WO2010066550A1 - Verfahren zum ermitteln der geschwindigkeit eines fahrzeuges während eines bremsvorganges - Google Patents

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WO2010066550A1
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Wolfgang Rulka
Thorsten STÜTZLE
Uwe Viereck
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2250/00—Monitoring, detecting, estimating vehicle conditions
    • B60T2250/04—Vehicle reference speed; Vehicle body speed

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the speed v of a vehicle during a braking operation, wherein by means of the pressure p in a brake device, the braking force F and by means of the braking force F, the speed v of the vehicle is determined.
  • the speed is estimated.
  • the braking force is first determined from the pressure in the brake device and then determines the speed of the vehicle by means of the braking force.
  • a pressure sensor is needed.
  • An alternative possible estimation of the pressure does not guarantee sufficient accuracy.
  • the invention has for its object to provide a method for determining the speed v of a vehicle during a braking operation, wherein the required for determining the speed v pressure p, which prevails in the braking device, is reliably determined.
  • the advantage is achieved that for the first time a reliable model is available for determining the pressure in the braking device, so that this pressure can be used to determine the current values by means of known physical laws during a braking operation of a vehicle To calculate speed. Only when commissioning the braking device, the current pressure in the brake cylinder must be known.
  • the advantage is achieved that, regardless of whether the wheels of a rail vehicle rotate or whether the wheels slide, the current instantaneous speed of the rail vehicle is always to determine without complex additional sensors.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Geschwindigkeit v eines Fahrzeuges während eines Bremsvorganges, wobei mittels des Druckes p in einer Bremsvorrichtung die Bremskraft F und mittels der Bremskraft F die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges bestimmt wird. Es ist vorgesehen, dass als Druck p in der Bremsvorrichtung der Druck p in einem Bremszylinder der Bremsvorrichtung nach der idealen Gasgleichung p⋅V=n⋅R⋅T aus dem Volumen V des Bremszylinders, der Molzahl n des Gases im Bremszylinder, der Gaskonstanten R und der Temperatur T bestimmt wird. Die Molzahl n wird aus der Gasmasse m im Bremszylinder bestimmt und die Gasmasse m aus dem zum Bremszylinder hin fließenden Gasmassenstrom (I). Der Gasmassenstrom (I) hängt vom in der Bremsvorrichtung erzeugten Steuerdruck pD, dem äußeren Luftdruck pA, der Temperatur T und von Systemgrößen, die die Bremsvorrichtung beschreiben, ab. Aus dem Druck p im Bremszylinder und aus der beaufschlagten Kolbenfläche A des Bremszylinders wird nach p= (II) die Bremskraft F bestimmt. Schließlich wird aus einer bekannten Anfangsgeschwindigkeit vA und aus der Beschleunigung a, die aus der Bremskraft F und der Fahrzeugmasse M nach F=M⋅a bestimmt wird, die momentane Geschwindigkeit v des Fahrzeugs ermittelt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ermitteln der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges während eines Bremsvorganges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Geschwindigkeit v eines Fahrzeuges während eines Bremsvorganges, wobei mittels des Druckes p in einer Bremsvorrichtung die Bremskraft F und mittels der Bremskraft F die Geschwin- digkeit v des Fahrzeuges bestimmt wird.
Damit ein Fahrzeug, das insbesondere ein Schienenfahrzeug ist, schnell und zuverlässig angehalten werden kann, ist es erforderlich, dass während des Bremsvorganges die momentane Geschwindigkeit bekannt ist. Übliche Methoden zum Bestimmen der Geschwindigkeit, bei denen mit einem Sensor die Drehgeschwindigkeit eines Rades gemessen wird, versagen, wenn ein blockiertes Rad auf der Schiene gleitet.
In der DE 40 24 815 Al wird vorgeschlagen, dass die Geschwindigkeit geschätzt wird. Dabei wird zunächst aus dem Druck in der Bremsvorrichtung die Bremskraft bestimmt und dann mittels der Bremskraft die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt. Zum Bestimmen des Druckes in der Bremsvorrichtung wird ein Drucksensor benötigt. Eine alternativ mögliche Abschätzung des Druckes gewährleistet keine ausreichende Genauigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben zum Ermitteln der Geschwindigkeit v eines Fahrzeuges während eines Bremsvorganges, wobei der für das Ermitteln der Geschwindigkeit v erforderliche Druck p, der in der Bremsvorrichtung herrscht, zuverlässig zu ermitteln ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass als Druck p in der Bremsvorrichtung der Druck p in einem Bremszylinder der Bremsvorrichtung nach der idealen Gasgleichung p-V=n-R-T aus dem Volumen V des Bremszylinders, der Molzahl n des Gases im Bremszylinder, der Gaskonstanten R und der Tem- peratur T bestimmt wird, wobei die Molzahl n aus der Gasmasse m im Bremszylinder bestimmt wird und die Gasmasse m aus dem zum Bremszylinder hin fließenden Gasmassenstrom m bestimmt wird, der abhängt vom in der Bremsvorrichtung erzeugten Steu- erdrück pD, dem äußeren Luftdruck pA, der Temperatur T und von Systemgrößen, die die Bremsvorrichtung beschreiben, dass aus dem Druck p im Bremszylinder und aus der beaufschlagten
F
Kolbenfläche A des Bremszylinders nach p=— die Bremskraft F bestimmt wird und dass aus einer bekannten Anfangsgeschwin- digkeit vA und aus der Beschleunigung a, die aus der Bremskraft F und der Fahrzeugmasse M nach F=M-a bestimmt wird, die momentane Geschwindigkeit v des Fahrzeuges ermittelt wird.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird der Vorteil er- zielt, dass erstmals ein zuverlässiges Modell zum Bestimmen des Druckes in der Bremsvorrichtung zur Verfügung steht, so dass dieser Druck verwendet werden kann, um mittels bekannter physikalischer Gesetze während eines Bremsvorganges eines Fahrzeuges die jeweils aktuelle Geschwindigkeit berechnen zu können. Nur bei der Inbetriebnahme der Bremsvorrichtung muss der aktuelle Druck im Bremszylinder bekannt sein.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass, unabhängig davon, ob sich die Räder eines Schienenfahrzeuges drehen oder ob die Räder gleiten, ohne aufwändige zusätzliche Sensorik die aktuelle momentane Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges stets zu bestimmen ist. Dadurch, dass die Geschwindigkeit stets sehr genau bekannt ist, kann das Abbremsen des Schienenfahrzeuges sicher und zuverlässig erfolgen.

Claims

Patentanspruch
Verfahren zum Ermitteln der Geschwindigkeit v eines Fahrzeuges während eines Bremsvorganges, wobei mittels des Druckes p in einer Bremsvorrichtung die Bremskraft F und mittels der Bremskraft F die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Druck p in der Bremsvorrichtung der Druck p in einem Bremszylinder der Bremsvorrichtung nach der idealen Gasgleichung p-V=n-R-T aus dem Vo- lumen V des Bremszylinders, der Molzahl n des Gases im Bremszylinder, der Gaskonstanten R und der Temperatur T bestimmt wird, wobei die Molzahl n aus der Gasmasse m im Bremszylinder bestimmt wird und die Gasmasse m aus dem zum Bremszylinder hin fließenden Gasmassenstrom m bestimmt wird, der abhängt vom in der Bremsvorrichtung erzeugten Steuerdruck pD, dem äußeren Luftdruck pA, der Temperatur T und von Systemgrößen, die die Bremsvorrichtung beschreiben, dass aus dem Druck p im
Bremszylinder und aus der beaufschlagten Kolbenfläche A des
F
Bremszylinders nach p=— die Bremskraft F bestimmt wird und dass aus einer bekannten Anfangsgeschwindigkeit vA und aus der Beschleunigung a, die aus der Bremskraft F und der Fahrzeugmasse M nach F=M- a bestimmt wird, die momentane Geschwindigkeit v des Fahrzeugs ermittelt wird.
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