) und Fahrmotor- (26a-26c) Kombination assoziiert sind zum Berechnen einer Radgeschwindigkeit der Lokomotive als eine Funktion der erzeugten Strom- und Spannungssignale.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei während der Erzeugung des berechneten Raddrehzahlsignals die Bearbeitungsmittel (10) folgendes erreichen: Erzeugen eines Produktsignals ansprechend auf ein Produkt des erzeugten Stromsignals und einer ersten vorbestimmten Konstante;

Erzeugen eines Summensignal ansprechend auf eine Summe des Produktsignals und einer zweiten vorbestimmten Konstante; und

Erzeugen des berechneten Raddrehzahlsignals ansprechend auf einen Quotienten des erzeugten Spannungssignals geteilt durch das Summensignal.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung weiterhin folgendes aufweist:

Leistungsauswahlmittel (28) mit einer Vielzahl von Leistungseinstellungen;

Auswahlabfühlmittel (30) zum Erzeugen eines Leistungssignals ansprechend auf die Position der Leistungsauswahlmittel (28);

Sollgeschwindigkeits- oder Solldrehzahlberechnungsmittel (36) zum Empfangen des Leistungssignals und zum Erzeugen eines Motor-Solldrehzahlsignals ansprechend auf das Leistungssignal;

Geschwindigkeitsabfühlmittel (44) zum Erzeugen eines tatsächlichen oder Ist-Motorgeschwindigkeits- oder Drehzahlsignals ansprechend auf die Geschwindigkeit oder Drehzahl des Motors (16);

Drehzahlsummiermittel (42) zum Empfangen der Ist- und Soll-Motordrehzahlsignale und zum Erzeugen eines Drehzahlfehlersignals ansprechend auf eine Differenz zwischen den Ist- und Soll-Motordrehzahlsignalen;

Drehzahlsteuermittel (48) zum Empfangen des Drehzahlfehlersignals und zum Erzeugen eines Zahn- oder Regelstangeneinstellungssignals ansprechend auf das Drehzahlfehlersignal;

Regelstangensteuermittel (22) zum Empfangen des Regelstangeneinstellsignals und zum Steuern der Motordrehzahl ansprechend auf das Regelstangeneinstellsignal;

Regelstangenabfühlmittel (74) zum Erzeugen eines gemessenen Regelstangensignals ansprechend auf die Position der Regelstangensteuermittel (22); synchrone Radschlupfsteuermittel (12) zum Empfangen der erzeugten Strom- und Spannungssignale zum Verarbeiten der erzeugten Strom- und Spannungssignale, um das Differenzsignal zu erzeugen und zum Erzeugen eines Radschlupfspannungsbegrenzungssignals darauf ansprechend, daß das Differenzsignal größer ist als die erste vorgewählte Größe;

Soll-Regelstangenberechnungsmittel (58) zum Empfangen der Radschlupfspannungsgrenze, der erzeugten Spannung und des Motor-Istdrehzahlsignals und zum Verarbeiten der empfangenen Signale zum Erzeugen eines gewünschten oder Soll-Regelstangensignals;

Regelstangensummiermittel (72) zum Empfangen der Soll und Ist-Regelstangensignale und zum Erzeugen eines Regelstangenfehlersignals ansprechend auf eine Differenz zwischen den Soll- und Ist-Regelstangensignalen; und

Steuersignalberechnungsmittel (78) zum Empfangen des Regelstangenfehlersignals und zum Verarbeiten des Regelstangenfehlersignals, um das Steuersignal zu erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Verarbeitungsmittel (10) einen Speicher (38) umfassen, wobei der Speicher (38) darinnen eine Formel gespeichert besitzt, die empirisch abgeleitete Konstanten aufweist, die mit einer gegebenen Motorgeneratoreinheit- (14) und Fahrmotor- (26a-26c) Kombination assoziiert ist zum Berechnen des Steuersignals als eine Funktion des Regelstangenfehlersignals, der Zeitveränderungsrate des Regelstangenfehlersignals und des Integrals von mehreren Regelstangenfehlersignalen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Leistung, die durch die Motorgeneratoreinheit (14) erzeugt wird, steuerbar modifiziert wird, und zwar darauf ansprechend, daß die Feldstromsteuerung (24) das Steuersignal empfängt, so daß das Regelstangenfehlersignal auf Null reduziert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die synchronen Radschlupfsteuermittel (12) ein Schlupfflaggen- oder Merkersignal erzeugen, und zwar darauf ansprechend, daß das Differenzsignal größer ist als das erste vorgewählte Bezugssignal.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die synchronen Radschlupfsteuermittel (12) ein Bezugsraddrehzahlsignal gleich dem verzögerten Raddrehzahlsignal setzen, und zwar in der Abwesenheit des Schlupfmerkersignals.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die synchronen Radschlupfsteuermittel (12) folgendes vorsehen:

Löschen des Schlupfmerkersignals ansprechend darauf, daß das Differenzsignal geringer oder gleich dem ersten vorgewählten Bezugssignal ist; und

Löschen des Schlupfmerkersignals ansprechend darauf, daß das berechnete Raddrehzahlsignal geringer als oder gleich einer Summe des Bezugsraddrehzahlsignals und einem zweiten vorgewählten Bezugssignal ist und wobei das verzögerte Raddrehzahlsignal geringer als oder gleich einer Summe des Bezugsraddrehzahlsignals und dem zweiten vorgewählten Bezugssignal ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Sollregelstangenberechnungsmittel (58) ein Spannungsbegrenzungssignal erzeugen, und zwar ansprechend auf das Leistungssignal und ein letztendliches Spannungsbegrenzungssignal auf das kleinere der Spannungsbegrenzungs- und Radschlupfspannungsbegrenzungssignale begrenzen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Sollregelstangenberechnungsmittel (58) folgendes erzeugen:

ein erstes Quotientensignal ansprechend auf den Quotienten des letztendlichen Spannungsbegrenzungssignals geteilt durch das erzeugte Spannungssignal,

ein Strombegrenzungssignal ansprechend auf das Leistungssignal,

ein zweites Quotientensignal ansprechend auf den Quotienten des Strombegrenzungssignals geteilt durch das erzeugte Stromsignal, ein erstes vorläufiges Regelstangensignal ansprechend auf das Motordrehzahlsignal, ein zweites vorläufiges Regelstangensignal ansprechend auf das Produkt des gemessenen Regelstangensignals und des ersten Quotientensignals, ein drittes vorläufiges Regelstangensignal ansprechend auf das Produkt des gemessenen Regelstangensignals und des zweiten Quotientensignals, und wobei die Sollstangenbegrenzungsmittel ferner das Regelstangen-Sollsignal auf das geringere der vorläufigen Regelstangensignale begrenzen.

13. Verfahren zum Steuern des Radschlupfes einer Lokomotive mit mindestens einem elektrischen Fahrmotor (26a-26c) angetrieben durch eine Motorgeneratoreinheit (14) der Bauart mit einer Feldstromsteuerung (24), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Detektieren eines Stromes, der durch die Motorgeneratoreinheit (14) erzeugt wird und Erzeugen eines Stromsignals ansprechend auf den detektierten Strom; gekennzeichnet durch:

Detektieren einer Spannung erzeugt durch die Motorgeneratoreinheit (14) und Erzeugen eines Spannungsignals ansprechend auf die detektierte Spannung;

Verarbeiten der erzeugten Strom- und Spannungssignale zum Erzeugen eines berechneten Radgeschwindigkeits- oder Drehzahlsignals, das die Ist-Raddrehzahl der Lokomotive anzeigt;

Verarbeiten des berechneten Raddrehzahlsignals zum Erzeugen eines verzögerten Raddrehzahlsignals, das eine Verzögerung der ersten Ordnung des berechneten Raddrehzahlsignals anzeigt;

Ableiten eines Differenzsignals ansprechend auf eine Differenz zwischen den berechneten und den verzögerten Raddrehzahlsignalen; und

Liefern eines Steuersignals an die Feldstromsteuerung (24) ansprechend darauf, daß das Differenzsignal größer ist als ein erstes vorgewähltes Bezugssignal.

14. Verfahren nach Anspruch 13, daß den Schritt des Erzeugens eines Schlupfflaggen- oder Merkersignals aufweist, und zwar ansprechend darauf, daß das Differenzsignal größer ist als das erste vorgewählte Bezugssignal.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Bezugsraddrehzahlsignal auf das verzögerte Raddrehzahlsignal eingestellt wird, und zwar in der Abwesenheit des Schlupfmerkersignals.

16. Verfahren nach Anspruch 15, das die folgende Schritte aufweist:

Löschen des Schlupfmerkersignals ansprechend darauf, daß das erste Differenzsignal geringer als oder gleich dem ersten vorgewählten Bezugssignals ist, und

Löschen des Schlupfmerkersignals ansprechend darauf, daß das berechnete Raddrehzahlsignal geringer als oder gleich der Summe des Bezugsraddrehzahlsignals und eines zweiten vorgewählten Bezugssignals ist und wobei das verzögerte Raddrehzahlsignal geringer als oder gleich der Summe des Bezugsraddrehzahlsignals und des zweiten vorgewählten Bezugssignals ist.

17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Erzeugen des berechneten Raddrehzahlsignals folgendes aufweist:

Erzeugen eines Produktsignals ansprechend auf ein Produkt des erzeugten Stromsignals und einem ersten vorbestimmten Konstantensignal; Erzeugen eines Summensignals ansprechend auf eine Summe des Produktsignals und einer zweiten vorbestimmten Konstante; und

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die vorbestimmten Konstanten empirisch abgeleitet und ausgewählt sind ansprechend auf die Größen der erzeugten Strom- und Spannungssignale.

19. Vorrichtung zum Steuern des Radschlupfs bei einer Lokomotive der Bauart mit mindestens einem elektrischen Fahrmotor (26a-26c) angetrieben durch eine Motorgeneratoreinheit (14), wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

Leistungsauswahlmittel (28) mit einer Vielzahl von auswählbaren Positionen;

Sollgeschwindigkeits- oder Drehzahlberechnungsmittel (34) zum Empfangen des Leistungssignals und zum Erzeugen eines Motor-Solldrehzahlsignals ansprechend auf das Leistungssignal;

Drehzahlabfühlmittel (44) zum Erzeugen eines Motor- Istdrehzahl- oder Geschwindigkeitssignals ansprechend auf die Drehzahl des Motors (16); gekennzeichnet durch:

Drehzahlsteuermittel (48) zum Empfangen des Drehzahlfehlersignals und zum Erzeugen eines Regelstangeneinstellungssignals ansprechend auf das Drehzahlfehlersignal;

Regelstangensteuermittel (22) zum Empfangen des Regelstangeneinstellungssignals und zum Steuern der Motordrehzahl ansprechend auf das Regelstangeneinstellungssignal;

Regelstangenabfühlmittel (74) zum Erzeugen eines gemessenen Regelstangensignals ansprechend auf die Position der Regelstangensteuermittel (22),

Stromabfühlmittel (50) zum Detektieren eines Stroms, der durch die Motorgeneratoreinheit (14) erzeugt wird und zum Erzeugen eines Stromsignals ansprechend auf den detektierten Strom;

Spannungsabfühlmittel (52) zum Detektieren einer Spannung erzeugt durch die Motorgeneratoreinheit (14) und zum Erzeugen eines Spannungssignals ansprechend auf die detektierte Spannung;

synchrone Radschlupfsteuermittel (12) zum Empfangen der erzeugten Strom- und Spannungssignale, zum Erzeugen eines Produktsignals ansprechend auf ein Produkt des erzeugten Stromsignals und einer ersten vorbestimmten Konstante, zum Erzeugen eines Summensignals ansprechend auf eine Summe des Produktsignals und einer zweiten vorbestimmten Konstante, zum Erzeugen eines berechneten Raddrehzahlsignals, das die Ist-Raddrehzahl der Lokomotive anzeigt ansprechend auf einen Quotienten des Spannungssignals geteilt durch das Summensignal, Verarbeiten des berechneten Raddrehzahlsignals zum Erzeugen eines verzögerten Raddrehzahlsignals und Erzeugen eines Radschlupfspannungsbegrenzungssignals ansprechend darauf, daß eine Differenz zwischen dem berechneten und verzögerten Raddrehzahlsignalen größer ist als ein vorgewähltes Bezugssignal;

Sollregelstangenberechnungsmittel (58) zum Empfangen der Radschlupfspannungsgrenze, der erzeugten Spannung und der Ist-Motordrehzahlsignale und zum Verarbeiten der empfangenen Signale, um ein Soll-Regelstangensignal zu erzeugen;

Steuersignalberechnungsmittel (78) zum Empfangen der Soll- und Ist-Regelstangensignale und zum Erzeugen eines Steuersignals ansprechend auf eine Differenz zwischen den Soll- und Ist-Regelstangensignalen; und Feldstromsteuermittel (24) zum Empfangen des Steuersignals und zum Steuern der Leistung, die durch den Generator (18) ansprechend auf das Steuersignal erzeugt wird.