JP7305809B2 - Method and apparatus for dynamically optimizing braking distances of vehicles, especially rail vehicles - Google Patents

Method and apparatus for dynamically optimizing braking distances of vehicles, especially rail vehicles Download PDF

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Description

本発明は、車両、特に鉄道車両の制動距離を動的に最適化する方法と、この方法を実施する装置と、この方法を自動的に実施するコンピュータプログラム製品とに関する。 The present invention relates to a method for dynamically optimizing the braking distance of a vehicle, in particular a railway vehicle, a device for implementing this method and a computer program product for automatically implementing this method.

あらゆるタイプの車両の重要な安全面の1つは、その制動特性である。鉄道車両では、レールと車両との間の粘着が特に重要である。粘着は、気候条件のような外部状況により、迅速かつ急激に変化することがあり、これにより、制動距離の予測も再現性も格段に困難になってしまう。 One of the important safety aspects of any type of vehicle is its braking characteristics. Adhesion between the rail and the vehicle is of particular importance in rail vehicles. Adhesion can change quickly and abruptly with external conditions, such as climatic conditions, which makes braking distance prediction and reproducibility much more difficult.

ここでは、車輪に加わる全制動力をあらかじめ設定された目標値に調整するいわゆる減速度制御が使用されることが多い。この減速度制御は、例えば、摩擦ブレーキの摩擦係数の許容差を補償することができる。しかしながら、あらかじめ設定された目標値が、外部の影響に起因して、例えば、レールと車輪との間の力結合が減少することにより、全制動持続時間にわたって維持することができないことがある場合、これに対応して制動距離が長くなってしまう。 Here, so-called deceleration control, which adjusts the total braking force applied to the wheels to a preset target value, is often used. This deceleration control can, for example, compensate for tolerances in the coefficient of friction of friction brakes. However, if the preset target value may not be maintained over the entire braking duration due to external influences, for example due to reduced force coupling between rail and wheels, Correspondingly, the braking distance becomes longer.

これは、車両の停車場でのブレーキングの際に、車輪とレールとの間の粘着が少なくなったことが識別され、これに基づいてレールの砂撒きのようなスリップ予防手段が講じられる場合でもある。車輪とレールとの間の力結合をこのように所期のように改善することによって確かに、それ以降に目標減速度が再度達成されるようにすることができるが、減少された力結合(図1を参照されたい)による所定の期間内のこの制動は、より小さな減速度に、したがって全体としてより長い制動距離に結び付いてしまう。 This is the case even if, during braking at a vehicle stop, it is determined that there is less adhesion between the wheels and the rail and anti-slip measures such as sanding the rail are taken on this basis. be. Although this targeted improvement in the force coupling between the wheels and the rail can certainly cause the target deceleration to be achieved again thereafter, the reduced force coupling ( This braking within a given time period according to FIG. 1) leads to a smaller deceleration and thus to a longer braking distance as a whole.

したがって制動には一般に複数のばらつきがつきものであり、それらの原因は、従来の減速度制御によっては部分的にしか補償できないのである。 Braking is therefore generally subject to a number of variations, the causes of which can only be partially compensated for by conventional deceleration control.

このことのマイナスの結果は、例えば、所望の最終位置に車両が停止しないことであり、このことは結果的に、正確な目標制動が必要である(例えば、プラットホームドアを備えた駅において)特に交通網において、遅延と、乗客にとっての快適さの喪失とをもたらし得る。 A negative consequence of this is, for example, that the vehicle does not stop at the desired final position, which consequently results in a need for precise target braking (e.g. in stations with platform doors), especially In transportation networks it can lead to delays and loss of comfort for passengers.

これらのケースではこのために、列車を可能な限りにピンポイントで停止させるという目標設定を有する自動列車運転(ATO:automatic train operation)システムが使用される。しかしながらこれらのシステムは、例えば位置の識別のためにインフラストラクチャに特別な準備対策を必要とするという欠点を有する。 In these cases, an automatic train operation (ATO) system is used for this, with the goal setting of stopping the train as pinpointly as possible. However, these systems have the drawback of requiring special provisioning measures in the infrastructure, eg for location identification.

したがって本発明の課題は、制動距離の高い再現性を得ることができる方法を提供することである。これは、制動中の、例えば、一時的な制動力喪失または障害を補償制御する際の一時的な偏差のような外部的な影響による、一時的に発生する障害および長期的に発生する障害の両方のケースに当てはまる。この際に制動距離の再現性は、インフラストラクチャにおける準備対策を設ける必要なしに、任意の区間において示されるようにすべきである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method with which a high reproducibility of braking distances can be obtained. This is due to temporary and long-term disturbances during braking due to external influences, such as temporary loss of braking force or temporary deviations in the compensating control of the disturbance. Applies to both cases. The reproducibility of braking distances should be demonstrated in any given section without the need for provisioning measures in the infrastructure.

この課題は、独立請求項に記載された方法と、他の独立請求項に記載された装置およびコンピュータプログラム製品とによって達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。 This task is achieved by a method according to the independent claims and by an apparatus and a computer program product according to the other independent claims. Advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

鉄道車両の制動距離を最適化する方法は、一連のステップを有する。決定された目標減速度asollで時点tに制動が開始されるとまず、制動距離を最適化するシステムによってこの制動を検出する。引き続き、時点tとこれに続く時点tとの間の車両の実際速度vistも車両に実際に作用する加速度aistも特定する。この際に目標減速度asollは、一定値に確定されず、一般に一定でない経過に対応する。 A method for optimizing the braking distance of a rail vehicle has a series of steps. If braking is initiated at instant t0 with the determined setpoint deceleration a soll , this braking is first detected by the system for optimizing the braking distance. Subsequently, both the actual velocity v ist of the vehicle and the acceleration a ist actually acting on the vehicle between time t 0 and the following time t are determined. In this case, the setpoint deceleration a soll is not fixed at a constant value and generally corresponds to a non-constant curve.

これに続いて、公称制動距離sおよび予想される現実制動距離sを計算する。公称制動距離sは、車両に作用する目標減速度asollで、時点tにおける制動トリガの点から、所望の最終速度に車両を減速するために必要な制動距離である。公称制動距離sは、2つの部分で捉えることが可能である。最初の部分は、現時点tまですでに進んで来た公称制動距離sn1であるのに対し、別の部分は、さらに進むべき公称制動距離sn2を表す。全公称制動距離sは、あらかじめ設定された目標減速度asollと、制動開始の時点tに実際に検出された車両の速度vとから計算される。あらかじめ設定された目標減速度asollの経過は、例えば、時間、車両の速度および/または車両が存在する位置に依存する関数によって与えられてよい。しかしながらこれは定数関数であってもよい。 Following this, the nominal braking distance s_n and the expected actual braking distance s_a are calculated. The nominal braking distance s n is the braking distance required to decelerate the vehicle to the desired final speed from the point of braking trigger at time t 0 at the desired deceleration a soll acting on the vehicle. The nominal braking distance sn can be captured in two parts. The first part is the nominal braking distance s n1 that has already been traveled up to the current time t, while the other part represents the nominal braking distance s n2 that is to be traveled further. The total nominal braking distance s n is calculated from the preset desired deceleration a soll and the vehicle speed v 0 actually detected at the moment t 0 of the start of braking. The course of the preset desired deceleration a soll can be given, for example, by a function that depends on time, the speed of the vehicle and/or the position in which the vehicle is located. However, it may also be a constant function.

予想される現実制動距離sも同様に2つの区間に分割可能である。一方では、制動開始の時点tから計算時点tまでのこれまでの現実制動距離sa1に、また他方では、計算開始時点tから所望の最終速度に到達する時点までに、残存して予想される現実残余制動距離sa2に分割可能である。これまでの現実制動距離sa1は、時点tと計算時点tとの間の制動区間において、求められた速度経過vistから求められる。 The expected actual braking distance sa can likewise be divided into two intervals. On the one hand, the actual braking distance s a1 thus far from the time t 0 of the start of braking to the time of calculation t, and on the other hand from the time of start of calculation t to the time when the desired final speed is reached. can be divided into actual residual braking distance sa2 . The hitherto actual braking distance s a1 is determined from the determined speed profile v ist in the braking interval between time t 0 and calculation time t.

制動中に現実制動距離と公称制動距離との間に起こり得る偏差は、さまざまな理由から生じ得る。特に、その原因は、例えば、ディスクブレーキではブレーキシューとディスクとの間の最適でない摩擦値、または車輪とレールとの間の粘着の減少に起因するとみなすことができる。 Possible deviations between the actual braking distance and the nominal braking distance during braking can arise for various reasons. In particular, the cause can be attributed to non-optimal friction values between the brake shoe and the disc, or reduced adhesion between the wheel and the rail, for example in disc brakes.

次のステップでは、所定される修正目標減速度asoll,modに依存して、さらに進むべき現実制動距離sa2を計算公式として定式化する。修正目標減速度asoll,modは、パラメータ依存の関数として定式化可能である。この関数は、目標減速度asollと、時間と、列車の速度と、位置とに依存していてよい。これらのパラメータにより、目標減速度経過の形状が確定され、すなわち、制動の異なる領域において、どの程度の強さで制動されるかが確定される。 In the next step, the actual braking distance s_a2 to be further advanced is formulated as a calculation formula depending on the predetermined corrected target deceleration a_soll ,mod . The modified target deceleration a soll,mod can be formulated as a parameter dependent function. This function may depend on the target deceleration a soll , time, train speed and position. These parameters determine the shape of the setpoint deceleration profile, ie how strongly the braking is applied in different areas of braking.

次のステップとして、修正目標減速度を特定するという目的で、時点tにおける理論的な公称制動距離sと、実際に予想される現実制動距離sとの間の差分を最小化する。このために、修正目標減速度asoll,modに依存して、予想される全体の現実制動距離s(s=sa1+sa2)についての公式に、さらに進むべき現実制動距離sa2についての定式化を代入する。これは、理論的な公称制動距離sと、実際に予想される現実制動距離sとの間の差分を消去するためにこれらの2つの量を同一視する最小化の選択肢である。公称制動距離sも、予想される現実制動距離sも(上記を参照されたい)、すでに進んで来た区間と、さらに進むべき区間とから組み立てられ、予想される現実制動距離の、さらに進む制動距離sa2は、数式のただ1つの可変の構成部分を表し、この制動距離sa2には、今後の修正目標減速度を選択することによって影響を及ぼすことができる。したがって、時点tの後の期間についての、修正目標減速度asoll,modは、目標減速度asollに依存して特定可能であり、この目標減速度asollにより、制動の以降の経過において、すでに通過した現実制動距離sa1と、すでに通過した公称制動距離sn1との間で場合によっては生じる偏差が補償され、これにより、全体公称制動距離sを維持することができる。 The next step is to minimize the difference between the theoretical nominal braking distance s n at time t and the actual expected actual braking distance s a for the purpose of identifying a corrected target deceleration. For this purpose , depending on the corrected desired deceleration a soll, mod , the formula for the expected total actual braking distance sa (s a =s a1 +s a2 ) is given by Substituting the formulation of This is a minimization option that equates these two quantities in order to eliminate the difference between the theoretical nominal braking distance s n and the actual expected actual braking distance s a . Both the nominal braking distance s n and the expected actual braking distance s a (see above) are constructed from the segment already traveled and the segment to be further traveled, and the expected actual braking distance The braking distance sa2 traveled represents the only variable component of the formula, and can be influenced by choosing the future corrected target deceleration . Thus, for the period after time t , a modified setpoint deceleration a soll,mod can be determined as a function of the setpoint deceleration a soll with which, in the subsequent course of braking: Any deviations between the actual braking distance sa1 already passed and the nominal braking distance sn1 already passed are compensated for, so that the overall nominal braking distance sn can be maintained.

修正目標減速度がパラメータ依存の関数によって定式化される上で述べたケースでは、最小化の際に関数のパラメータは、現実制動距離sと公称制動距離sとの間の偏差が可能な限りに小さくなるように特定される。 In the above mentioned case where the corrected desired deceleration is formulated by a parameter-dependent function, the parameters of the function during minimization are the possible deviations between the actual braking distance s a and the nominal braking distance s n specified to be as small as possible.

最後の方法ステップには、車両に実際に作用する減速度aistと、車両の実際の速度経過vistとを求めることを含む方法ステップの後の手順の繰り返しが含まれている。繰り返しの間隔、ひいては制動区間の間隔は、時間間隔Δtによって決定され、この時間間隔Δtそれ自体は、時点t、t、t+Δtなどの間の間隔として定義される。現在の計算ステップの時点t+Δtは、次の計算についての時点tになる等々である。 The last method step involves repeating the procedure after the method steps involving determining the deceleration a ist actually acting on the vehicle and the actual speed course v ist of the vehicle. The interval between repetitions, and thus the interval between braking intervals, is determined by the time interval Δt, which itself is defined as the interval between instants t 0 , t, t+Δt, and so on. Time t+Δt for the current computation step becomes time t for the next computation, and so on.

このようにして求められた修正目標減速度asoll,modは引き続き、修正目標減速度を達成するために必要な制動圧力を計算して次に制動を適合させる装置に伝送される。 The corrected desired deceleration a soll,mod thus determined is subsequently transmitted to a device which calculates the braking pressure required to achieve the modified desired deceleration and then adapts the braking.

本発明の有利な実施形態では付加的に、例えば衛星利用位置特定システムを介して車両の位置を求める。 An advantageous embodiment of the invention additionally determines the position of the vehicle, for example via a satellite localization system.

これにより、制動トリガの位置と、制動が終了すべきでありかつ車両が所望の速度を有する、車両の目標最終位置との特定が可能になる。これらの2つの位置データと、制動開始時の列車の速度vとを介して、上記の2つの位置間の目標減速度asollが計算可能である。 This allows identification of the position of the brake trigger and the target final position of the vehicle where braking should end and the vehicle has the desired speed. Via these two position data and the speed v 0 of the train at the start of braking, the desired deceleration a soll between the above two positions can be calculated.

別の有利な実施形態では、車両運転者または上位のシステム、例えば、「自動列車運転」システムによって目標減速度asollを定めることができる。この場合にこの実施形態では、車両の目標最終位置と、定められた目標減速度と、制動トリガの第1時点における車両の速度vとを介して、制動をトリガしなければならない位置が計算可能である。 In another advantageous embodiment, the desired deceleration a soll can be defined by the vehicle operator or by a higher-level system, for example the "Automatic Train Operation" system. In this case, in this embodiment, the position at which braking must be triggered is calculated via the desired final position of the vehicle, the defined desired deceleration and the speed v0 of the vehicle at the first instant of braking triggering. It is possible.

好適には、目標減速度asollからの、修正目標減速度asoll,modの偏差は、快適さの喪失を阻止するために、またはそれどころか乗客を不必要に危険にさらすことを阻止するために、あらかじめ定められた所定の境界内だけにおいて選択可能である。この境界設定は、絶対的にも、目標値に対して相対的にも決定することが可能であるか、または別の状態量に依存していてよい。 Preferably, the deviation of the modified target deceleration a soll ,mod from the target deceleration a soll is determined to prevent a loss of comfort or even unnecessarily endangering passengers. , is selectable only within predetermined predetermined boundaries. This delimitation can be determined either absolutely or relative to a target value, or it can depend on another state variable.

好適にはさらに、制動の目標経過からの制動の偏差の補償が、決定された時間窓内で行われるように、それぞれ制動区間の個々の目標減速度asollを選択する。これによって保証することができるのは、修正目標減速度asoll,modの経過が、決定された境界内だけで、目標減速度asollから相違することである。このことはさらに、与えられた時点に、場合によっては後に制動経過において相次ぐ偏差に、より良好に反応できるという利点を有する。というのは、これにより、異なる制動区間の個々の偏差が加算されてしまうという危険性が低減されるからである。 In addition, the individual setpoint deceleration a soll of each braking section is preferably selected in such a way that the compensation of braking deviations from the setpoint course of braking takes place within a determined time window. This can ensure that the course of the modified setpoint deceleration a soll,mod deviates from the setpoint deceleration a soll only within determined limits. This also has the advantage that subsequent deviations in the braking course can be reacted better at a given point in time, possibly later. This is because the risk of the individual deviations of different braking sections being added is thereby reduced.

別の有利な実施形態では、時点tにおける公称制動距離sを計算するために、好適には、目標減速度asollの代わりに、基準モデル、例えば物理モデルを介して特定される基準減速度arefを使用する。この実施形態の利点は、基準モデルを使用することにより、列車およびブレーキシステムから成るシステムの動的特性が考慮され、ひいては、公称制動距離sを計算する際に現実の物理的な制限が考慮されることにより、公称制動距離sの計算の精度が格段に改善されることである。 In another advantageous embodiment, in order to calculate the nominal braking distance s n at time t, instead of the desired deceleration a soll , preferably a reference deceleration determined via a reference model, for example a physical model Use a ref . The advantage of this embodiment is that by using a reference model the dynamics of the system consisting of the train and the braking system are taken into account and thus the real physical limits are taken into account when calculating the nominal braking distance s n . By doing so, the accuracy of the calculation of the nominal braking distance sn is significantly improved.

好適にはさらに、方法ステップ(E)において付加的に、時点tにおける修正目標減速度asoll,modと目標減速度asollとの差分を計算し、減速度制御をさらに改善するためにこの減速度制御に同様にインプットする実施形態が提供される。 Preferably, additionally in method step (E), the difference between the modified desired deceleration a soll,mod at time t and the desired deceleration a soll is calculated, and this reduction is used to further improve the deceleration control. Embodiments are provided that similarly input to speed control.

本発明の有利な実施形態では、方法ステップ(B)において、車両に実際に作用する加速度aistを求めるために、車両の少なくとも1つの減速度センサおよび/または速度信号を使用する。このようなセンサもしくは信号を使用することにより、比較的容易かつ信頼性の高い加速度aistの検出が可能である。 In a preferred embodiment of the invention, at least one deceleration sensor and/or speed signal of the vehicle is used in method step (B) to determine the acceleration a ist actually acting on the vehicle. By using such sensors or signals, relatively easy and reliable detection of the acceleration a ist is possible.

本発明の別の実施形態では、検出される実際の減速度aistによって時点tまで更新される、制動開始時の車両の速度vに基づいて、現実制動距離sを特定するために所定の計算時点に車両の速度vistを求める。したがって速度vistは、制動開始時の車両の速度vと、検出された減速度aistとから計算される。 In another embodiment of the invention, a predetermined Determine the vehicle speed v ist at the time of calculation of . The speed v ist is thus calculated from the speed v 0 of the vehicle at the start of braking and the detected deceleration a ist .

本発明の別の有利な実施形態では、現実制動距離sの特定のために、車両の適切な速度センサに基づいて実際の速度経過vistを測定する。測定された速度経過を以下では、vist,gemと記す。 In another advantageous embodiment of the invention, the actual speed course v ist is measured on the basis of a suitable speed sensor of the vehicle in order to determine the actual braking distance sa . The measured velocity course is referred to below as v ist,gem .

本発明の有利な実施形態ではさらに、第1方法ステップ、すなわち制動の検出に続く複数の方法ステップを、第1方法ステップに対して時間的にずらして実行する。 An advantageous embodiment of the invention further provides that the first method step, ie the method steps following the detection of the braking, are staggered in time with respect to the first method step.

本発明の別の有利な実施形態では、残余制動距離sa2の定式化のために、求めた速度経過vistを使用する。 In a further advantageous embodiment of the invention, the determined speed course v ist is used for the formulation of the residual braking distance s a2 .

本発明の別の有利な実施形態では、公称制動距離sを特定するために設定される目標減速度asollは、時間および/または速度および/または位置の関数であるか、または定数である。 In another advantageous embodiment of the invention, the setpoint deceleration a soll set for specifying the nominal braking distance s n is a function of time and/or speed and/or position or is a constant .

本発明の有利な実施形態では、残りの現実制動距離sa2を計算するために、公称制動距離sと、予想される現実制動距離sとの間の偏差をゼロに等しく設定する。この手法は、公称制動距離sと現実制動距離sとの間の偏差を最小化する1つの選択肢である。 In an advantageous embodiment of the invention, in order to calculate the remaining actual braking distance sa2 , the deviation between the nominal braking distance sn and the expected actual braking distance sa is set equal to zero. This approach is one option to minimize the deviation between the nominal braking distance sn and the actual braking distance sa .

上記の方法を実施するのに必要な装置は、以下の構成部分を有する。すなわち、方法ステップ(B)用に車両の速度データおよび加速度データを取り込むセンサシステムと、センサシステムによって検出されるデータかまたはその他のデータを記憶する記憶ユニットと、記憶されたデータを処理する計算ユニットと、上記の方法に必要なデータおよび命令を受け取る通信ユニットと、車両運転者による装置の操作を安全に行いかつ情報を出力することが可能な操作インタフェースと、を有する。 The apparatus necessary to carry out the above method has the following components. a sensor system for capturing vehicle speed and acceleration data for method step (B); a storage unit for storing data sensed by the sensor system or other data; and a computing unit for processing the stored data. , a communication unit for receiving the data and instructions required for the above method, and an operating interface allowing safe operation of the device by the vehicle driver and output of information.

さらに、コンピュータプログラム製品は、請求項1から15のいずれか1項記載の方法を自動的に実施するように構成されている。 Furthermore, the computer program product is configured to automatically implement the method according to any one of claims 1-15.

以下では図面に基づき、本発明を詳細に説明する。 The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

従来技術による減速度制御を説明するために使用される減速度・時間線図である。1 is a deceleration-time diagram used to explain deceleration control according to the prior art; FIG. 本発明の減速度制御を説明するために使用される減速度・時間線図である。FIG. 4 is a deceleration/time diagram used to explain the deceleration control of the present invention; 本発明の減速度制御を説明するために使用される速度・時間線図である。4 is a speed/time diagram used to explain the deceleration control of the present invention; FIG. 本発明による減速度制御「停止距離制御」の実施形態のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of embodiment of the deceleration control "stopping distance control" by this invention. 基準減速度arefを説明するための減速度・時間線図である。4 is a deceleration/time diagram for explaining a reference deceleration a ref ; FIG. 車両のブレーキシステムに本発明による方法を実装する実施例を示す図である。1 shows an example of implementation of the method according to the invention in a vehicle braking system; FIG. 異なる3つのシナリオに対し、時間についてシミュレートされる異なる3つの減速度の対比を示す図である。Fig. 3 shows a contrast of three different simulated decelerations over time for three different scenarios; 車両のブレーキシステムに実装するための別の実施例を示す図である。FIG. 4 shows another embodiment for implementation in a vehicle braking system; 車両のブレーキシステムに実装するためのさらに別の実施例を示す図である。FIG. 5 shows yet another embodiment for implementation in a vehicle braking system;

図1には、減速動時に従来技術による減速度制御において生じ得るような、時間tに応じた減速度aの経過が示されている。この線図には2つのグラフが示されている。一方のグラフは、減速度についての目標設定値asoll(実線)を表しているのに対し、他方のグラフ(破線)は、実際に生じる減速度aistを再現する経過を表している。減速度を構成する際に観察され得るのは、目標減速度のあらかじめ設定された最終値に到達するまで、実際の経過が、目標値経過を追従することである。さらに、実際に測定された減速度の低下を識別することができ、測定された減速度aistの経過は、引き続いて再度、目標値経過asollに適合される。 FIG. 1 shows the course of deceleration a as a function of time t, as can occur in deceleration control according to the prior art during deceleration. Two graphs are shown in this diagram. One graph shows the setpoint setpoint a soll for the deceleration (solid line), while the other graph (dashed line) shows the course that reproduces the actually occurring deceleration a ist . When configuring the deceleration, it can be observed that the actual course follows the setpoint course until the preset final value of the setpoint deceleration is reached. Furthermore, a drop in the actually measured deceleration can be detected, and the course of the measured deceleration a ist is subsequently adapted again to the desired value course a soll .

測定された減速度aistのこのような低下は、例えば、車輪とレールとの間の粘着度が比較的低い区間に起因するとみなすことができる。この比較的低い粘着度それ自体は、例えば、レールの上の濡れた葉、またはちりおよび水分によって生じる油膜のような不利な外部条件に起因するとみなすことができる。図1において見てとることができるように、測定された減速度aistが、低下に引き続いて、再び目標値経過asollに適合させられるという事実には、複数の理由が考えられ得る。例えば、粘着度の比較的低い領域は、極めて局所的にのみ発生しているか、それとも例えばレールの砂撒きのような、車輪とレールとの間の力結合を元通りに改善し、ひいてはあらかじめ設定された目標減速度を再び可能にする、粘着度を改善する手段が使用されていることが考えられる。 Such a drop in the measured deceleration a ist can be attributed, for example, to sections of relatively low adhesion between wheel and rail. This relatively low stickiness can itself be attributed to unfavorable external conditions, such as wet leaves on the rails, or oil films caused by dust and moisture. As can be seen in FIG. 1, there are several possible reasons for the fact that the measured deceleration a ist , following a reduction, is again adapted to the setpoint curve a soll . For example, areas of relatively low adhesion may occur only very locally, or may improve the force coupling between wheel and rail, e.g. It is conceivable that means are used to improve the degree of stickiness that again enable the set target deceleration.

しかしながら注意すべきであるのは、粘着度を改善する手段の使用も、たいていの場合にやや遅れて使用されることと、反応時間が存在することとに起因して、車輪とレールとの間の力結合の一時的な低下を阻止できないことである。したがってこのようなケースでは、目標値が減速度に適合されない限り、制動距離が長くなってしまうことは不可避である。このような事実により、例えば本発明によって提案されるような減速度の改善された制御が必要であることを理由付けすることができる。 It should be noted, however, that the use of adhesion-improving means is also mostly delayed, and due to the presence of reaction time, the It is not possible to prevent the temporary deterioration of the force coupling between the In such cases, therefore, long braking distances are unavoidable unless the desired value is adapted to the deceleration. Such a fact can justify the need for improved control of deceleration, for example as proposed by the present invention.

図1とは異なり、図2には、本発明による減速度の制御において生じ得る、時間tに応じた減速度aの経過が示されている。ここでも観察できるのは、あらかじめ設定された、減速度の一定の目標値に到達するまで、測定された減速度aistが目標減速度asollを追従することである。同様に、図1のように、粘着度が低いことに起因する、測定された減速度の低下を観察することができる。しかしながら図2では、減速度の既知の一定の目標経過に加えて、点線による別の目標経過を識別することができる。これは、本発明にしたがった制御による減速度の修正目標値経過asoll,modを表しており、低下しかつ測定された実際減速度aistに起因して変化している。識別できるように、修正目標値経過の減速度asoll,modは、実際減速度aistの低下中、より大きくなっている。車輪とレールとの間の力結合が正常化された後、実際減速度aistは、目標値経過asoll,modに適合し、車両のより強い減速度を達成することができる。これにより、減速度の小さい領域を補償して、実際減速度の一時的な低下にもかかわらず、最初に意図した制動距離を同様に達成することができる。 In contrast to FIG. 1, FIG. 2 shows the course of deceleration a as a function of time t, which can occur in the control of deceleration according to the invention. It can also be observed that the measured deceleration a ist follows the setpoint deceleration a soll until a preset, constant setpoint value for deceleration is reached. Similarly, as in FIG. 1, a decrease in measured deceleration due to low tack can be observed. However, in FIG. 2, in addition to the known constant setpoint course of deceleration, another setpoint course can be discerned by the dashed line. It represents the corrected setpoint course a soll,mod of the deceleration by the control according to the invention, which decreases and changes due to the measured actual deceleration a ist . As can be seen, the deceleration a soll,mod of the corrected setpoint course is greater during the reduction of the actual deceleration a ist . After normalization of the force coupling between the wheels and the rail, the actual deceleration a ist is adapted to the setpoint curve a soll,mod and a stronger deceleration of the vehicle can be achieved. This makes it possible to compensate for areas of low deceleration and still achieve the originally intended braking distance despite a temporary reduction in actual deceleration.

図3には、本発明による減速度制御の作用を例証する別の線図が示されている。図示された線図により、車両の速度と時間tとの間、もしくは目標減速度asollおよび実際減速度aistと時間tとの間の関係が示されている。ここでこの線図は、現在の計算時点によって定められる2つの領域に分かれている。 FIG. 3 shows another diagram illustrating the operation of the deceleration control according to the invention. The diagrams shown show the relationship between the speed of the vehicle and the time t or between the setpoint deceleration a soll and the actual deceleration a ist and the time t. Here the diagram is divided into two regions defined by the current calculation instant.

この計算時点の前、車両は、設定された目標減速度asoll(実線)に起因して生じる、破線で示した現実測定減速度aistで制動される。この際に識別できるのは、実際に測定された実際減速度が、あらかじめ設定された目標値に到達せず、かつ例えば、レールと車輪との間の変化する粘着係数に起因して一定でないことである。制動の際に生じる速度経過(破線)は、センサによって測定され、実際減速度の経過に起因して生じる。 Prior to this calculation point, the vehicle is braked with the actual measured deceleration a ist shown in dashed lines resulting from the set desired deceleration a soll (solid line). It can be recognized here that the actually measured actual deceleration does not reach the preset target value and is not constant, for example due to the varying adhesion coefficient between the rail and the wheels. is. The speed profile (dashed line) that occurs during braking is measured by a sensor and results from the actual deceleration profile.

計算時点tの後、速度グラフの傾きの変化が識別可能である。変化する傾きは、一点鎖線によって表された修正目標減速度asoll,modによって理由付けすることができる。修正目標減速度asoll,modは、本発明による方法によって計算され、計算時点の前のこれまでの目標減速度asollよりも大きい。これは、これまで現実減速度が、これまでの目標減速度から偏差していることに起因するものとみなすことができる。すなわち、目標減速度から実際減速度が偏差していない場合の最適な制動において生じ得た公称制動距離sを維持できるようにするためには、修正目標減速度asoll,modは、従来の目標減速度よりも大きくなくてはならない。ここで注意すべきであるのは、計算時点tの後の修正目標減速度asoll,modのグラフおよび速度経過のグラフは、単に計算された値を表すことである。したがってこの場合に計算時点tにおいて仮定されるのは、計算時点tの後、修正目標減速度asoll,modが一定のままになることである。そうでない場合、表されていない後の計算時点には更新された値によって目標減速度の計算が結果的に実行され、これによって目標減速度がさらに適合される。 After the calculated time t, a change in the slope of the velocity graph can be discerned. The changing slope can be reasoned by the modified target deceleration a soll,mod represented by the dashed-dotted line. The modified setpoint deceleration a soll,mod is calculated by the method according to the invention and is greater than the hitherto setpoint deceleration a soll before the calculation instant. This can be attributed to the fact that the actual deceleration up to now has deviated from the target deceleration up to now. That is, in order to be able to maintain the nominal braking distance s n that would have occurred during optimum braking when the actual deceleration did not deviate from the target deceleration, the corrected target deceleration a soll, mod Must be greater than the target deceleration. It should be noted here that the graph of the modified setpoint deceleration a soll,mod after the calculation instant t and the graph of the speed course only represent calculated values. In this case, therefore, it is assumed at calculation time t that after calculation time t, the modified setpoint deceleration a soll,mod remains constant. Otherwise, the calculation of the setpoint deceleration is consequently carried out with updated values at later calculation instants not represented, whereby the setpoint deceleration is further adapted.

図4には、修正減速度経過asoll,modの計算の、本発明による基本的なフローの実施形態が示されている。例えば、車両運転者または上位のシステムにより、外部からあらかじめ設定された目標減速度asollに基づき、最初に基準減速度arefを求める。このステップは必須である。というのは、実践的にはブレーキシステムの慣性に起因して、例えば、空気圧式制動圧の構成により、1つの時点から別の時点に減速度の必要な目標値を設定することはできないからである。したがって公称制動距離sの計算のためには、現実的な減速度経過を特定しなければならない。これが、基準減速度arefである。 FIG. 4 shows an embodiment of the basic flow according to the invention for the calculation of the modified deceleration profile a soll,mod . For example, based on a target deceleration a soll previously set externally by a vehicle driver or a higher-level system, a reference deceleration a ref is first obtained. This step is mandatory. This is because, in practice, due to the inertia of the braking system, it is not possible, for example, to set the desired setpoint value for deceleration from one point in time to another, due to the configuration of the pneumatic braking pressure. be. A realistic deceleration curve must therefore be determined for the calculation of the nominal braking distance sn . This is the reference deceleration a ref .

目標減速度asollと基準減速度arefとの間の違いは図5によって示されている。図5には、減速度が時間についてプロットされている別の線図が示されている。ここでは目標減速度asollの経過および基準減速度arefの経過が示されている。目標減速度asollが跳躍的に値0から一定の目標値に増大するのに対し、基準減速度arefのグラフは、はじめのうちは次第に増加し、一定の目標値にゆっくり接近し、後になってはじめて結果的にこれに到達する。したがって基準減速度arefは、真の目標減速度asollを追従する。 The difference between the desired deceleration a soll and the reference deceleration a ref is illustrated by FIG. FIG. 5 shows another diagram in which the deceleration is plotted against time. The course of the setpoint deceleration a soll and the course of the reference deceleration a ref are shown here. While the target deceleration a soll jumps from a value of 0 to a constant target value, the graph of the reference deceleration a ref increases gradually at first, slowly approaches the constant target value, and then Only then will we finally reach this point. The reference deceleration a ref therefore follows the true target deceleration a soll .

目標減速度asollの設定値に加えてさらに、実際に作用する減速度aistおよび速度vistの測定値が、図4のシステムに供給される。目標減速度asollから基準減速度arefを特定した後、基準減速度arefと、制動トリガ時の速度v、すなわち速度経過vistの一部とに基づいて、公称制動距離sを求める。さらにこれと同様に、検出された実際減速度aistと速度vとから、予想される現実制御距離sを特定する。公称制動距離sも予想される現実制動距離sも2つの区間部分から構成される。一方では、進んで来た区間sから、他方では、さらに進むべき区間sから構成される。これらの部分区間は、次のように特定される。 In addition to the set value of the desired deceleration a soll , the measured values of the actually acting deceleration a ist and the speed v ist are supplied to the system of FIG. After determining the reference deceleration a ref from the desired deceleration a soll , the nominal braking distance s n is determined on the basis of the reference deceleration a ref and the velocity v 0 at the time of braking trigger, ie part of the velocity course v ist . demand. Further, similarly, the expected actual control distance s a is determined from the detected actual deceleration a ist and velocity v 0 . Both the nominal braking distance s_n and the expected actual braking distance s_a consist of two interval parts. On the one hand, it consists of the segment s 1 that has been traveled and, on the other hand, of the segment s 2 to be further traveled. These subintervals are identified as follows.

・進んで来た公称制動距離は、
n1=f(aref,v)=∫v+∫∫aref(t) (1)
である。例えば、物理モデルに基づいて特定を実行することができる適切な物理モデルがないために基準減速度arefを特定することができない場合、基準減速度arefの代わりに、目標減速度asollを上の数式(1)に直接に代入する。
・The nominal braking distance that has been advanced is
s n1 =f(a ref ,v 0 )=∫v 0 +∫∫a ref (t) (1)
is. For example, if the reference deceleration a ref cannot be determined because there is no suitable physical model that can perform the determination based on the physics model, then instead of the reference deceleration a ref , the target deceleration a soll Substitute directly into equation (1) above.

・進んで来た現実制動距離は、
(a)制動開始時の速度vと、検出された減速度aistとに基づき、
a1=f(aist,v)=∫v+∫∫aist(t) (2)
であるか、または
(b)測定された速度(vist,gem)に基づき、
a1=∫vist,gem(t) (3)
である。
・The actual braking distance that has been advanced is
(a) Based on the velocity v 0 at the start of braking and the detected deceleration a ist ,
s a1 =f(a ist ,v 0 )=∫v 0 +∫∫a ist (t) (2)
or (b) based on the measured velocity (v ist,gem ),
s a1 =∫v ist, gem (t) (3)
is.

・進むべき公称残余制動距離は、
n2=f(asoll,v(t))=v(t)/2asoll (4)
であり、v(t)は、測定された速度vist,gem、または測定された加速度aistと制動開始時の速度vとに基づいて計算された速度vist,calc(t)=v+∫aist(t)であってよい。
・The nominal residual braking distance to be traveled is
s n2 =f(a soll , v(t))=v(t) 2 /2a soll (4)
and v(t) is the measured velocity v ist,gem or the velocity v ist ,calc ( t )=v 0 + ∫a ist (t).

・進むべき現実残余制動距離は、
a2=f(asoll,mod,v(t))
=制動最適化の結果としての制動の終了までの目標設定値 (5)
であり、v(t)は、測定された速度vist、または測定された加速度aistと制動開始時の速度vとに基づいて計算される速度vist,calc(t)=v+∫aist(t)であってよい。
・The actual residual braking distance to be traveled is
s a2 =f(a soll, mod , v(t))
= Target setpoint until the end of braking as a result of braking optimization (5)
and v(t) is the measured velocity v ist or the velocity v ist ,calc (t)= v 0 + ∫a ist (t).

したがって公称制動距離と、予想される制動距離との間の偏差eは、
e=sa1+sa2-sn1-sn2 (6)
となる。
Therefore, the deviation e between the nominal braking distance and the expected braking distance is
e=s a1 +s a2 −s n1 −s n2 (6)
becomes.

この方法の目標が、制動距離の再現性を可能な限りに正確に達成することであるという事実に起因して、偏差eを最小化する。図4に示した実施形態では、このために偏差eをゼロに等しく設定する。4つの部分区間のうちで、さらに進むべき現実残余制動距離sa2だけが、減速度経過を適切に選択することによって変更可能である。したがって、予想される現実残余制動距離sa2と、ここからさらに修正目標減速度asoll,modとが計算可能である。このために、進むべき現実残余制動距離sa2(数式5)の表現を、上で説明した偏差の式(数式6)に代入可能である。さらに、新たな目標減速度asoll,modと目標減速度asollとの間の偏差adeltaを特定する。これは次に別の入力変数として減速度制御に使用可能である。 Due to the fact that the goal of the method is to achieve the braking distance repeatability as accurately as possible, the deviation e is minimized. In the embodiment shown in FIG. 4, the deviation e is set equal to zero for this purpose. Of the four subsections, only the actual residual braking distance sa2 to be traveled can be changed by suitable selection of the deceleration course. It is therefore possible to calculate the expected actual residual braking distance s_a2 and from this also the corrected target deceleration a_soll,mod . To this end, the expression for the actual residual braking distance s a2 to be traveled (equation 5) can be substituted into the deviation equation (equation 6) described above. In addition, the deviation a delta between the new target deceleration a soll,mod and the target deceleration a soll is determined. This can then be used as another input variable for deceleration control.

時点tと時点t+Δtとの間の、制動区間を定める時間間隔Δtの後、この方法を繰り返して、時点t+Δtについての公称制動距離sと、予想される現実制動距離sとを新たに求める。現実制動距離sが公称制動距離sに対応する場合、修正目標減速度asoll,modに以下が成り立つ。すなわち、修正目標減速度asoll,modは、目標減速度asollに等しくなる。したがって目標減速度asollは、維持される。そうでない場合、別の修正目標減速度asoll,modを計算する。車両が所望の最終速度に到達するまでこれを行う。停止に至るまでの車両の減速が所望される場合、すなわち所望の最終速度が0に等しい場合、実践的には0に近い速度において、すでに目標減速度の補正を中断する。プラットホームドアを備えた駅に列車が乗り入れて、特に正確な列車の停止が重要である冒頭に述べたケースについては、車両の正確な停止位置を保証するために上記の補正を可能な限りに遅く中断する。この際には、それぞれの計算ステップについて、前の計算ステップの時点t+Δtが、新たな時点tになる。 After a time interval Δt between time t and time t+Δt defining the braking interval, the method is repeated to newly determine the nominal braking distance s n and the expected actual braking distance s a for time t+Δt. . If the actual braking distance s_a corresponds to the nominal braking distance s_n , the following holds for the modified target deceleration a_soll,mod . That is, the modified target deceleration a soll, mod becomes equal to the target deceleration a soll . The target deceleration a soll is therefore maintained. Otherwise, calculate another modified target deceleration a soll,mod . Do this until the vehicle reaches the desired final speed. If deceleration of the vehicle to a stop is desired, ie the desired final speed is equal to zero, the correction of the target deceleration is interrupted already at speeds close to zero in practice. For the case mentioned at the outset where a train enters a station with platform doors and it is particularly important for the train to stop exactly, the above corrections should be made as late as possible to ensure the exact stopping position of the carriages. interrupt. In this case, for each calculation step, the time t+Δt of the previous calculation step becomes the new time t.

図6は、第1実施例を表しており、かつ車両の減速度制御と共に本発明による方法をどのように実装できるかを示している。ここでは「停止距離制御器(Stopping Distance Controller)」と称されるこの方法では、図4で説明した手順にしたがい、最初にあらかじめ設定される目標減速度asollと、上記の時点までに実際に車両に作用する減速度aistとから、修正目標設定値asoll,modが求められる。修正目標設定値asoll,modは、(入力値a_sollと同様に)一定の値であっても、減速度の動的な目標値経過であってもよい。 FIG. 6 represents a first embodiment and shows how the method according to the invention can be implemented with vehicle deceleration control. In this method, referred to herein as a "Stopping Distance Controller", according to the procedure illustrated in FIG. From the deceleration aist acting on the vehicle, a modified setpoint a soll,mod is determined. The modified desired setpoint value a soll,mod can be either a constant value (like the input value a_soll) or a dynamic setpoint course of the deceleration.

修正目標設定値は引き続いて、測定された実際減速度と同様に、車両の減速度制御についての入力パラメータを表す。実際に測定された加速度から出発して、減速度制御部により、減速度asoll,strgが求められる。減速度制御のこの調整量から制動力(F、F、…)およびその分配が計算される。「停止距離制御器」と、減速度制御部と、制動力の計算部とは、列車の電子制動制御の構成部分である。このようにして得られたデータは結果的に、対応するアクチュエータシステムを介して変換される。ここから結果的に得られる加速度aistおよび速度経過vistはここでも、対応する車両センサによって検出され、これに続く計算のために「停止距離制御器」もしくは減速度制御部にフィードバックされる。 The corrected target setpoint subsequently represents the input parameters for vehicle deceleration control, as well as the measured actual deceleration. Starting from the actually measured acceleration, the deceleration controller determines the deceleration a soll,strg . From this adjustment of the deceleration control the braking forces (F 1 , F 2 , . . . ) and their distribution are calculated. The "stopping distance controller", the deceleration controller and the braking force calculator are components of the electronic braking control of the train. The data obtained in this way are subsequently transformed via a corresponding actuator system. The resulting acceleration a ist and speed course v ist are again detected by corresponding vehicle sensors and fed back to the "stopping distance controller" or deceleration controller for subsequent calculations.

図7には、異なる3つのシナリオに対し、シミュレートされる異なる減速度経過の対比が示されている。これらの3つのシナリオでは、それぞれ異なる境界条件に対し、同じ車両についての制動距離が、すべてのシナリオについて同じ速度でシミュレートされている。それぞれ減速度経過は、図7の異なる3つの減速度・時間線図に示されている。ここでは、減速度制御部を備えたシステムを仮定している。 FIG. 7 shows a contrast of different simulated deceleration curves for three different scenarios. In these three scenarios, braking distances for the same vehicle are simulated for different boundary conditions at the same speed for all scenarios. The respective deceleration profile is shown in three different deceleration-time diagrams in FIG. A system with deceleration control is assumed here.

図7の表から見て取ることができるように、シナリオAでは、粘着度は、全制動持続時間にわたって100%である。したがってここでは理想的な条件が整っている。というのは、車輪とレールとの間の力結合は、制動のどの時点にも減少しておらず、したがって車輪とレールとの間の滑りは発生しないからである。したがってシナリオAについての線図における実際減速度経過aistは、一定の減速度値が構成される際の小さな差分を無視すれば、目標減速度経過asollで一定である。したがって車両は、全制動持続時間にわたって一定の目標減速度で減速可能である。これによって生じるこの車両についての制動距離は800mである。理想的な条件に起因して、このシナリオでは、本発明による「停止距離制御(SDC:Stopping Distance Control)」を使用することの利点は得られない。したがってこのシナリオは、別の2つのシナリオについての基準シナリオとみなすことが可能である。 As can be seen from the table of FIG. 7, in scenario A the stickiness is 100% over the entire braking duration. Therefore, ideal conditions are in place here. This is because the force coupling between wheel and rail is not reduced at any point during braking, so no slippage between wheel and rail occurs. The actual deceleration course a ist in the diagram for scenario A is therefore constant at the setpoint deceleration course a soll , ignoring small differences when a constant deceleration value is constructed. The vehicle can thus be decelerated with a constant target deceleration over the entire braking duration. The resulting braking distance for this vehicle is 800m. Due to ideal conditions, this scenario does not benefit from using "Stopping Distance Control" (SDC) according to the present invention. This scenario can therefore be considered a reference scenario for the other two scenarios.

これに対し、シナリオBは、理想的な条件から逸脱している。というのは、(約5秒~12秒の)領域において粘着度は、例えば不利な外部条件に起因して、90%でしかないからである。したがってこの期間の間、車輪とレールとの間にはわずかな滑りがあり、したがってこの期間においては実際減速度aistによって目標減速度asollに到達することはできない。本発明による方法は、シナリオBにおいても同様に使用されず(SDCはインアクティブ)、これにより、制動距離は、基準シナリオAにおける800mから817mmに伸びている。 Scenario B, on the other hand, deviates from ideal conditions. This is because in the region (approximately 5 seconds to 12 seconds) the degree of adhesion is only 90%, for example due to unfavorable external conditions. During this period, therefore, there is a slight slippage between the wheel and the rail, so that the actual deceleration a ist cannot reach the setpoint deceleration a soll during this period. The method according to the invention is likewise not used in Scenario B (SDC inactive), which extends the braking distance from 800 m in Reference Scenario A to 817 mm.

最後にシナリオCではSDCはアクティブであるのに対し、約5秒~12秒間の領域において粘着度は、シナリオBと同様に90%でしかない。シナリオCの線図において識別できるように、目標設定値は、この部分区間において低下した粘着度に応じて、制動の残りについて上げられる。これによって結果的に、減速度の実際値は、粘着度が低下した部分区間を通過すると直ちに目標値を追従し、これにより、より大きな減速度で制動されることになる。車両はその結果、800mの後、停止し、したがって粘着度の低下した部分区間にもかかわらず、基準シナリオAと同様に同じ制動距離を達成することができた。 Finally, in Scenario C, SDC is active, while the stickiness is only 90%, similar to Scenario B, in the region of about 5 to 12 seconds. As can be discerned in the diagram for Scenario C, the target set point is increased for the rest of the braking, depending on the reduced stickiness in this sub-interval. This results in the actual value of the deceleration following the setpoint value as soon as the subdivision with reduced tackiness has been passed, thus braking with a greater deceleration. The vehicle consequently stopped after 800 m and was therefore able to achieve the same braking distance as in the reference scenario A despite the less sticky subsection.

要約すると、本発明は、鉄道車両の制動距離を動的に最適化する方法と、この方法を実施する装置と、鉄道車両の制動距離の再現性を改善するためにこの方法を自動的に実施するコンピュータプログラム製品とに関する。この方法により、さまざまな計算時点に測定された車両速度vistと、車両に作用する加速度aistとが使用されて、理想的な条件下の公称制動距離sと、実際に予想される制動距離sとが比較対照される。偏差が生じている場合には、最初にあらかじめ設定された制動距離を引き続いて達成できるようにするために、計算時点に続いて、場合によっては目標値を減速度に適合させる。 In summary, the present invention provides a method for dynamically optimizing the braking distance of a rail vehicle, an apparatus for implementing the method, and an apparatus for automatically implementing the method to improve the reproducibility of braking distances for rail vehicles. related to computer program products that With this method, the vehicle speed v ist measured at various calculation instants and the acceleration acting on the vehicle a ist are used to determine the nominal braking distance s n under ideal conditions and the actual expected braking The distance sa is compared and contrasted. In the event of a deviation, the setpoint value is optionally adapted to the deceleration following the calculation instant in order to be able to continue achieving the braking distance that was initially set.

a 減速度
ist 車両に実際に作用する減速度(実際減速度)
soll あらかじめ設定された目標減速度
ref 基準減速度
soll,mod 修正目標減速度
delta 修正目標減速度とあらかじめ設定された目標減速度との間の差分
ist 求められた速度経過
ist,gem 測定された速度経過
ist,calc 制動開始時の速度と、測定された減速度とから計算される速度経過(計算された速度経過)
制動トリガ時の速度
制動トリガの時点
公称制動距離
実際制動距離
t 計算の時点
t+Δ 時点tに続く時点
Δt 時点tと時点tとの間の期間
a deceleration a ist deceleration actually acting on the vehicle (actual deceleration)
a soll preset target deceleration a ref reference deceleration a soll, mod corrected target deceleration a delta difference between corrected target deceleration and preset target deceleration v ist determined speed course v ist ,gem Measured Velocity Course v ist,calc Velocity course calculated from the speed at the start of braking and the measured deceleration (calculated speed course)
v 0 speed at braking trigger t 0 braking trigger instant s n nominal braking distance s a actual braking distance t instant of calculation t+Δ instant following instant t Δt period between instant 0 and instant t

Claims (19)

車両の制動距離を最適化する方法であって、前記方法は、
(A)時点(t)に、所定の目標減速度(asoll)による制動を確認するステップと、
(B)前記時点(t)と時点(t)との間の前記車両に実際に作用する減速度(aist)と、前記車両の実際速度経過(vist)とを求めるステップと、
(C)設定された目標減速度(asoll)と、制動トリガの前記時点(t)に実際に検出された前記車両の速度(v)とから前記車両の公称制動距離(s)を特定するステップと、
(D)求めた前記速度経過(vist)に基づき、または、前記制動トリガの前記時点(t)の前記速度(v)と求めた前記減速度(aist)とに基づき、前記時点(t)におけるそれまでの現実制動距離(s )を計算するステップと、
(E)修正目標減速度(asoll,mod)に依存して、残りの現実残余制動距離(sa2)を定式化するステップと、
(F)前記公称制動距離(s)と、予想される前記現実制動距離(s)との間の差分を最小化することにより、方法ステップ(D)における前記現実制動距離(s )の計算時点後の今後の制動についての前記車両の前記修正目標減速度(asoll,mod)を特定するステップと、
(G)前記車両の所望の最終速度まで、前記時点(t)および前記時点(t)間の定められた時間間隔(Δt)で、方法ステップ(C)~(F)を繰り返すステップと、
を有
前記修正目標減速度(a soll,mod )と、あらかじめ設定される前記目標減速度(a soll )との差分を計算し、前記差分を減速度制御にインプットする、
方法。
A method of optimizing the braking distance of a vehicle, the method comprising:
(A) confirming braking with a predetermined target deceleration (a soll ) at time (t 0 );
(B) determining the deceleration actually acting on the vehicle (a ist ) and the actual speed course (v ist ) of the vehicle between said instants (t 0 ) and (t);
( C ) the nominal braking distance of the vehicle (s n ), and
(D) on the basis of the determined velocity course (v ist ) or on the basis of the velocity (v 0 ) and the determined deceleration (a ist ) at the said instant (t 0 ) of the braking trigger, said instant calculating the actual braking distance (s a ) so far at (t);
(E) formulating the remaining actual residual braking distance (s a2 ) in dependence on the modified target deceleration (a soll,mod );
(F) said actual braking distance (s a ) in method step (D) by minimizing the difference between said nominal braking distance (s n ) and said expected actual braking distance (s a ) ; determining the modified target deceleration of the vehicle (a soll,mod ) for future braking after the calculation of
(G) repeating method steps (C)-(F) at a defined time interval (Δt) between said time point (t 0 ) and said time point (t) until a desired final speed of said vehicle;
has
calculating the difference between the corrected target deceleration (a soll, mod ) and the preset target deceleration (a soll ), and inputting the difference to deceleration control;
Method.
前記修正目標減速度(asoll,mod)は、時間および/または速度および/または位置に依存する、パラメータ依存の関数であり、かつ/または定数であり、方法ステップ(F)において前記関数のパラメータを特定することにより、前記修正目標減速度(asoll,mod)を特定する、請求項1記載の方法。 Said modified desired deceleration (a soll,mod ) is a time and/or velocity and/or position dependent, parameter dependent function and/or constant, and in method step (F) parameters of said function 2. The method of claim 1, wherein the modified target deceleration (a soll,mod ) is determined by specifying . 前記制動トリガの位置と、前記車両の目標最終位置とから前記目標減速度(asoll)を算出する、請求項2記載の方法。 3. The method of claim 2, wherein the target deceleration (a soll ) is calculated from the position of the brake trigger and the target final position of the vehicle. 車両運転者または上位のシステムによって前記目標減速度(asoll)を定め、ひいては制動開始の位置を計算する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 4. The method as claimed in claim 1, wherein the desired deceleration (a soll ) is determined by the vehicle driver or by a higher-level system and thus the position of the start of braking is calculated. 前記上位のシステムは、「自動列車運転」システムである、請求項4記載の方法。5. The method of claim 4, wherein the higher level system is an "automatic train operation" system. 最初の前記目標減速度(asoll)に対して相対的にまたは絶対的に、前記修正目標減速度(asoll,mod)についての境界が設定可能である、請求項4または5記載の方法。 6. Method according to claim 4 or 5 , wherein a boundary can be set for said modified setpoint deceleration (a soll,mod ) relative to the initial setpoint deceleration (a soll ) or absolutely. 前記目標減速度(asoll)に対する偏差の補償が、決定された時間窓で行われるように前記目標減速度(asoll,mod)を選択する、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。 7. The method of any one of claims 1 to 6 , wherein the setpoint deceleration ( asoll,mod ) is selected such that compensation of deviations from the setpoint deceleration (asoll) takes place in a determined time window. the method of. 前記公称制動距離(s)を計算するために、前記目標減速度(asoll)の代わりに、基準モデルを介して、特定されかつシステムの動的特性を考慮する基準減速度(aref)を使用する、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。 To calculate the nominal braking distance (s n ), instead of the target deceleration (a soll ), a reference deceleration (a ref ) is used. 前記基準モデルは、物理モデルである、請求項8記載の方法。9. The method of claim 8, wherein the reference model is a physical model. 方法ステップ(B)では、制動開始時の速度(v)および前記実際減速度(aist)に基づいて実際の前記速度経過(vist)を求め、このようにして求めた速度(vist,calc)を、方法ステップ(D)における前記現実制動距離(s)の前記計算に使用する、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。 In method step (B), the actual speed course (v ist ) is determined on the basis of the speed (v 0 ) at the start of braking and the actual deceleration (a ist ) , and the speed (v ist , calc ) is used for said calculation of said actual braking distance (s a ) in method step (D). 方法ステップ(B)では、前記車両の適切なセンサによって前記実際速度経過(vist)を測定し、これにより、当該測定された速度経過(vist,gem)を、方法ステップ(D)において前記現実制動距離(s)を特定するために使用する、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。 In method step (B), the actual speed course (v ist ) is measured by suitable sensors of the vehicle, whereby the measured speed course (v ist,gem ) is converted in method step (D) to the 11. Method according to any one of claims 1 to 10 , for use in determining the actual braking distance (s a ). 前記方法ステップ(A)に続く複数の方法ステップを、前記方法ステップ(A)に対して時間的にずらして実行する、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。 12. The method as claimed in claim 1, wherein the method steps following method step (A) are staggered in time with respect to method step (A). 方法ステップ(E)における前記残余制動距離(sa2)の定式化のために、前記求められた速度経過(vist)を使用する、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。 13. The method as claimed in claim 1, wherein the determined speed profile (v ist ) is used for formulating the residual braking distance (s a2 ) in method step (E). 方法ステップ(C)において前記公称制動距離(s)を特定するために設定される前記目標減速度(asoll)の前記経過は、時間および/または速度および/または位置の関数であるか、または定数である、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。 said progression of said target deceleration (a soll ) set for specifying said nominal braking distance (s n ) in method step (C) is a function of time and/or speed and/or position; or a constant . 前記現実残余制動距離(sa2)を計算するために、公称制動距離(s)と、予想される前記現実制動距離(s)との間の偏差をゼロに等しく設定する、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。 2. Setting the deviation between the nominal braking distance (s n ) and the expected actual braking distance (s a ) equal to zero for calculating the actual residual braking distance (s a2 ). 15. The method of any one of claims 1 to 14 . 前記公称制動距離(s)を特定するために、前記公称制動距離(s)の、進んで来た部分(sn1)と、さらに進むべき部分(sn2)とを求める、請求項1から15までのいずれか1項記載の方法。 Claim 1, wherein a portion (s n1 ) to be traveled and a portion (s n2 ) to be traveled further of the nominal braking distance (s n ) are determined for determining the nominal braking distance (s n ). 16. The method of any one of 1-15 . 請求項1から16までのいずれか1項記載の方法を実施する装置であって、前記装置は、
請求項1の前記方法ステップ(B)用に前記車両の速度データおよび加速度データを検出するように構成されたセンサシステムと、
対応する前記センサシステムによって検出される前記速度データおよび前記加速度データまたはその他の必要なデータを記憶するように構成された記憶ユニットと、
前記記憶ユニットに記憶されている前記データを処理するように構成された計算ユニットと、
前記センサシステムまたは別の通信インタフェースからの必要なデータを受信して、データ交換のために別の通信ユニットと通信するように構成された通信ユニットと、
車両運転者に情報を出力しかつ前記車両運転者によって操作されるように構成された操作インタフェースと、
を有する、装置。
A device for carrying out the method of any one of claims 1 to 16 , said device comprising:
a sensor system configured to detect velocity and acceleration data of the vehicle for said method step (B) of claim 1;
a storage unit configured to store the velocity data and the acceleration data detected by the corresponding sensor system or other required data;
a computing unit configured to process the data stored in the storage unit;
a communication unit configured to receive required data from the sensor system or another communication interface and communicate with another communication unit for data exchange;
an operating interface configured to output information to and be operated by a vehicle operator;
A device having
前記計算ユニットは、請求項1の前記方法ステップ(C)~(F)を実施するように構成されている、請求項17記載の装置。18. The apparatus of claim 17, wherein said computing unit is configured to perform said method steps (C)-(F) of claim 1. 請求項1から16のいずれか1項記載の方法を実施するように構成されたコンピュータプログラム製品。 A computer program product adapted to implement the method of any one of claims 1-16 .
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114802135B (en) * 2022-04-13 2023-03-24 中车唐山机车车辆有限公司 Train braking method and device and computer readable storage medium
CN114906185A (en) * 2022-06-06 2022-08-16 中车青岛四方车辆研究所有限公司 Rail vehicle safety distance calculation method and system and anti-collision early warning device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1511744A (en) 2002-01-31 2004-07-14 株式会社东芝 Automatic train operation device and train operation auxiliary device
JP2008278645A (en) 2007-04-27 2008-11-13 Mitsubishi Electric Corp Automatic train operation device and simulation device of automatic train operation
JP2010104084A (en) 2008-10-21 2010-05-06 Toshiba Corp Train control device
WO2017195316A1 (en) 2016-05-12 2017-11-16 株式会社京三製作所 On-board device and train occupancy range calculation method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH078083B2 (en) * 1988-06-07 1995-01-30 住友金属工業株式会社 Stop control device for rail car running in band system
FR2726380B1 (en) * 1994-10-26 1996-12-13 Gec Alsthom Transport Sa PRECISE STOP PROCESSING SYSTEM, AUTOMATIC CONTROL SYSTEM INCLUDING SUCH A SYSTEM AND PROCESS FOR DEVELOPING STOPPING PHASES
US6353780B1 (en) * 1999-06-29 2002-03-05 Westinghouse Air Brake Technologies Corporation Grade speed control and method for railway freight vehicle
JP4543910B2 (en) * 2004-01-29 2010-09-15 トヨタ自動車株式会社 Vehicle deceleration control device
CN106184160B (en) * 2016-07-19 2018-11-09 上海富欣智能交通控制有限公司 Automatic train stop control method
CN107472302A (en) * 2017-07-31 2017-12-15 湖南福德电气有限公司 Energy-saving operating method between a kind of train station
CN109455203B (en) * 2019-01-28 2019-05-03 湖南中车时代通信信号有限公司 Train running speed autocontrol method, device, equipment, system and medium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1511744A (en) 2002-01-31 2004-07-14 株式会社东芝 Automatic train operation device and train operation auxiliary device
JP2008278645A (en) 2007-04-27 2008-11-13 Mitsubishi Electric Corp Automatic train operation device and simulation device of automatic train operation
JP2010104084A (en) 2008-10-21 2010-05-06 Toshiba Corp Train control device
WO2017195316A1 (en) 2016-05-12 2017-11-16 株式会社京三製作所 On-board device and train occupancy range calculation method

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