PT92196B

PT92196B - Processo e disposicao para a determinacao da velocidade e da distancia percorrida por veiculos sem eixo oscilante

Info

Publication number: PT92196B
Application number: PT92196A
Authority: PT
Inventors: Karl Hahn
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1989-11-03
Publication date: 1995-09-12
Also published as: IT1237122B; PT92196A; IT8922262A0; IT8922262A1; DD286049A5; ES2017304A6; DE3837909C1

Description

MEMÔRIA. .DESCRITIVA

Já se conhecem processos para a regulação da força motriz ou da força de travagem dos motores de tracção em veículos motores eléctricos no limite de aderência das rodas. Mediante uma regulação do deslizamento das rodas, comandam-se os jogos de rodas, no caso de ultrapassarem a aderência e entra em acção o regulador de deslizamento das rodas através da força de tracção ou da força de travagem fornecidas, de maneira a ficarem na aderência óptima ou na sua proximidade (por exemplo DE-PS 34 07 309). Neste processo utilizam-se tacómetros e integradores como pseudo-eixos oscilantes para medirem a velocidade. A condição geral é a utilização de motores com uma curva característica muito inclinada ou de regulação rápida.

Para uma medição mais precisa da distância percorrida, que é necessária, por exemplo em actuação para o tráfego automático nos comboios de linha (LZB) ou em disposições parecidas, este processo nem sempre é adequado.

A maneira mais fácil para determinar a distância percorrida seria contar as próprias rotações das rodas, calculando a par tildai a distância percorrida. Este processo, porém, só é exacto no caso cie não existir durante a medição nenhum deslizamento ou nenhuma patinagem cias rodas. Hoje as locomotivas já não têm, em princípio, eixos oscilantes que iam permitir isso. Já se tentou utilizar também rodas de accionamento para a medição da velocidade e da distância percorrida. Neste caso intervém na medição, como já foi dito, o deslizamento das rodas, tornando este processo impreciso e não utilizável para a medição da distância percorrida. Pode-se realizar um certo aperfeiçoamento diminuindo temporariamente a força de tracção ou a força de travagem, respectivamente, dos jogos de rodas de accionamento individuais para diminuir o deslizamento e reencontrar a velocidade em relação ao solo. Este processo implica, porém, uma perda de força de tracção e é por isso pouco económico. A determinação da medição da distância percorrida através da integração ds valores de velocidade obtidos por radar não é suficientemente segura, sobretudo por os aparelhos de radar

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dependerem das condiçoes atmosféricas.

objectivo deste invento é proporcionar um processo simples e a respectiva disposição para uma determinação da velocidade e da distância percorrida com maior precisão, baseando-se nas rotações das rodas, em que os erros devidos ao deslizamento das rodas são consideravelmente eliminados, sem diminuir a força de tracção ou a força de travagem.

Este objectivo é conseguido de acordo com o invento através das características da reivindicação 1. Podem-se retirar das sub-reivindicações aperfeiçoamentos úteis do processo e da disposição que serve para a sua realização.

invento é descrito a seguir mais pormenorizadamente através das representações gráficas e da esquematização de uma concretização exemplificativa.

As figuras mostram:

na Fig. 1 um circuito para a realização do processo de acordo com o invento, na Fig. 2 uma curva de aderência F/A v.

na Fig. 3 uma família de curvas de aderência F/ Λ v dependendo dos parâmetros do estado dos carris, nas Figs. 4a e 5a a dependência do deslizamento das rodas en função da força de tracção F, como função de fi(F) e fgCF), em duas condições operacionais definidas, nas Figs. 4b e 5b a dependência do deslizamento das rodas em função da velocidade v, como função de f]_(v) e fgCv).

(Por deslizamento das rodas entende-se aqui a diferença Δν entre a velocidade do veículo e a velocidade periférica da roda). A fig. 1 mostra um motor de tracção 2, manobrado por um actuador de potência 1 (por exemplo um conversor estático, um seccionador ou um inversor conforme o motor de tracção), de um veiculo ferroviário que transmite a sua potência por intermédio de engrenagens e por intermédio de rodas aos carris, transformando-a em velocidade. Um regulador 3 da força de tracção/força de

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5travagem com entradas para o valor teórico e o valor real, comanda através do seu sinal de saida o actuador de potência 1. Transmite-se, por um lado, o valor teórico Κ(·_θθ_Γ da força de tracção/força de travagem e, por outro lado, o valor real F_rea]_ . Por uma outra entrada é transmitida ao regulador 3 da força de tracção/força de travagem ainda um sinal R, redutor do valor teórico que sai de um regulador 5 de deslizamento das rodas. 0 regulador 5 do deslizamento das rodas recebe uma informação sobre o número da rotações por meio de um gerador tacométrico 6, acoplado ao motor de tracção 2, e é provido com oss valores teórico e real da força de tracção/força de travagem. 0 regulador 5 de deslizamento das rodas regula o deslizamento das rodas influenciando o binário do motor de tracção através do regulador 3 da força de tracção/força de travagem e comanda através da sua influência, em última instância, a contagem de um conta-quilómetros 8. 0 conta-quilómetros 8 mede fundamentalments um valor (potencial ou impulsos) vindo do gerador tacométrico 6 e proporcional ao número de rotações. No caso de ocorrer deslizamento das rodas, o regulador 5 de deslizamento das rodas reduz o valor teórico Fteór.· □ regulador 5 de deslizamento das rodas acciona também um comutador 7, causando assim a comutação de um primeiro dispositivo funcional 9 para um segundo dispositivo funcional 10. Ambos os dispositivos funcionais influenciam o conta-quilómetros 8 e são influenciados pelos valores reais da força de tracção/força de travagem F_reay e pelo número de rotações medido n. Os seus sinais de saida chegam, passando pelos interruptores 11 e 12, que estão fechados durante a marcha ou travagem e que determinam o sinal, a um dispositivo adicionador 13 e adicionam-se (na travagem) ao valor real do número de rotações recebido do gerador tacométrico 6 ou são subtraídos do mesmo (na marcha). 0 resultado corrigido é o valor real da velocidade corrigido e transmite-se ao conta-quilómetros 8. Para uma melhor compreensão veja-se a fig. 2. Esta figura representa uma curva de aderência, muitas vezes designada como curva do coeficiente de aderência; é representada a força de tracção F ou a aderência, respectivamente, dependentes do deslizamento das rodas Λ v. Evidentemente, não existe , /

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Kl/gs .....- —

-6constante deslizamento.

Assim, o deslizamento das rodas Δ v começa por ser pequeno, subindo no inicio só um pouco linearmente com o aumento da força de tracção. A partir de uma força de tracção determinada, sobe o deslizamento, ultrapassando assim o máximo da força de tracção transmissível. Pode-se ter a certeza que, normalmente, um jogo de rodas só começa a patinar, se a força de tracção F for relativamente levacla, isto é, na zona .1 do que no máximo indicado na curva, aumentando então geralmente o deslizamento e diminuindo a força de tracção F transmitida aos carris. 0 excesso da força de tracção continua a acelerar então sozinho o jogo de rodas. Uma regulação moderna do deslizamento aproveita esta circunstância, devendo a força de tracção transmitida, em certo limite (aqui por exemplo entre xj_ e xg) > oscilar em redor do máximo da curva de acordo com a fig. 2. 0 deslizamento A v rodas que ocorre depende, além disso, fundamentalmente do estado dos carros. A fig. 3 mostra, numa família de curvas incluindo as curvas a até d, as dependências verificadas empiricamente do parâmetro estado dos carris. Neste contexto, a curva d representa o carril seco, c o carril molhado, b o carril húmido ec sujo (folhagem) e a curva a o carril oleoso. As curvas são evidentemente parecidas, os máximos das forças de tracção transmitidas diminuem de d até a, e as áreas de deslizamento em redor dos máximos alargam-se. A curva tracejada e, que passa pelos máximos, representa a máxima força de tracção transmissível em diferentes estados do carril. Do atrás indicado resulta que não podem set' medidas as situações nas áreas de deslizamento nos diferentes estados de carril.

A fig. 4a mostra a dependência do deslizamento das rodas Δν em função da força de tracção F como função fj(F) na parte ascendente, isto é, praticamente linear, da curva de acordo com a fig. 2, entre os pontos 0 e X]_ . Esta é a área de raicro-deslizamento estável. A fig. 4b mostra uma função f]_(v) com uma subida do deslizamento Δ v menos acentuada em dependência da velocidade v. As funções fj(F) e fi(v) são válidas na área mencionada entre os pontos 0 e x^ de acordo com a fig. 2, isto é, //

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-7não tendo entrado ainda em acção o regulador 5 de deslizamento das rodas e não transmitindo, por consequência, nenhum sinal. Nesta área, o regulador 5 ds deslizamento das rodas ainda não accionou o comutador 7, ds maneira que o dispositivo funcional 9 transmite ao contaquilómetros 8 as funções fi(F) e fi(v) como valores de correcção sobrepostos. Se nesta ocasião, por exemplo, em marcha, o interruptor 11 estiver fechado, resulta só uma correcção negativa insignificante. Se, na travagem está fechado o interruptor 12, a correcção é aditiva.

Na área de um máximo da força F de tracção transmissível (isto é, entre x^ e xg de acordo com a fig. 2 ou 3, respectivamente) ocorre um deslizamento maior. 0 regulador 5 de deslizamento das rodas detectaria isto é, começaria a regular, procurando o máximo de força de tracção transmissível. Comanda então o comutador 7, pelo qual entra agora em acção o dispositivo funcional 10 como transmissor do valor de correcção. Utiliza agora no mesmo sentido funções que se interferem aditivamente, fg(F) e Fg(v). As respectivas curvas são representadas nas figs. 5a e 5b. A fig. 5a mostra, desta maneira, sendo fg(F) o deslizamento das rocias na área do máximo, na dependência da velocidade v. A curva f da fig. 5a indica as respectivas situações dos máximos das forças de tracção transmissíveis F, quando se altera a força de tracção fornecida. Como a regulação do deslizamento visa a força de tracção máxima transmissível, pode-se deduzir a força de tracção transmitida a partir do deslizamento. As curvas ds acordo com a fig. 5a indicam assim, conforme as experiências estatísticas, o valor que assumirá o deslizamento que visa a regulação.

A fig. 5b mostra, como a fig. 4b, também uma ligeira dependência do deslizamento das rodas em relação à velocidade. 0 deslizamento depende, corno se verificou empiricamente, só infimamente da velocidade, aumentando um pouco com a velocidade. Isto significa praticamente que, numa velocidade maior, a família de curvas representada na fig. 3, com a linha que liga os pontos máximos, se desloca paralelamente um pouco para a direita, como a linha mista y (a curva h na fig. 5a, por consequência, para z?

984 Kl /g-8cima). Com este valor tem que efectuar-se ainda a correcção do deslizamento, o que se faz, na fig. 1, o dispositivo funcional 10

Em lugar do gerador tacométrico 6, que representa um número de rotações real da roda motriz, também pode pensar-se na utilização de um número de rotações fictício, calculado no dispositivo de regulação do deslizamento das rodas, por exemplo de um pseudo-eixo oscilante, de acordo com DE-PS 34 07 309, para a determinação da distância percorrida. 0 número de rotações de um pseudo-eixo oscilante mostra elongações mais pequenas no valor médio na aderência máxima, do que o eixo motor. Assim poder-se-ía aperfeiçoar ainda um pouco a precisão. Neste caso, porém, é necessário ter em conta, na regulação, o processo de cálculo do número de rotações do pseudo-eixo oscilante. No processo da DE-PG 34 07 309, por exemplo, o número de rotações do pseudo-eixo oscilante fica mais ab3ixo por uma pequena quantidade An do que o número de rotações das rodas motrizes, se o maquinista exigir um valor teórico da força de tracção sensivelmente maior do que a aderência admite, porque essa quantidade Δη é proporcional à redução da força de tracção. Dever-se-ia então corrigir adicionalmente o valor medido da distância percorrida que, de resto, se determina ds acordo com o processo até aqui descrito com essa quantidade, dependente do valor teórico da força de tracção.

Através deste invento pode ser conseguida, com a ajuda do regulador 5 de deslizamento das rodas que, de qualquer modo, existe e do gerador tacométrico 6, de uma maneira simples, uma determinação suficientemente precisa da velocidade e da distância percorr ida.

Uma segurança, do ponto de vista da técnica de sinalização, eventualmente exigida parra o tráfego automático com actuação nos comboios de linha (LZB), da determinação da velocidade e da distância percorrida, pode-se conseguir por redundância, visto que cm cada veiculo motor existem vários reguladores do deslizamento das rodas, um para cada jogo de rodas motrizes ou, pelo menos, para cada grupo de eixos, propulsionados em comum, em geral para cada bogie. Assim podem-se pôr à disposição da LZB

Ζ ·'

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-9sempre, pelo menos, 2 sistemas cie determinação da velocidade e da distância percorrida, independentes um do outro, sem muitos recursos técnicos suplementares (eventualmente com o suporte lógico de computador, de qualquer rnodo já existente para os reguladores do deslizamento das rodas), para a avaliação segura, do ponto de vista da técnica de sinalização.

Claims

1 - Processo para a de termi nação da velocidade e da distância percorrida por veículos a motor sem eixo oscilante e com regulação da força de tracção/força de travagem e com regulação secundária do deslizamento das rodas, nos quais se comandam os jogos de rodas quando os mesmos ultrapassam a aderência e o regulador do deslizamento das rodas entra em acção através de uma actuação sobre a força de tracção/força de travagem de modo a repor as rodas na zona de aderência óptima ou na sua proximidade, processo caracterizado por a velocidade ou a respectiva distância percorrida, serem corrigidas oom valores de deslizamento diferentes que dependem da actuação ou não-actuação do regulador do deslizamento das rodas, sendo tanto a velocidade como a respectiva distância determináveis através do número de rotações, determinando-se nestas duas condições operacionais, os respectivos valores de correcção do deslizamento, partindo dos valores de deslizamento das rodas estatisticamente mais frequentes, sob determinadas forças de tracção/forças de travagem (1(5);fo(F) e velocidades (fi(v); e fo(v)) ^Q tendo em conta os parâmetros do estado dos carris.

2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se aplicarem os valores do deslizamento das rodas como valores cie correcção do deslizamento durante o lapso cie tempo em que o regulador (5) de deslizamento das rodas não actua, valores estes que são os mais frequentes e podem ser deduzidos da parte inicial mais acentuada do declive da curva de aderência Ε / A ν, como funções sobrepostas da força de tracção/força de travagem (fl(F)) e da velocidade (f].(v)).

3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se aplicarem os valores de deslizamento das rodas, como valores de correcção do deslizamento durante o lapso d--· tempo em que o regulador (5) do deslizamento das rodas actua, influenciando a força de tracção/força de travagem, valores estes que podem ser deduzidos, como os mais frequentes, da parte superior da curva de aderência f/Δ v em redor do máximo, como funções sobrepostas da força de tracção/força de travagem (fç(F))

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-11enquanto valores médios do tempo, dependentes dos parâmetros do estado dos carris (curva e) e da velocidade (f2(^v))

4 - Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por se utilizarem na regulação do deslizamento, em vez do número de rotações reais das rodas motrizes, números de rotações fictícias, calculados, por exemplo para um pseudo-eixo oscilante.

5 - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por se corrigir adicionalmente a velocidade determinada a partir dos números de rotações fictícias com um valor que corresponde às divergências conhecidas da respectiva velocidade do veiculo e/ou ao número de rotações relacionado com um deslizamento de aderência óptima, divergências estas devidas ao método de cálculo destes números de rotações ficti

6 - Disposição para a realização do processo de acordo com uma · das reivindicações anteriores, caracter i zada previstos dois dispositivos funcionais (9, 10), respectivas entradas se aplicam o número de rorações (ⁿreal) ^{e a}força de tracção/força de travagem reais (f_real)> sendo (n_rea]_) o número de rotações medido do jogo de rodas, e cujos sinais de •saida, através de um comutador comum (7) que é comandávsl pelo regulador (5) do deslizamento, alimentarem um ponto adicionador (13), o qual recebe na entrada o número de rotações real (ⁿreal)’ e está ligado, na saida, a um conta-quilómetros (3).

por serem em cujas

7 - Disposição de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por a saida do comutador (7) poder ser ligada por dois circuitos em paralelo, tendo num deles um interruptor (11) para marcha, e no outro um interruptor (12), para a travagem, com diferentes entradas no ponto adicionador (13), que determinam a polaridade.