EP1038749B1 - Neigungs-Steuerung für einen Wagenkasten eines spurgebundenen Fahrzeuges - Google Patents

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EP1038749B1
EP1038749B1 EP00105285A EP00105285A EP1038749B1 EP 1038749 B1 EP1038749 B1 EP 1038749B1 EP 00105285 A EP00105285 A EP 00105285A EP 00105285 A EP00105285 A EP 00105285A EP 1038749 B1 EP1038749 B1 EP 1038749B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
route
speed
tilt control
signal
control according
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP00105285A
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English (en)
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EP1038749A1 (de
Inventor
Ulrich Dr.-Ing. Bitterberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transport Deutschland GmbH
Original Assignee
Alstom LHB GmbH
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies

Definitions

  • the invention relates to a tilt control for a car body Track-bound vehicle with those mentioned in the preamble of claim 1 Features.
  • an inclination control in which in a readable route data memory of the control unit for a tilting technique relevant route data, such as routing, curve radii, curve elevations or the like are stored. While driving the Rail vehicle is dependent on the stored route data from a determined actual position of the rail vehicle and under Taking into account an instantaneous speed, a target signal for the adjusting device be generated. The actual position is, for example, by means of a satellite-based one GPS system can be determined.
  • a storage device of the control device owns extensive, interlinkable files, on the one hand which contain route data and, on the other hand, for each position of the Rail vehicle along the route depending on different a corresponding actual possible instantaneous speeds Variety of target signals included. Because of this extensive to be kept Such data inclination control is only very complex to realize. There is a multitude of almost every position signal, of which possible instantaneous different speed signals Assign target signals for the adjustment device.
  • an inclination control in which also from a readable route data memory as a function of a position signal and the instantaneous speed a target signal for an adjusting device is adjustable for setting a tilt angle.
  • the position signal is here from a distance measurement of a distance traveled Rail vehicle won. According to the current position of the The rail vehicle can then do the corresponding from the route data memory Target signal can be read out. Reading out the target signal in turn depends on a measured instantaneous speed of the rail vehicle.
  • the invention is therefore based on the object of tilt control Generic type to create a comfortable in a simple manner Tilt control achievable and its own task and process-specific Data retention is reduced to a minimum or is unnecessary.
  • this object is achieved by a tilt control with the solved in claim 1 features.
  • the target signal in particular the speed signal, for at least one following the expected waypoint of the route is predictable, is advantageously possible an entire arc transition length of a curve for tilt control of the car body and readjustments in the curve avoid.
  • the adjustment device can thus already be done by the control unit be controlled in time so that a steady transition from one essentially horizontal position to the desired inclined position of the Car body - can be done according to the progress of cornering.
  • the permissible Speed to a subsequently expected waypoint from an in a locomotive or control car of a train stored electronic Book timetable for the respective train is read out.
  • This will make it advantageously possible in on the train for the purpose of its reliable self-location in information in any route network anyway, in certain sections or certain positions Known expected train speed for tilt control exploit.
  • the provision of additional information is therefore exclusive not necessary for tilt control. It can thus be based on existing, for the information provided for the routing can be used.
  • the course of the curve determines the required tilt angle and in Coordination with the transition curve course the corresponding target signal for the adjustment device are provided. It is therefore already before the entrance of the train in the following curve all necessary information, such as curve radius, Train speed, before, so that from it by the control unit corresponding target signal for the adjustment device can be derived.
  • the predictable speed can be linked to a correction signal for a subsequently expected waypoint is. This ensures that when the actual speed deviates to an actual position from one from the electronic Book schedule predetermined target speed to the actual position the expected Deviation of the target speed can be determined at the next waypoint is. As a result, it is recognized in good time before cornering whether the expected speed actually occurs, and in the event that it does not occurs, the target signal for the adjustment device can be corrected accordingly. In this way, incorrect control for the adjusting device is avoided.
  • the ideal speed curve is determined and this for the Determination of the target signals is used by using the previously determined ideal speed curve the predictable speed at a expected waypoint is tapped.
  • the ideal speed curve in Dependence on values known from a train baptism about driving force, Driving force distribution, braking force, braking force distribution or the like of assembled train for the determination of the ideal speed course can be used, an exact can be very advantageous Determine incline control. The speed to an expected This way, waypoints can be predicted with great accuracy.
  • all the information available from the electronic book timetable and / or a digital route atlas can be read before the start of the train journey, such as scheduled stops, inclines of the route, signal locations, slow routes or the like.
  • a corresponding correction signal for the target signal can be generated by the preferably provided comparison of the expected ideal speed curve with an actual speed curve, so that the inclination control then triggered in the subsequently expected cornering corresponds to the lateral acceleration actually to be reduced or compensated.
  • the inclination control designated overall by 10, comprises a control device 12, by means of which a desired signal 14 can be specified for an adjusting device 16.
  • the control device 12 is on the one hand with a digital route atlas 18 and others coupled to an electronic book timetable 20.
  • the coupling between the control unit 12 and the route atlas 18 and the Electronic book timetable 20 takes place via interfaces 22 and respectively 24th
  • the route atlas 18 contains all basic route data on the route (Routing), such as route length, route gradients, route curves, Curve radii, curve elevations, branches, junctions, Breakpoints, signal locations or the like. This basic route data are available for routes to be traveled by rail vehicles.
  • This basic route data can be obtained from a centrally specified, constantly updated Pool before the start of a host computer of a traction vehicle, Control car or the like of a train according to the one put together Train to be traveled route and into a train-related Route data memory can be stored.
  • the information from the train-related track memories are primarily used in the train while driving used for its reliable localization in any route network. You can also use it for other purposes on the train, such as serve the passenger information.
  • the electronic book timetable contains all relevant, train-related information about the running of a train journey over a given Route.
  • the electronic book timetable contains information, among other things to a route length, to service stops, to on individual route sections target speeds to be reached while at a Train christening for the respective train received information about the train composition, train mass, braking force, driving force or like.
  • the electronic book timetable is a multitude of individual, linked files in the master computer of the locomotive and is can be shown to a train driver via a display device (display).
  • an inclination control route unit 26 is activated which, in accordance with the route of the predetermined journey selected in the display device of the electronic book timetable 20, contains all the necessary information from the electronic book timetable 20 digital route atlas 18. From this data, the information required for the clear description of the inclination control is provided in the inclination control travel unit 26 before the start of the train journey in three operational files. For this purpose, the information is compiled in an operational route file 28, an operational journey file 30 and an operational signal file 32.
  • the operational route file 28 contains information about the routing of the route to be traveled.
  • route kilometrage route-related waymarks, curves (arc) lengths, curves (arc) radii, track elevations, beginning and end of the curves (curve) transitions and length of the arc transitions.
  • This information can be read out from the digital route atlas 18 via the inclination control travel path unit 26.
  • the information on curve lengths, curve radii and track elevations directly serve to determine an optimal tilt angle when cornering.
  • the information about the beginning and end of the arc transitions provides the information for the incline control that the incline control is active with a next waypoint as a result of a cornering movement which then begins.
  • the operational trip file 30 contains information about the speed curve of the planned train journey. This is information on route-related waymarks, route kilometrage, locally permitted speeds, optimal dynamic speed course of the train over the route to be traveled. This information can be read from the electronic book timetable 20. From the static speed curve mentioned there, train-specific information, such as acceleration information, is provided via the route kilometer and the information on the locally permissible speeds by the inclination control route unit 26 by linking to the digital route atlas 18 and the control device 12 via a train baptism. and braking ability of the train, the optimal dynamic speed curve can be created. In addition to the locally permissible speeds, the scheduled stops specified via the electronic book timetable 20 are also taken into account.
  • the operational signal file 32 contains information on the route-related waymarks, the route kilometer and the locations of main and warning signals, the beginning and end of route sections in which speed monitoring is permitted for fast (curved) train journeys. This information can be read out directly from the electronic book timetable 20 by the inclination control travel unit 26.
  • the information stored in the files 28, 30, 32 now embody all information necessary for optimal incline control. This are made available to a control device 34.
  • the control device 34 provides the target signal for the adjusting device 16. to The correct target signal 14 is determined via the files 28, 30 and 32 information provided with one provided by a location system 36 Position signal 38 linked.
  • the position signal 38 supplies the current one Current position of the train.
  • the location system 36 is for this purpose via the electronic Book timetable 20 and the digital route atlas 18 a Route file 40 communicated about the planned route to be traveled.
  • Dependent on of position sensors 42 becomes a route file 40 Position determination 44 carried out to provide the position signal 38 leads.
  • the position sensors 42 can be, for example, satellite-based GPS sensors or with waymarks installed on the route, so-called Beautyses, or a combination of the same or other communicating Sensors that perform the same functions.
  • a current speed signal 48 is also continuously fed to position determination 44 via sensors 46.
  • This speed signal 48 is simultaneously made available to the control device 34.
  • an instantaneous lateral acceleration signal 52 is delivered via acceleration sensors 50 in a defined plane of the car body inclined by the adjusting device 16. For passenger cars, this is usually the passenger level.
  • the control device 34 of the control device 12 links the position signal 38 with the information known from the route file 28, the travel file 30 and the signal file 32 about the train journey to the desired signal 14 for the adjustment drive 16.
  • the operational travel file 30 becomes a speed signal determined for a subsequent waypoint (position) of the train.
  • the target signal 14 for the adjusting device 16 can be provided in good time before the start of the curve, for example in the case of location information known from the operational route file 28. It is thus achieved that, at the moment when the train begins to enter the curve, the adjusting device 16 already has the corresponding information for the optimum tilt angle in accordance with the geometric conditions of the curve (radius, elevation) and the actual, already predicted speed.
  • the current speed signal 48 is used by the control device 34 only as a correction signal in the event that the from the operational trip file 30 predetermined dynamic optimal speed curve for the Train journey is not adhered to. Due to the current speed signal 48 a difference to the optimal speed profile can be determined become. This can be used for the following waymark corrected speed can be predicted so that the target signal 14th then according to the correction via the speed signal 48 Adjustment device 16 according to the corrected speed heads for the next waypoint.
  • the transverse acceleration signal 52 is only used to check the actual one Actual lateral acceleration during cornering and forms one Fallback level for tilt control in the event of a fault.
  • the provision of the Desired signal 14 for the adjusting device 16 is, as explained, independent of the actual lateral acceleration.

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  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Neigungs-Steuerung für einen Wagenkasten eines spurgebundenen Fahrzeuges mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Es ist bekannt, daß, wenn ein Schienenfahrzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit eine Kurve befährt, auf das Schienenfahrzeug infolge der Querbeschleunigung eine horizontal gerichtete Fliehkraft entgegen der Kurvenrichtung - also nach Bogenaußen - wirkt. Um die während der Kurvenfahrt auf Fahrzeug, Fahrwerk sowie Last, insbesondere Fahrgäste, wirkenden Querbeschleunigungen zu reduzieren, ist bekannt, die Schienenfahrzeuge mit einer passiven oder aktiven Neigungs-Steuerung auszustatten. Bei einer aktiven Neigungs-Steuerung ist ein quer zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges liegender Neigewinkel zwischen einem Wagenkasten und einem Fahrwerk mittels einer Verstelleinrichtung einstellbar. Dieser Verstelleinrichtung ist ein Steuergerät zugeordnet, das ein Soll-Signal für die Verstelleinrichtung zur Einstellung eines bestimmten Neigewinkels vorgibt.
Aus der EP 0 647 553 A2 ist eine Neigungs-Steuerung bekannt, bei der in einem auslesbaren Streckendaten-Speicher des Steuergerätes die für eine Neigetechnik relevanten Streckendaten, wie Trassierung, Kurvenradien, Kurvenüberhöhungen oder dergleichen, abgespeichert sind. Während einer Fahrt des Schienenfahrzeuges ist aus den abgespeicherten Streckendaten in Abhängigkeit von einer ermittelten Ist-Position des Schienenfahrzeuges und unter Berücksichtigung einer Momentangeschwindigkeit ein Soll-Signal für die Verstelleinrichtung generierbar. Die Ist-Position ist beispielsweise mittels eines satelitengestützten GPS-Systems ermittelbar. Eine Speichereinrichtung des Steuergerätes besitzt umfangreiche, miteinander verknüpfbare Dateien, die einerseits die Streckendaten enthalten und andererseits für jede einnehmbare Position des Schienenfahrzeuges entlang der Strecke in Abhängigkeit unterschiedlicher tatsächlicher möglicher Momentangeschwindigkeiten eine entsprechende Vielzahl von Soll-Signalen enthalten. Aufgrund dieses umfangreichen vorzuhaltenden Datenvolumens ist eine derartige Neigungs-Steuerung nur sehr aufwendig zu realisieren. Es sind quasi jedem Positionssignal eine Vielzahl, von den möglichen momentanen unterschiedlichen Geschwindigkeitssignalen abhängige Soll-Signale für die Verstelleinrichtung zuzuordnen.
Aus der DE 39 35 740 C2 ist eine Neigungs-Steuerung bekannt, bei der ebenfalls aus einem auslesbaren Streckendaten-Speicher in Abhängigkeit eines Positionssignals und der Momentangeschwindigkeit ein Soll-Signal für eine Verstelleinrichtung zur Einstellung eines Neigewinkels vorgebbar ist. Das Positionssignal wird hierbei aus einer Wegmessung einer zurückgelegten Fahrstrecke des Schienenfahrzeuges gewonnen. Entsprechend der momentanen Position des Schienenfahrzeuges kann dann aus dem Streckendaten-Speicher das entsprechende Soll-Signal ausgelesen werden. Das Auslesen des Soll-Signals erfolgt wiederum in Abhängigkeit einer gemessenen Momentangeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges.
Bei den bekannten Neigungs-Steuerungen ist nachteilig, daß einerseits ein sehr großer Aufwand für das Erstellen und Pflegen der Streckendaten-Dateien zu betreiben ist und andererseits durch das Verknüpfen mit der Momentangeschwindigkeit bei sich innerhalb einer Kurvenfahrt verändernder Geschwindigkeit eine Nachregelung der Verstelleinrichtungen erfolgt. Diese Nachregelung der Verstelleinrichtung innerhalb der Kurvenfahrt führt zu deutlichen Komforteinbußen, da aufgrund der diskreten Messung der Momentangeschwindigkeit die Verstellung des Neigewinkels in Stufen mit Zeitverzögerung erfolgt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Neigungs-Steuerung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der in einfacher Weise eine komfortable Neigungs-Steuerung erzielbar und eine eigene Aufgaben- und verfahrensspezifische Datenvorhaltung auf ein Minimum reduziert oder entbehrlich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Neigungs-Steuerung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß das Soll-Signal, insbesondere das Geschwindigkeitssignal, für wenigstens eine nachfolgend erwartete Wegmarke der Fahrstrecke vorhersagbar ist, ist vorteilhaft möglich, eine gesamte Bogenübergangslänge einer Kurve für eine Neigungs-Steuerung des Wagenkastens auszunutzen und Nachstellvorgänge in der Kurve zu vermeiden. Insbesondere durch die Vorhersage der Geschwindigkeit zu einer folgenden Wegmarke kann bereits das entsprechende Soll-Signal für die Verstelleinrichtung unter Einbeziehung aller relevanten Informationen bereitgestellt werden. Die Verstelleinrichtung kann damit durch das Steuergerät bereits rechtzeitig angesteuert werden, so daß ein stetiger Übergang von einer im wesentlichen horizontalen Position zu der gewünschten geneigten Position des Wagenkastens - entsprechend dem Fortschritt der Kurvenfahrt - erfolgen kann. In dem Moment, wo das Schienenfahrzeug an einer definierten Position (Wegmarke) innerhalb einer Kurve seine vorhergesagte Geschwindigkeit hat, ist bereits der Wagenkasten in seiner entsprechend vorgebbaren geneigten Soll-Position. Da die Geschwindigkeit mit ihrem Quadrat in die Querbeschleunigung des Schienenfahrzeuges bei Kurvenfahrt eingeht, kann somit die Neigungs-Steuerung optimal erfolgen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die zulässige Geschwindigkeit zu einer nachfolgend erwarteten Wegmarke aus einem in einem Triebfahrzeug oder Steuerwagen eines Zuges abgespeicherten elektronischen Buchfahrplan für den jeweiligen Zug ausgelesen wird. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, über im Zug zum Zweck seiner zuverlässigen Eigenortung in einem beliebigen Streckennetz sowieso vorhandene Informationen eine, in bestimmten Streckenabschnitten beziehungsweise bestimmten Positionen bekannte erwartete Geschwindigkeit des Zuges für die Neigungs-Steuerung auszunutzen. Somit ist das Bereitstellen zusätzlicher Informationen ausschließlich für die Neigungs-Steuerung nicht notwendig. Es kann somit auf vorhandene, für die Zugführung vorgesehene Informationen zurückgegriffen werden. Durch Verknüpfung der erwarteten Geschwindigkeit des Zuges mit den Streckendateien, kann sehr vorteilhaft fahrtbegleitend für den jeweils folgenden Kurvenverlauf situationsgerecht der notwendige Neigewinkel bestimmt und in Abstimmung mit dem Übergangsbogenverlauf das entsprechende Soll-Signal für die Verstelleinrichtung bereitgestellt werden. Es liegen somit bereits vor Einfahrt des Zuges in die folgende Kurve alle notwendigen Informationen, wie Kurvenradius, Zuggeschwindigkeit, vor, so daß daraus durch das Steuergerät das entsprechende Soll-Signal für die Verstelleinrichtung abgeleitet werden kann.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in Abhängigkeit einer Momentangeschwindigkeit die vorhersagbare Geschwindigkeit für eine nachfolgend erwartete Wegmarke mit einem Korrektursignal verknüpfbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei festgestellter Abweichung der Ist-Geschwindigkeit zu einer Ist-Position von einer aus dem elektronischen Buchfahrplan vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit zu der Ist-Position die erwartete Abweichung der Soll-Geschwindigkeit an der nächsten Wegmarke ermittelbar ist. Hierdurch wird rechtzeitig vor einer Kurvenfahrt erkannt, ob die erwartete Geschwindigkeit tatsächlich eintritt, und für den Fall, daß diese nicht eintritt, das Soll-Signal für die Verstelleinrichtung entsprechend korrigierbar ist. Hierdurch wird eine Fehlansteuerung für die Verstelleinrichtung vermieden.
Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß aus dem elektronischen Buchfahrplan vor Fahrtbeginn auf Basis der bekannten Strekkendaten der ideale Geschwindigkeitsverlauf ermittelt wird und dieser für die Bestimmung der Soll-Signale verwendet wird, indem aus dem vorher bestimmten idealen Geschwindigkeitsverlauf die vorhersagbare Geschwindigkeit zu einer erwarteten Wegmarke abgegriffen wird. Insbesondere, wenn zusätzlich in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung der ideale Geschwindigkeitsverlauf in Abhängigkeit von aus einer Zugtaufe bekannten Werten über Antriebskraft, Antriebskraftverteilung, Bremskraft, Bremskraftverteilung oder dergleichen des zusammengestellten Zuges für die Bestimmung des idealen Geschwindigkeitsverlaufes mit herangezogen werden, läßt sich sehr vorteilhaft eine exakte Neigungs-Steuerung bestimmen. Die Geschwindigkeit zu einer erwarteten Wegmarke kann hierdurch mit großer Genauigkeit vorhergesagt werden.
Ferner ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, bei der Ermittlung des idealen Geschwindigkeitsverlaufes, der die Bestimmung eines definierten Geschwindigkeitssignals zu jedem erwarteten Positionssignal gestattet, vor Beginn der Zugfahrt sämtliche, aus dem elektronischen Buchfahrplan und/oder einem digitalen Streckenatlas auslesbaren Streckendaten verfügbaren Informationen, wie beispielsweise planmäßige Halte, Steigungen der Fahrstrecke, Signalstandorte, Langsamfahrstrecken oder dergleichen, zu berücksichtigen.
Insgesamt läßt sich somit eine optimale Neigungs-Steuerung erzielen, da alle für die Neigungs-Steuerung relevanten Informationen vor Zugfahrt abgegriffen und für die Ermittlung der Soll-Signale genutzt werden können. Durch den vorzugsweise vorgesehenen Abgleich des erwarteten idealen Geschwindigkeitsverlaufes mit einem tatsächlichen Geschwindigkeitsverlauf kann ein entsprechendes Korrektursignal für das Soll-Signal erzeugt werden, so daß die dann in der nachfolgend erwarteten Kurvenfahrt ausgelöste Neigungs-Steuerung der tatsächlich zu reduzierenden beziehungsweise zu kompensierenden Querbeschleunigung entspricht.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die ein Blockschaltbild einer Neigungs-Steuerung zeigt, näher erläutert.
Die insgesamt mit 10 bezeichnete Neigungs-Steuerung umfaßt ein Steuergerät 12, mittels dem ein Soll-Signal 14 für eine Verstelleinrichtung 16 vorgebbar ist. Das Steuergerät 12 ist zum einen mit einem digitalen Streckenatlas 18 und zum anderen mit einem elektronischen Buchfahrplan 20 gekoppelt. Die Kopplung zwischen dem Steuergerät 12 und dem Streckenatlas 18 sowie dem elektronischen Buchfahrplan 20 erfolgt über Schnittstellen 22 beziehungsweise 24.
Der Streckenatlas 18 enthält sämtliche Streckengrunddaten zum Streckenverlauf (Trassierung), wie beispielsweise Streckenlänge, Streckensteigungen, Streckenkurven, Kurvenradien, Kurvenüberhöhungen, Abzweigungen, Einmündungen, Haltepunkte, Signalstandorte oder dergleichen. Diese Streckengrunddaten stehen für von Schienenfahrzeugen zu befahrenden Strecken zur Verfügung.
Diese Streckengrunddaten können aus einem zentral vorgegebenen, ständig aktualisierten Pool vor Fahrtbeginn von einem Leitrechner eines Triebfahrzeuges, Steuerwagens oder dergleichen eines Zuges entsprechend der von dem zusammengestellten Zug zu befahrenden Strecke abgerufen und in einen zugbezogenen Streckendaten-Speicher abgelegt werden. Die Informationen aus dem zugbezogenen Streckenspeicher werden vorrangig im Zug während der Fahrt für dessen zuverlässige Eigenortung in einem beliebigen Streckennetz genutzt. Sie können darüberhinaus auch anderen Zwecken im Zug wie beispielsweise der Fahrgastinformation dienen.
Der elektronische Buchfahrplan enthält für den Zugführer alle relevanten, zuggebundenen Informationen zum Ablauf einer Zugfahrt über eine vorgegebene Strecke. Der elektronische Buchfahrplan enthält unter anderem Angaben zu einer Streckenlängen, zu Betriebshaltepunkten, zu auf einzelnen Streckenabschnitten zu erreichende Soll-Geschwindigkeiten, zu während über eine Zugtaufe zu dem jeweils zusammengestellten Zug erhaltene Informationen über die Zugzusammenstellung, Zugmasse, Bremskraft, Antriebskraft oder dergleichen. Der elektronische Buchfahrplan liegt als eine Vielzahl einzelner, miteinander verknüpfter Dateien im Leitrechner des Triebfahrzeuges vor und ist einem Zugführer über ein Sichtgerät (Display) anzeigbar.
Im Steuergerät 12 wird vor Beginn einer vorgegebenen Zugfahrt nach dem Start des elektronischen Buchfahrplans 20 eine Neigungs-Steuerungs-Laufweg-Einheit 26 aktiviert, die entsprechend dem im Sichtgerät des elektronischen Buchfahrplans 20 ausgewählten Laufweg der vorgegebenen Zugfahrt alle notwendigen Informationen aus dem elektronischen Buchfahrplan 20 dem digitalen Strekkenatlas 18 abruft. Aus diesen Daten werden in der Neigungs-Steuerungs-Laufweg-Einheit 26 vor Beginn der Zugfahrt in drei operativen Dateien die zur eindeutigen Beschreibung der Neigungs-Steuerung benötigten Informationen bereitgestellt.
Hierzu werden die Informationen in einer operativen Laufwegdatei 28, einer operativen Fahrtdatei 30 und einer operativen Signaldatei 32 zusammengestellt. Die operative Laufwegdatei 28 enthält Angaben über die Trassierung der zu befahrenden Strecke. Dies sind insbesondere eine Streckenkilometrierung, laufwegbezogene Wegmarken, Kurven(Bogen-)Längen, Kurven(Bogen-)radien, Gleisüberhöhungen, Beginn und Ende der Kurven(Bogen-)übergänge sowie Länge der Bogenübergänge. Diese Informationen sind über die Neigungs-Steuerungs-Laufweg-Einheit 26 aus dem digitalen Streckenatlas 18 auslesbar. Insbesondere die Angaben zu Kurvenlängen, Kurvenradien und Gleisüberhöhungen dienen direkt der Bestimmung eines optimalen Neigewinkels bei Kurvenfahrt. Die Angaben über Anfang und Ende der Bogenübergänge liefern die Information für die Neigungs-Steuerung, daß mit einer nächsten Wegmarke infolge einer dann beginnenden Kurvenfahrt die Neigungs-Steuerung aktiv ist.
Die operative Fahrtdatei 30 enthält Informationen über den Geschwindigkeitsverlauf der geplanten Zugfahrt. Dies sind Informationen zu laufwegbezogenen Wegmarken, Streckenkilometrierung, örtlich zugelassene Geschwindigkeiten, optimaler dynamischer Geschwindigkeitsverlauf des Zuges über die zu befahrende Strecke. Diese Angaben sind aus dem elektronischen Buchfahrplan 20 auslesbar. Aus dem dort genannten statischen Geschwindigkeitsverlauf ist über die Streckenkilometrierung und den Angaben zu den örtlich zulässigen Geschwindigkeiten durch die Neigungs-Steuerungs-Laufweg-Einheit 26 durch Verknüpfung mit dem digitalen Streckenatlas 18 und dem Steuergerät 12 über eine Zugtaufe mitgeteilten zugspezifischen Angaben, wie beispielsweise Beschleunigungs- und Bremsvermögen des Zuges, der optimale dynamische Geschwindigkeitsverlauf erstellbar. Hierbei sind neben den örtlich zulässigen Geschwindigkeiten auch die über den elektronischen Buchfahrplan 20 vorgegebenen planmäßigen Halte berücksichtigt.
Die operative Signaldatei 32 enthält Angaben zu den laufwegbezogenen Wegmarken, der Streckenkilometrierung sowie zu den Standorten von Haupt- und Vorsignalen, Beginn und Ende von Streckenabschnitten, in denen eine Geschwindigkeitsüberwachung die für kurven(bogen-)schnelle Zugfahrten zugelassen sind. Diese Angaben sind unmittelbar aus dem elektronischen Buchfahrplan 20 durch die Neigungs-Steuerungs-Laufweg-Einheit 26 auslesbar.
Die in den Dateien 28, 30, 32 abgelegten Informationen verkörpern nunmehr alle Angaben, die für eine optimale Neigungs-Steuerung notwendig sind. Diese werden einer Steuereinrichtung 34 zur Verfügung gestellt. Die Steuereinrichtung 34 stellt das Soll-Signal für die Verstelleinrichtung 16 zur Verfügung. Zur Bestimmung des richtigen Soll-Signals 14 werden die über die Dateien 28, 30 und 32 gelieferten Informationen mit einem von einem Ortungssystem 36 gelieferten Positionssignal 38 verknüpft. Das Positionssignal 38 liefert die momentane Ist-Position des Zuges. Dem Ortungssystem 36 wird hierzu über den elektronischen Buchfahrplan 20 sowie den digitalen Streckenatlas 18 eine Laufwegdatei 40 über die geplante zu befahrende Strecke mitgeteilt. In Abhängigkeit von Positionssensoren 42 wird aus der Laufwegdatei 40 eine Positionsbestimmung 44 durchgeführt, die zur Bereitstellung des Positionssignals 38 führt. Die Positionssensoren 42 können beispielsweise satelitengestützte GPS-Sensoren oder mit an der Fahrstrecke installierte Wegmarken, sogenannte Balisen, oder eine Kombination derselben oder andere kommunizierende Sensoren sein, die die gleichen Funktionen erfüllen.
Der Positionsbestimmung 44 wird ferner über Sensoren 46 kontinuierlich ein momentanes Geschwindigkeitssignal 48 zugeführt. Dieses Geschwindigkeitssignal 48 wird gleichzeitig der Steuereinrichtung 34 zur Verfügung gestellt. Ferner wird über Beschleunigungssensoren 50 ein momentanes Querbeschleunigungssignol 52 in einer definierten Ebene des durch die Verstelleinrichtung 16 geneigten Wagenkastens geliefert. Bei Personenwagen ist dieses in der Regel die Fahrgastebene.
Die Steuereinrichtung 34 des Steuergerätes 12 verknüpft das Positionssignal 38 mit den aus der Laufwegdatei 28, der Fahrtdatei 30 und der Signaldatei 32 bekannten Informationen über die Zugfahrt zu dem Soll-Signal 14 für den Verstellantrieb 16. Insbesondere wird hierbei aus der operativen Fahrtdatei 30 ein Geschwindigkeitssignal für eine nachfolgende Wegmarke (Position) des Zuges ermittelt. Da die Geschwindigkeit bekanntermaßen quadratisch in die Querbeschleunigung in einer Kurvenfahrt eingeht, kann so rechtzeitig, beispielsweise bei aus der operativen Laufwegdatei 28 bekannten Ortsangaben, vor Kurvenbeginn das Soll-Signal 14 für die Verstelleinrichtung 16 vorab bereitgestellt werden. Somit wird erreicht, daß in dem Moment, wo der Zug die Kurveneinfahrt beginnt, die Verstelleinrichtung 16 bereits die entsprechend den geometrischen Gegebenheiten der Kurve (Radius, Überhöhung) und der dann tatsächlichen, bereits vorhergesagten Geschwindigkeit die entsprechenden Informationen für den optimalen Neigewinkel besitzt.
Das momentane Geschwindigkeitssignal 48 dient der Steuereinrichtung 34 lediglich als Korrektursignal für den Fall, daß der aus der operativen Fahrtdatei 30 vorherbestimmte dynamische optimale Geschwindigkeitsverlauf für die Zugfahrt nicht eingehalten ist. Aufgrund des momentanen Geschwindigkeitssignals 48 kann eine Differenz zum optimalen Geschwindigkeitsverlauf ermittelt werden. Hierdurch kann für die folgende Wegmarke eine entsprechend korrigierte Geschwindigkeit vorhergesagt werden, so daß das Soll-Signal 14 entsprechend der Korrektur über das Geschwindigkeitssignal 48 dann die Verstelleinrichtung 16 entsprechend der korrigierten Geschwindigkeit zur nächsten Wegmarke ansteuert.
Das Querbeschleunigungssignal 52 dient lediglich der Überprüfung der tatsächlichen Ist-Querbeschleunigung während der Kurvenfahrt und bildet eine Rückfallebene für die Neigungs-Steuerung im Fehlerfall. Die Bereitstellung des Soll-Signals 14 für die Verstelleinrichtung 16 ist, wie erläutert, unabhängig von der Ist-Querbeschleunigung.
Bezugszeichenliste
10
Neigungssteuerung
12
Steuergerät
14
Soll-Signal
16
Verstelleinrichtung
18
digitaler Streckenatlas
20
elektronischer Buchfahrplan
22
Schnittstelle
24
Schnittstelle
26
Neigungs-Steuerungs-Laufweg-Einheit
28
Laufwegdatei
30
Fahrdatei
32
Signaldatei
34
Steuereinrichtung
36
Ortungssystem
38
Positionssignal
40
Laufwegdatei
42
Positionssensor
44
Positionsbestimmung
46
Sensor
48
Geschwindigkeitssignal
50
Beschleunigungssensor
52
Querbeschleunigungssignal

Claims (10)

  1. Neigungs-Steuerung für einen Wagenkasten eines spurgebundenen Fahrzeuges, das eine Verstelleinrichtung zur vorgebbaren Einstellung eines quer zur Fahrtrichtung liegenden Neigewinkels zwischen dem Wagenkosten und einem Fahrwerk umfaßt, mit einem Steuergerät zur Ermittlung eines Soll-Signals (Neigewinkel-Vorgabe) für die Verstelleinrichtung, einem auslesbaren Streckendaten-Speicher zur Lieferung von Streckendaten, wobei die Streckendaten aus dem Streckendaten-Speicher in Abhängigkeit eines von einem Ortungssystem gelieferten Positionssignals und eines Geschwindigkeitssignals auslesbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Soll-Signal (14) für wenigstens eine nachfolgend erwartete Wegmarke der Fahrstrecke vorhersagbar ist.
  2. Neigungs-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Soll-Signal (14) beeinflussende Geschwindigkeitssignal für die nachfolgend erwartete Wegmarke der Fahrstrecke vorhersagbar ist.
  3. Neigungs-Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vorhergesagte Geschwindigkeitssignal mit einem auf eine Wegmarke bezogenen Wert für die maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit, der aus einem im Fahrzeug abgespeicherten elektronischen Buchfahrplan (20) auslesbar ist, verknüpft werden kann.
  4. Neigungs-Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhergesagte Geschwindigkeit in Abhängigkeit einer Momentangeschwindigkeit (48) mit einem Korrektursignal verknüpfbar ist.
  5. Neigungs-Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bestimmung der Soll-Signole (14) zu allen erwarteten Wegmarken die Fahrstrecke durch das Steuergerät (12) ein dynamischer idealer Geschwindigkeitsverlauf ermittelbar ist.
  6. Neigungs-Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung des dynamischen idealen Geschwindigkeitsverlaufs aus einer Zugtaufe bekannte Werte, insbesondere Beschleunigungsvermögen und Bremsvermögen des Fahrzeuges, berücksichtigt sind.
  7. Neigungs-Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung des dynamischen idealen Geschwindigkeitsverlaufes aus dem elektronischen Buchfahrplan (20) und dem digitalen Streckenatlas (18) vor Fahrtbeginn Streckendaten, insbesondere planmäßige Halte, Steigungen der Fahrstrecke, Signalstandorte, Langsamfahrstrecken oder dergleichen, berücksichtigt sind.
  8. Neigungs-Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein der zuverlässigen Eigenortung des Zuges in einem beliebigen Streckennetz dienendes Ortungssystem satelitengestützte Sensoren umfaßt.
  9. Neigungs-Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein der zuverlässigen Eigenortung des Zuges in einem beliebigen Streckennetz dienendes Ortungssystem mit entlang der Fahrstrecke installierten Wegmarken (Balisen) oder dergleichen kommunizierende Sensoren umfaßt.
  10. Neigungs-Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung einer Ist-Querbeschleunigung zu der nachfolgend erwarteten Wegmarke eine Rückfallebene für die Neigungs-Steuerung (10) bildet.
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