NO136034B - - Google Patents

Abstract

Automatisk styreanordning for rangerstasjoner.

Description

Oppfinnelsen angår en automatisk styreanordning

for en rangerstasjon av den type som har en eselrygg over

hvilken spor strekker seg ned til en retningsgruppe-sporsek-

sjon, idet det er anordnet en hovedskinnebrems ved eselrygg-sporseksjonen, en tangentialpunkt-skinnebrems ved be- • gynnelsen av retningsgruppesporseksjonen og minst én gruppeskinnebrems som er beliggende langs sporseksjonen mellom hoved- og tangentialpunkt-skinnebremsen, og hvor anordningen omfatter en regnemaskinanordning for beregning av en nød-

vendig vognhastighet ved hjelp av målinger som representerer vognens rulleevne, og anordninger for måling av en vogns hastighet og styring av en skinnebrems for å gi vognen den ønskede koplingshastighet.

En kritisk beregning for oppnåelse av vellyk-

ket drift av en ierbane-rangérstasjon med såkalt "eselrygg"

består i evnen til å kunne forutsi nøyaktig en vogns rulle-opptreden på retningsgruppesporet på grunnlag av målinger på den øvre del av stasjonen. Dersom vognen ruller tyngre enn beregnet, vil vognen stanse før tilkoplingen til vogner på retningsgruppesporet. Dersom vognen derimot ruller lettere enn beregnet, vil sammenkoplingen skje med høy hastighet,

slik at det forårsakes unødig skade.

For tiden foretas en eneste rulleevnemåling

på en nøyaktig gradert og kalibrert rulleevnemålingsdel på eselryggen. Denne ene rulleevnemåling bearbeides (vanligvis ved å multiplisere med en erfaringsbestemt faktor) for for-

utsigelse av rulleevnen på retningsgruppesporet. En rekke skinnebremser langs vognens bane frem til retningsgruppesporet anvendes for å gi vognen riktig hastighet.

Det er kjent at en vogns rulleevne endres under dens bevegelsesforløp, og én enkelt rulleevnemåling gir der-for ikke alltid det riktige svar for styring av vognens hastighet.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe

en anordning for økning av nøyaktigheten i forutsigelsen av vognens rulleevne på et retningsgruppespor, og å skaffe en forbedret styreanordning for rangérbremsing av vogner.

Ovennevnte formål oppnås ved en automatisk styreanordning av den innledningsvis angitte type, som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det er sørget for organer for måling av en vogns rulle-evne langs flere seksjoner av sporet mellom hovedskinnebremsen og tangentialpunkt-skinnebremsen, og en regnemaskinanordning til hvilken de forskjellige rulle-evnemålinger i seksjonene mates for løsning av ligningen

hvor RRG er vognens rulle-evne på en retningsgruppe-spor-. seksjon, R-^, R2 og Rn er rulle-evnemålingene i seksjonene og aQ, a^, a2 og &n er empirisk forutbestemte rulle-evnekoeffisienter for hver sporseksjon med en rulle-evnemåling, at regnemaskinanordningen for bestemmelse av den nødvendige vognhastighet beregner denne hastighet ved hjelp av den utledede rulle-evne på retnings-gruppe-sporseksjonen, og at tangentialpunkt-skinnebremsen styres ved hjelp av en anordning som reagerer på den nevnte nødvendige hastighet og vognens målte hastighet ved passering av sistnevnte skinnebrems.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk bilde av en utførelse av den foreliggende opp-finnelse, fig. 2 viser et blokkskjema av en krets for forutsigelse av rulle-evnen, og som kan anvendes ved oppfinnelsen, fig. 3 viser et blokkskjema av en krets for forutsigelse av rulle-evnen på retningsgruppesporet, og fig. 4 viser et blokkskjema av en anordning for styring av den siste skinnebrems« før retningsgruppesporet i overensstemmelse med oppfinnelsen.

Ifølge Newtons andre bevegelseslov kan forbin-delsen mellom en vogns hastighet og dens rulle-evne uttrykkes ved differensialligningen:

der = endingen av vognens hastighet pr. sekund (m/s<2>)

dt

9 = sporets helling eller vertikalt fall i meter/horisontal

strekning i meter

g = gravitasjonskonstanten (9,80 m/s 2)

R = rulle-evnen

En vogn som beveger seg fra eselryggen til retningsgruppesporet, vil normalt bevege seg over en rulle-evnemålestasjon, ved hjelp av hvilken skinnebremsene, slik som tidligere angitt, styres slik at vognens hastighet på retningsgruppesporet bestemmes.

På fig. 1 er skjematisk vist en spordel 10

på en jernbanerangérstasjon. Langs den øvre spordel finnes en hovedskinnebrems 12, etterfulgt av en gruppeskinnebrems 14, etterfulgt av en tangentialpunktskinnebrems 16 som er beliggende like foran retningsgruppesporet 18. I overensstemmelse med oppfinnelsen måles hastigheten på flere punkter enn ett langs det øvre spor. Dette skjer eksempelvis ved bestemmelse av hastigheten ved hjelp av hastighetsdektorer. En hastighetsdetektor 20 måler hastigheten av en vogn når denne forlater hovedskinnebremsen 12. En andre hastighets-

detektor-22 måler vognens hastighet når denne når gruppeskinnebremsen 14. Ved hjelp av forskjellen mellom de hastigheter som er målt åv disse to detektorer/ kan man ved benyttelse av ligning (1) beregne vognens rullerevne som betegnes som Ri. Denne beregning utføres av en Rl-regnemaskin 24.

Hastigheten av vognen når denne forlater gruppeskinnebremsen, måles av en hastighetsdetektor 26. Vognens hastighet et stykke nedenfor utgangen fra gruppeskinnebremsen måles på nytt ved hjelp av en fjerde hastighetsdetektor

28. Forskjellen mellom de av detektorene 26 og 28 målte hastigheter innføres i en R2-regnemaskin 30 som avgir en

andre rulle-evneverdi som betegnes som R2.

Rulle-evnen måles på nytt ved anvendelse av

en hastighetsdetektor 32 for å måle hastigheten av vognen

når den passerer et gitt punkt på sporet. Hastigheten av vognen like før den når tangentialpunktskinnebremsen 16

måles av en hastighetsdetektor 34. Forskjellen mellom disse to hastigheter innføres i en R3-regnemaskin 3 for å frembringe en verdi R3.

De tre (eller flere etter ønske) rulle-evnemålinger RI, R2 og R3 innføres i en R_ -regnemaskin 36

(RG = retningsgruppe). Denne beregner R og tilfører den beregnede verdi til en VR-regnemaskin (ranger- eller skinne-bremshastighet) 38. Denne Vr~regnemaskin frembringer på sin utgang den hastighet som er nødvendig for vognen når denne forlater tangentialpunktskinnebremsen. En passende hastighetsdetektor 42, eksempelvis en radardetektor, måler hastig-haten av vognen når denne passerer tangentialpunktskinnebremsen, og mater sitt utgangssignal til en skinnebrems-styreenhet 44. Et annet inngangssignal til skinnebrems-styreenheten er den beregnede verdi VR fra regnemaskinen 38. Skinnebrems-styreenheten sammenlikner disse hastigheter og styrer skinnebremsen slik at vognen bremses inntil de nevnte hastigheter er like store, hvoretter vognen kan slippes fri med den riktige hastighet.

Størrelsen R i ligning (1) kan uttrykkes ved hjelp av to hastighetsmålinger og de andre størrelser på følgende måte:

der = målt vognhastighet i punkt nr. 1 (m/s)

V7 = målt vognhastighet i punkt nr. 2 lenger nede på sporet

(m/s)

dn- = lineær avstand langs sporet mellom punktene nr. 1 og nr.

2 (m)

6 = beregnet verdi for sporets midlere helling mellom punktene nr. 1 og 2 (vertikalt fall i m/horisontal strekning i m mellom punktene 1 og 2)

g = gravitasjonskonstanten (= 9,80 m/s )

R = rulleevnen (kg pr. 2 tonn)

Fig. 2 viser et skjema som illustrerer en RI-, R2- eller R3-regnemaskin. Denne er en analogregnemaskin som er avledet av ligning (2).

Utsignalene fra eksempelvis dé første to hastighetsdetektorer 20, 22 mates til en adderer 50 og en subtraherer 52 som avgir utsignaler med verdiene + V"2 henholdsvis V2 - V^. Disse signaler tilføres til en multiplikator 54. Dennes utsignal som har verdien V_ 2 ~ vi 2/ tilføres et potensiometer 56 hvis glidekontakt er inn-stilt-slik at den som utsignal avgir verdien 2000( ).

<2>-g-<d>12

Dette utsignal tilføres til en addererkrets 60. Det andre innsignal til addereren 60 er konstanten 2000*9. Denne fås fra et potensiometer 62 som er koplet over en spenningskilde 63. Addererens ut-gangs verdi er rulle-evneverdien R. Tre kretser av den type som er vist på fig. 2, kan være nødvendig for å måle de forskjellige verdier R^ t R2 og R3. En av disse kretser kan anordnes dersom man sørger for å lagre R^ og R2 mens verdien R3 beregnes. ;Det antas nå at RRG er en seller annen ukjent funksjon av R±, R2 og R3, dvs. RRQ = f (R^, R2, R3), der funksjonen f(R1# R2, R3) er ukjent og skal bestemmes ved hjelp av en kurvetilpasningsprosess. ;Fra den matematiske funksjonsteori er kjent at dersom f(R^, R2, R3) er en egnet funksjon, kan jlen approksimeres med en potensrekkeutvikling av de variable R-^/ R2 0<3 R3» Graden av nøyak-tighet i approksimasjonen avhenger av de høyere ordens ledd. Jo høy-ere antall ledd i utviklingen, jo mer nøyaktig er approksimasjonen. ;Den enkleste potensrekkeapproksimasjon til den ukjente funksjon f(R^, R2, R3) er den som er lineær, dvs: ;Fig. 3 viser skjematisk hvordan ligning (3) kan realiseres slik at størrelsen RRG kan fås automatisk av de bestemmende størrel-ser. Konstantene aQ - a3 oppnås (på en måte som skal vises senere) ved anvendelse av forskjellige potensiometre 64, 66, 68 og 7 0 som er koplet over spenningskilder 72, 74, 76 henholdsvis 78. R-, multipliseres med a-^ av en multiplikatorkrets 80. R2 multipliseres med a2 av en multiplikatorkrets 82. En multiplikatorkrets 84 multipli-serer a3 og R3> Utsignalene fra disse tre multiplikatorkretser tilføres sammen med aQ til en addérer 86. Dennes utsignal er RRG>;For å bestemme koeffisientene ag - a3, kjøres et stort antall vogner, f.eks. 100, gjennom stasjonen, og for hver vogn måles størrelsene R-^, R2 og R3. Dessuten gjøres en hastighetsmåling for å beregne RRG> Den sistnevnte måling utføres på samme måte som de tidligere rulleevnemålinger ved å måle hastigheten, av en vogn når den forlater tangentialpunktskinnebremsen, og også på et forutbe-stemt sted etter denne, under anvendelse av ligning (1). ;På denne måte fås en stor mengde data som består av R-^, R2, R3 og RRG for hver vogn. Deretter anvendes en minste kvadrat-feilsmetode for å finne de koeffisienter aQ, a-^, a2 og a3 i ligning (3) som minimiserer summen av kvadratfeilene, dvs. dersom det finnes noen grunn for hvilken de eksperimentelle data er tatt, løser man med hensyn på de koeffisienter som minimiserer størrelsen: ;Det finnes flere kommersielt tilgjengelige regnemaskin-programmer som kan løse dette problem og finne det beste sett koeffisienter. Når disse koeffisienter er bestemt for en stasjon, vil de ikke endres forutsatt at det er benyttet et statistisk sett til-strekkelig stort antall vogner ved bestemmelsen av disse. ;Det kan vises matematisk at dersom dr er den avstand i meter som en vogn må rulle langs et retningsgruppespor etter punktet for frigjørelse fra tangentialpunktskinnebremsen, før sammenkopling med en stillestående vogn, og dersom V_ er den ønskede sammenkoplingshastighet, må vognen bremses ved tangentialpunktet inntil dens hastighet er redusert til Vr, der ;;Den ønskede sammenkoplingshastighet er normalt konstant. Med kjennskap til sporets lengde og antall allerede avsendte vogner for dannelse av et togsett, bestemmes dr lett og kan automatisk sluttsummeres. ;Fig. 4 viser en analogregnemaskin for beregning av stør-relsen Vr som er den ønskede utgangshastighet fra tangentialpunkt-skinnebremsen. Produktet R_ *g bestemmes av en multiplikator 90 hvis ene innsignal er konstanten g som fås fra et potensiometer 9 2 over en spenningskilde 94. Det andre innsignal fås fra et potensiometer 96 som er påtrykt størrelsen R,-.-. Innstillingen av potensio-meteret gir et utsignal Rn„/2000. Dette er en konstant innstilling. Multiplikatorens utsignal tilføres en subtraherer 98 hvis andre innsignal er den konstante størrelse 6-g. Denne størrelse fås fra et potensiometer 100 som er koplet over en spenningskilde 102. Subtra-hererens utsignal tilføres enda en multiplikator 104 hvis andre innsignal er størrelsen 2dr- Denne størrelse tilveiebringes ved innstilling av et potensiometer 106 over hvilket en spenningskilde 108 er tilkoplet. Denne innstilling vil variere med det antall vogner i et togsett som har gått foran den aktuelle vogn, og som har passert tangentialpunktskinnebremsen.

Utsignalet fra multiplikatoren 104 tilføres en adderer 106, til hvilken størrelsen Vc 2 også tilføres. Denne oppnås ved å tilveiebringe en analog størrelse V ved hjelp av et potensiometer 108 over hvilket en spenningskilde 110 er tilkoplet. Potensiometer-ets utgang er forbundet med en kvadreringskrets 112. Denne avgir

2

størrelsen Vc .

Addererkretsens 106 utsignal mates til en kvadratfotkrets 114 hvis utsignal er størrelsen Vr. Som tidligere nevnt i forbind-else med fig. 1, sammenlignes Vr med den faktiske hastighet som måles for vognen når denne passerer tangensialpunktskinnebremsen som på sin side styres av en størrelse slik at den bremser vognen inntil størrelsen Vr og den faktiske målte hastighet er den samme.

De her viste kretser som utgjøres av multiplikator- og subtrahererkretser, adderere, kvadreringskretser og kvadratrotkret-ser, er velkjente operasjonsforsterkerkretser som er kommersielt tilgjengelige. Hastighetsdetektorer er velkjente innen teknikken og likeledes radarhastighetsmåleanordningen.

Claims (3)

1. Automatisk styreanordning for en rangerstasjon av

den type som har en eselrygg over hvilken spor strekker seg ned til en retningsgruppe-sporseksjon, idet det er anordnet en"hovedskinnebrems (12) ved eselrygg-sporseksjonen, en tangentialpunkt-skinnebrems (16) ved begynnelsen av retningsgruppesporseksjonen og minst én gruppeskinnebrems (14) som er beliggende langs sporseksjonen mellom hoved- og tangentiål-punkt-skinnebremsen, og hvor anordningen omfatter en regnemaskinanordning for beregning av en nødvendig vognhastighet ved hjelp av målinger som representerer vognens rulle-evne, og anordninger for måling av en vogns hastighet og styring av en skinnebrems for å gi vognen den ønskede koplingshastighet, karakterisert ved at det er sørget for organer (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 35) for måling av en vogns rulle-evne langs flere seksjoner av sporet mellom hovedskinnebremsen (12) og tangentialpunkt-skinnebremsen (16), og en regnemaskinanordning (36) til hvilken de forskjellige rulle-evnemålinger i seksjonene mates for løsning av ligningen hvor R_._, er vognens rulle-evne på en retningsgruppe-sporseksjon, RG Rl' R2°^ Rn er ruHe~evnemålingene i seksjonene og a^, a^, a2 og an er empirisk forutbestemte rulle-evnekoeffisienter for hver sporseksjon med en rulle-evnemåling, at regnemaskinanordningen (38) for bestemmelse av den nødvendige vognhastighet beregner denne hastighet ved hjelp av den utledede rulle-evne på retningsgruppe-sporseksjonen, og at tangentialpunkt-skinnebremsen (16) styres ved hjelp av en anordning (44) som reagerer på den nevnte nødvendige hastighet og vognens målte hastighet ved passering av sistnevnte skinnebrems.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at regnemaskinanordningen (38) for bestemmelse av den nødvendige hastighet er innrettet til å løse ligningen hvor V er den nødvendige hastighet, V er den ønskede koplingshastighet, g er gravitasjonskonstanten, 9 er den beregnede verdi av sporets midlere helling og dr er avstanden mellom utgangen fra tangentialpunkt-skinnebremsen (16) og vognens koplingspunkt.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen for måling av en vogns rulle-evne langs flere sporseksjoner mellom hovedskinnebremsen (12) og tangentialpunkt-skinnebremsen (16) omfatter et første organ (20, 22, 24) for måling av vognens rulle-evne mellom hovedskinnebremsen (12) og gruppeskinnebremsen (14) , og et andre (26) og et tredje organ (28) for måling av vognens rulle-evne langs med mellomrom beliggende strekninger mellom gruppeskinnebremsen (14) og tangentialpunkt-skinnebremsen (16).