FI64775B - Anordning foer optimering av koerhastighet vid ett skenfordon - Google Patents

Description

M f11v KUULUTUSJULKAISU r Λ Π Π r [ 11 UTLÄGG NINGSSKRI FT 64 77 5 (^) Patent aec^clat ^ v ^ (51) Kv.lk 3/lnc.CI.3 B 61 L 27/04 SUOM I — Fl N LAN D (21) P««tttlh*lc*muf — PatmtaraOknlng 772158 (22) H«k«mlipUvi — Am5knlngad«g 11.07.77 (23) AlkupUvi—Glttlghettdaf 11.07.77 (41) Tullut (ulkbeksl — Bllvlt offuntllg ^5.01.78

Patentti- ja rekisterihallitut .... .__, . ,. , _ ^ ^ V _, (44) N«ht»*lk*lp*non ja kuuLJulkalsun pvm. —

Patent· och registerstyreisen ' Anattkan utligd och uti.ikriftan puMkurad d°·09.03 (32)(33)(31) Pyy*1·*4/ etuoikeus —Begird prlorltet lU. 07.76

Saksan Li ittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 26315^0.2 (71) International Standard Electric Corporation, 320 Park Avenue,

New York, New York 10022, USA(US) (72) Helmut libel, Stuttgart, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7*0 Oy Kolster Ab (5¾) Järjestelmä kiskoajoneuvon kulkunopeuden optimoimiseksi -Anordning för optimering av körhastighet vid ett skenfordon

Keksinnön kohteena on järjestelmä kulkunopeuden optimoimiseksi kiskoajoneuvossa, jonka vauhdin määrää automaattinen ohjausjärjestelmä ennalta määrättyjen nopeuksien, jarrutuskäyrien ja rul-lausvaiheiden aloittamisen avulla ja joka kiihdytetään sallittuun nopeuteen ennakolta kiinteäksi määrätyllä arvolla tai maksimaalisella käyttöteholla.

Jatkuvan itsesäätelyn yhteydessä on tavallista määrätä ennakolta ajoneuvoille suurimmat sallitut nopeudet ja jarrutuskäyrät, jotka liikkumaton laskinjärjestelmä määrää junan ja matkan ominaisuuksien mukaan. Mikäli junan nopeus on alhaisempi kuin suurin sallittu nopeus, kiihdytetään junaa automaattisesti, ensiksi ennalta määrätyllä arvolla, myöhemmin, ellei tätä tehosta riippuen enää voida ylläpitää, maksimaalisella teholla, kunnes suurin sallittu nopeus on saavutettu. Tällöin on kiihtyvyyden ennalta määrätty arvo kulkuajan lyhyyttä silmällä pitäen mahdollisimman korkea.

Tämä ohjausluonnoksen perustana on oletus, että pääasiallisesti pitkiä matkanosia kuljetaan suurimmalla sallitulla nopeudel- 2 64775 la. Näin ei kuitenkaan aina ole asianlaita. Tapahtuu vieläpä aika usein, että ainoastaan lyhyt kappale edessä olevasta matkanosasta on vapaa, esim. silloin, kun korkean ennalta määrätyn kiihdytys-arvon ja suuren maksimaalisen nopeuden omaavan junan täytyy kulkea hitaamman junan takana. Tällöin kiihdytetään ja jarrutetaan nopeampaa junaa tarpeettomasti, mikä kuluttaa paljon energiaa sekä aiheuttaa jarrujen ja kytkinkoneiston nopeaa kulumista.

Näiden epäkohtien poistamiseksi on tunnettua - ks. esim. julkaisu "Elektrische Bahnen", Voi. 6, 1972, s. 133 - ottaa käyttöön rullausvaihe kolmanneksi mahdolliseksi kulkutilaksi kiihdy-tysvaiheen ja jarrutusvaiheen lisäksi. Tässä rullausvaiheen alkamisen määrää ajoneuvossa oleva tietokone, joka laskee optimaalisen kulkukäyrän energian kulutuksen suhteen ja aikaansaa käytön irtikyt-keytymisen, mikäli ero seuraavalle asemalle aikataulunmukaisen saa-pumisajan ja tämän aseman saavuttamiseen vielä kuluvaksi lasketun ajan välillä on sama kuin se aika, joka on kulunut edelliseltä asemalta lähdöstä. Tämä melko monimutkainen järjestelmä on taloudellinen vain, jos käytetään suurta, ajoneuvossa olevaa tietokonetta.

ORE A46:n mukaisessa jatkuvassa itsesäätelyjärjestelmässä, jossa mitään kulkukäyrää ei voida asettaa ennakolta, ei tätä menetelmää voida toteuttaa.

ORE A46:n mukaisen jatkuvan itsesäätelyjärjestelmän toinen vaihtoehto sisältyy J. Glimm'in artikkeliin julkaisussa "Archiv fur Eisenbahntechnik", Voi. 30, 1975, s. 21. Siinä kuvatussa ajoneuvon ohjausjärjestelmässä käytetään hyväksi rullausvaihetta aikaansaamaan vauhdin hidastuksen heilahtelematon säätely.

Siinä kuvatulla "lähes optimaalisella etäisyydensäädöllä" suoritetaan asetusnopeuden jokainen alentaminen rullausvaiheen avulla ja siihen liittyvä jarrutusvaihe kiinteällä jarrutushidas-tuksella. Koska tämä järjestelmä kuitenkin käyttää kriteerinä asetusnopeuden selville saamiseksi etäisyyttä edellä kulkevaan kuviteltuun ajoneuvoon, joka simuloidaan laskimessa, sitä ei voida käyttää jatkuvan itsesäätelyn yhteydessä. Sitä paitsi selvittelee kirjoittaja esityksessään yksinomaan teoreettisesti säätöpiirejä tekemättä ehdotuksia lähes optimaalisen etäisyydensäädön käytännölliseksi toteuttamiseksi.

Rullausvaiheen käyttöönottoa järjestelmässä, jossa ajoneuvoja ohjaavat keskukseen sijoitetut tietokoneet, kuten ORE A46:n 3 64775 mukaisessa jatkuvassa itsesäätelyjärjestelmässä# on käsitelty H. Gliick1 in artikkelissa julkaisussa "Elektrische Bahnen", Voi. 7, 1972, erityisesti sivuilla 148, 151 ja 152. Tapa, jolla rullausvai-heen alkaminen on siinä laskettu, on monimutkainen, ja tällainen laskeminen voidaan suorittaa ainoastaan ohjauskeskuksen tietokoneen avulla. Tämä edellyttää myös rullauskäskyn erillistä siirtämistä ajoneuvoihin.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan laite, joka mahdollistaa rullausvaiheen ja mahdollisesti muiden vaiheiden, kuten "alennetun käyttötehon" ja "vähäisen jarrutuksen" sovittamisen junien jatkuvaan itsesäätelyjärjestelmään yksinkertaisemmalla tavalla.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista, että rullausvaiheen alkaminen on asetettu ennakolta ajoneuvossa olevalla lisäpiirillä, joka laskee ajoneuvoon jarrutuskäyrien määräämistä varten välitetyistä tiedoista ja ajoneuvokohtaisesta vakiosta nopeus-etäisyysdiagrammassa jarrutuskäyrien alapuolella kulkevat rullauksen aloituskäyrät ja joka ajoneuvon todellisen nopeuden y-littäessä rullauksen aloituskäyrän aikaansaa joko ajoneuvon käyttölaitteen irtikytkeytyrnisen tai käyttötehon alenemisen tai ajoneuvon jarrutuksen vähäisellä jarrutusvoimalla.

Tämä mahdollistaa taloudellisen toiminnan erityisesti linjoilla, joilla on nopeusrajoituksia tai raskasta tavaraliikennettä, ilman että tarvitsee puuttua itse ohjausjärjestelmään tai tehdä suuria muutoksia ajoneuvossa olevaan laitteistoon. Ottamalla käyttöön alhaisen kiihdytyksen ja vähennetyn jarrutuksen vaiheita ja laskemalla näille vaiheille aloituskäyrät saadaan aikaan asteittain tapahtuva tasainen siirtyminen kiihdytysvaiheesta rullausvaiheeseen ja rullausvaiheesta jarrutusvaiheeseen.

Keksinnön mukaisen laitteen eräälle suoritusmuodolle on tunnusomaista, että lisäpiirin toiminta on käsin ja/tai automaattisen ohjausjärjestelmän avulla kytkettävissä toimintaan ja irti ja että siinä on välineet, jotka suorittavat sellaisen toimintaan- tai irti-kytkemisen automaattisesti, kun todellinen nopeus alittaa minimiarvon tai kun pysähdysasema on välittömästi edessä. Siten on mahdollista jonkin verran korvata myöhästymistä myös hyvin lyhyellä ajo-ajalla kuljettaessa.

Keksinnön mukaisen laitteen eräälle toiselle suoritusmuodolle on tunnusomaista, että laitteessa on lisäksi apupiiri, joka jos 4 64775 jarrutuskäyrä nopeus-etäisyysdiagrammassa on tasainen, aikaansaa kyseisen rullauksen aloituskäyrän noston sen korkeammalla nopeus-alueella kulkevassa osassa.

Näillä toimenpiteillä mukautetaan lisäkytkennän toiminta rautatiekäytön vaatimuksiin alhaisten nopeuksien alueella.

Keksinnön mukaisen laitteen eräs suoritusmuoto on tunnettu siitä, että rullauksen aloituskäyrät ovat suoria, että lisäpiiri muodostuu oleellisesti yhteenlaskupiiristä, peräänkytketystä vähen-nyslaskupiiristä ja transistorin kautta ohjatusta releestä, että yhteenlaskin liittää jarrutuskäyrän laskemisen yhteydessä ajoneuvossa syntyvät tai ajoneuvoon siirretyt, tavoite-etäisyyttä tai ta-voitenopeutta edustavat potentiaalit rullauksen aloitussuorien nousun määräävään ajoneuvokohtaiseen vakioon, että vähennyslaskin vähentää liitännässä aikaansaadusta potentiaaliarvosta todelliseen nopeuteen suhteessa olevan potentiaalin arvon, että olonopeuteen suhteessa olevan potentiaaliarvon ylittäessä liitännästä saadun po-tentiaaliarvon transistori kytkeytyy päälle ja siten käyttää relettä, mikä aikaansaa ajoneuvon käyttölaitteen irtikytkeytymisen koskettimien kautta ja ohjaa yhtä tai useampia optisia näyttöyksi-köitä, ja että laitteessa on välineet, jotka synnyttävät hystereesin lisäpiirin kytkentäkäyttäytymiseen ajoneuvon käyttölaitteen liian tiheän toimintaan- ja irtikytkennän estämiseksi.

Keksinnön mukaista laitetta kuvaillaan seuraavassa lähemmin erään suoritusesimerkin yhteydessä.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen järjestelmän toimintaa nopeus-etäisyysdiagrammana kahden pysähdyskohdan välillä kuljettaessa , kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen järjestelmän toimintaa nopeus-etäisyysdiagrammana jarrutettaessa tavoitenopeuteen, johon liittyy jarrutus pysäytystilaan, ja kuvio 3 esittää lisäpiirin edullista suoritusmuotoa.

Kuviossa 1 on koordinaattajärjestelmässä, jossa abskissaa pitkin ovat etäisyydet s ja ordinaattaa pitkin nopeudet v, esitetty esitetty ajoneuvon ajokäyrä F sekä ennakolta määrätty jarrutuskäyrä B ja tässä tapauksessa parabelinmuotoinen rullauksen aloituskäyrä ALK. Ajokäyrä F esittää ajoneuvon kulkunopeuden pysäytystilasta pisteessä P1 pysäytystilaan pisteessä P2. Ilman keksinnön mukaista laitetta kulkisi ajokäyrä taitepisteen K1 kautta, jossa se leikkaa rullauksen aloituskäyrän, taitepisteeseen K2 (ohuesti vedetty vii- 5 64775 va), josta se johtaisi jarrutuskäyrää B pitkin pysäytystilaan pisteeseen P2. Toisin sanoen ajoneuvo kiihtyisi maksimaalisesti jar-rutuskäyrän saavuttamiseen saakka ja sen jälkeen sitä olisi voimakkaasti jarrutettava. Keksinnön mukaisella laitteella kytketään jo rullauksen aloituskäyrä saavutettaessa taitekohdassa K1 käyttölaite irti, mistä yleensä seuraa ajokäyrän F kaltevuudesta havaittava nopeuden väheneminen. Jarrutuskäyrä saavutetaan siten vasta myöhemmin ja oleellisesti alhaisemmalla nopeudella taitepisteessä K3. Siten säästetään kiihdyttämistä varten välttämätöntä energiaa eikä tarvitse jarruttaa niin kauan. Näihin etuihin verrattuna on mahdollisena epäkohtana tarvittavan kulkuajan piteneminen.

Käyttölaitteen irtikytkennän asemesta voidaan myös käyttöte-hoa alentaa tai jarrutus voidaan suorittaa pienemmällä jarrutusvoi-malla.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen laitteen toimintaa siinä tapauksessa, jossa maksimaalisesta sallitusta nopeudesta ajoneuvo ensiksi jarrutetaan tavoitenopeuteen v kohdassa P4 ja vasta toisen kulkumatkan jälkeen pysäytystilaan pisteessä P6. Rullauksen aloitus-käyriksi on tässä tapauksessa valittu suorat ALK1, ALK2. Maksimaalisella sallitulla nopeudella irtikytketään taitepisteessä K4, ajo-käyrän F ja ensimmäisen rullauksen aloituskäyrän ALK1 välisessä leikkauspisteessä ajoneuvon käyttölaite. Ensimmäinen jarrutuskäyrä B1 saavutetaan sen vuoksi taitepisteen K5 asemesta, joka saavutettaisiin maksimaalisella sallitulla nopeudella, vasta taitepisteessä K6 ja eikä ajoneuvoa jarruteta tätä ensimmäistä parabelinmuotoista jarrutuskäyrää pitkin päätepisteeseensä P5 saakka ja siten pysäytystilaan asti, vaan sen saavutettua tavoitepisteen P4 alhaisemmalla nopeudella, tavoitenopeudella vz se kulkee edelleen taitepisteeseen K7, ajokäyrän ja toisen rullauksen aloituskäyrän ALK2 leikkauspisteeseen. Tästä eteenpäin tapahtuu kulku kuten kuvion 1 vastaavassa tapauksessa, ei samana pysyvällä nopeudella taitepisteeseen K8, vaan käyttölaitteen ollessa irtikytkettynä toisella jarrutuskäyräl-lä B2 olevaan taitepisteeseen K9 saakka ja tätä toista jarrutuskäyrää B2 pitkin pysäytystilaan saakka kohtaan P6.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen laitteen lisäpiirin suo-ritusesimerkin kytkentää. Yhteenlaskun A liittää tavoite-etäisyyttä osoittavan ja tavoitenopeutta osoittavan potentiaalin Uz ja vastaavasti Uvz, jotka on saatu jarrutuskäyrälaskennan suorittavasta kyt- 6 64775 kennästä, ajoneuvolle ominaiseen vakioon, joka määräytyy vastusten suhteesta R1/R3 ja vastaavasti R2/R3.

Vähennyslaskin S on kytketty yhteenlaskimen A perään ja se vähentää olonopeutta edustavan potentiaalin Uvi yhteenlaskimen A lähtöpotentiaalista. Jos olonopeutta vastaava potentiaali tulee suuremmaksi kuin yhteenlaskimen A lähtöpotentiaali, niin vähennys-laskimen S lähdössä esiintyy positiivinen potentiaali ja perään-kytketty transistori T, joka ohjaa relettä R, tulee johtavaksi.

Näin aikaansaadaan koskettimien r1 - r3 välityksellä ajoneuvon käyttölaitteen irtikytkentä ja kaksi optista ilmaisinta alkaa toimia. Jotta ajoneuvon käyttölaite yhteenlaskimen A lähdössä olevan potentiaalin lähestyessä olonopeutta tarkoittavaa potentiaali ei kytkeytyisi toimintaan ja irti liian usein, on piirissä takaisinkytkentä vastuksen R9 kautta, joka aikaansaa hystereesin vähennyslaskimen S kytkentäkäyttäytymiseen.

Claims (4)

7 64775

1. Järjestelmä kulkunopeuden optimoimiseksi kiskoajoneuvos-sa, jonka vauhdin määrää automaattinen ohjausjärjestelmä ennalta määrättyjen nopeuksien, jarrutuskäyrien ja rullausvaiheiden aloittamisen avulla ja joka kiihdytetään sallittuun nopeuteen ennakolta kiinteäksi määrätyllä arvolla tai maksimaalisella käyttöteholla, tunnettu siitä, että rullausvaiheen alkaminen on asetettu ennakolta ajoneuvossa olevalla lisäpiirillä (ZS), joka laskee ajoneuvoon jarrutuskäyrien määräämistä varten välitetyistä tiedoista ja ajoneuvokohtaisesta vakiosta (T) nopeus-etäisyysdiagrammassa jarrutuskäyrien alapuolella kulkevat rullauksen aloituskäyrät ja joka ajoneuvon todellisen nopeuden ylittäessä rullauksen aloitus-käyrän (ALK) aikaansaa joko ajoneuvon käyttölaitteen irtikytkeyty-misen tai käyttötehon alenemisen tai ajoneuvon jarrutuksen vähäisellä jarrutusvoimalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnet-t u siitä, että lisäpiirin (ZS) toiminta on käsin ja/tai automaattisen ohjausjärjestelmän avulla kytkettävissä toimintaan ja irti ja että siinä on välineet, jotka suorittavat sellaisen toimintaan- tai irtikytkemisen automaattisesti, kun todellinen nopeus alittaa minimiarvon tai kun pysähdysasema on välittömästi edessä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä, tunnet-t u siitä, että siinä on lisäksi apupiiri, joka jos jarrutuskäyrä nopeus-etäisyysdiagrammassa on tasainen, aikaansaa kyseisen rullauksen aloituskäyrän noston sen korkeammalla nopeusalueella kulkevassa osassa.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä, tunnet-t u siitä, että rullauksen aloituskäyrät ovat suoria, että lisä-piiri (ZS) muodostuu oleellisesti yhteenlaskupiiristä (A), perään-kytketystä vähennyslaskupiiristä (S) ja transistorin (T) kautta ohjatusta releestä (R), että yhteenlaskun (A) liittää jarrutuskäy-rän laskemisen yhteydessä ajoneuvossa syntyvät tai ajoneuvoon siirretyt, tavoite-etäisyyttä tai tavoitenopeutta edustavat potentiaalit rullauksen aloitussuorien nousun määräävään ajoneuvokohtaiseen vakioon (T) , että vähennyslaskin (S) vähentää liitännässä aikaansaadusta potentiaaliarvosta todelliseen nopeuteen suhteessa olevan potentiaalin arvon, että olonopeuteen suhteessa olevan potentiaali- 64775 arvon ylittäessä liitännästä saadun potentiaaliarvon transistori (T) kytkeytyy päälle ja siten käyttää relettä (R), mikä aikaansaa ajoneuvon käyttölaitteen irtikytkeytymisen koskettimien (r1-r3) kautta ja ohjaa yhtä tai useampia optisia näyttöyksiköitä, ja että laitteessa on välineet (R9), jotka synnyttävät hystereesin lisä-piirin kytkentäkäyttäytymiseen. 9 64775