WO2023046422A1 - Verfahren und einrichtung zum messen eines für die fahrt eines schienenfahrzeugs relevanten parameters - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum messen eines für die fahrt eines schienenfahrzeugs relevanten parameters Download PDF

Info

Publication number
WO2023046422A1
WO2023046422A1 PCT/EP2022/074007 EP2022074007W WO2023046422A1 WO 2023046422 A1 WO2023046422 A1 WO 2023046422A1 EP 2022074007 W EP2022074007 W EP 2022074007W WO 2023046422 A1 WO2023046422 A1 WO 2023046422A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
value
rotating part
measured
vehicle
rail
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/074007
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Breuer
Minyi Yu
Steffen JENNEK
Martin Jung
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Priority to CN202280063297.9A priority Critical patent/CN117980213A/zh
Publication of WO2023046422A1 publication Critical patent/WO2023046422A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0058—On-board optimisation of vehicle or vehicle train operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/042—Track changes detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/46—Drive Train control parameters related to wheels
    • B60L2240/463—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/46—Drive Train control parameters related to wheels
    • B60L2240/465—Slip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/44—Control modes by parameter estimation

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring a parameter relevant to the travel of a rail vehicle while forming a measured parameter value.
  • the invention is based on the object of specifying a very precise method for determining the wheel-rail adhesion.
  • the measured parameter value is determined with the inclusion of a control loop in which
  • a vehicle-side torque acting on a rotating part traveling on a rail is determined by forming a vehicle-side torque value
  • a rotational acceleration of the rotating part is calculated with a computing module using the vehicle-side torque value and an adhesion torque value, which describes an adhesion torque acting on the rail side of the rotating part, and with this the expected rotational speed of the rotating part is calculated, forming an estimated rotation value, - the actual rotational speed of the rotating part is measured to form a rotational measurement value,
  • the adhesion torque value is recalculated with the controller output value and fed back into the calculation module by closing the control loop and
  • the controller output value of the control device and/or the newly calculated adhesion torque value is regarded as the measured parameter value to be measured, in particular stored or output.
  • a significant advantage of the method according to the invention can be seen in the fact that, with the help of fewer simple method steps, it enables a very precise determination of the frictional connection between the rotating part and the rail on which the rotating part travels, since deviations in the measured value from reality are minimized or eliminated by the control loop . be regulated towards zero.
  • the expected rotational acceleration of the rotating part i.e. the change dN/dt in the speed N of the rotating part for the respective point in time t, is preferably determined using the vehicle-side torque value, M, and the adhesion torque value, Mx, for example according to:
  • the control device preferably has amplifying, integrating and differentiating properties.
  • the control device is preferably a PID controller.
  • control device is configured such that the controller output value output by the control device corresponds to the coefficient of adhesion between the rotating part and the rail or is at least proportional to the coefficient of adhesion between the rotating part and the rail.
  • the controller preferably generates the controller output value according to:
  • Fx(t) Kpid • Ef(t) + Kpid
  • Ef denotes the difference between the rotation estimate Nb and the rotation measurement, which is fed to the controller.
  • Kpid, Kv and Kn denote controller parameters.
  • the rotating part is preferably a wheel or a wheel set of the rail vehicle.
  • the vehicle-side torque is determined at least with the inclusion of a drive-side torque value exerted by the drive on the rotary part.
  • the torque value on the drive side is preferably determined taking into account the inertia of a drive train coupling the drive and the rotating part.
  • the vehicle-side torque is determined by including a braking torque that is caused by a brake.
  • the brake is preferably a friction brake.
  • the vehicle-side torque is determined at least as a function of the brake force
  • the braking torque is determined using a pneumatic pressure that governs a slip to regulate the braking force of the brake.
  • the controller output value of the control device is preferably multiplied by a vertical force value which is determined using the computing module and indicates the vertical force acting on the rotating part.
  • the vertical force is preferably determined as a function of the driving situation, taking into account the distribution of mass to the wheels of the rail vehicle, which depends on the driving situation; alternatively, it can be calculated independently of the driving situation-dependent mass distribution, for example by forming the quotient between the total mass of the rail vehicle and the total number of wheels, with the acceptance of a corresponding measurement error.
  • the invention also relates to a method for operating a rail vehicle. According to the invention, with regard to the latter method, it is provided that a parameter indicative of the frictional connection between a rotating part and a rail traversed by the rotating part a method as described above is measured with the formation of a measured parameter value and at least one driving and/or braking parameter is adjusted during the journey as a function of the parameter measured value measured during the journey.
  • the invention also relates to a method for parameterizing a rail vehicle.
  • a parameter indicating the frictional connection between a rotary part and a rail on which the rotary part travels is measured according to a method as described above, forming a large number of measured parameter values that have a parameter measured value profile of the reference route, and at least one control or regulation parameter influencing the driving and/or braking behavior of the rail vehicle is determined within the framework of travel simulations, which are carried out taking into account the course of the measured parameter values for the reference route, and with the control or regulation parameter thus determined, the rail vehicle for future trips is parameterized.
  • the invention also relates to a measuring device for a rail vehicle for measuring a parameter relevant to the travel of the rail vehicle while forming a measured parameter value.
  • the measuring device is designed in such a way that the measured parameter value describes the frictional connection between a rotating part and a rail traveled by the rotating part, with the measuring device determining the measured parameter value using a control loop in which
  • a vehicle-side torque acting on the rotating part is determined by forming a vehicle-side torque value
  • the adhesion torque value is recalculated with the controller output value and fed back into the calculation module by closing the control loop and
  • the controller output value of the control device and/or the newly calculated adhesion torque value is regarded as the measured parameter value to be measured, in particular stored or output.
  • the device can carry out all of the above method steps individually or in any combination.
  • the invention also relates to a rail vehicle with a measuring device as described above.
  • the rail vehicle can carry out all of the above method steps individually or in any combination.
  • the rail vehicle is preferably also equipped with a
  • Equipped vehicle control device designed in such a way What is required is that, while driving, it adjusts at least one driving and/or braking parameter as a function of the measured parameter value of the measuring device.
  • the rail vehicle is parameterized with at least one control or regulation parameter which has been determined on the basis of a parameter measured value curve measured by the measuring device for a reference section.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a rail vehicle according to the invention, which is equipped with an exemplary embodiment of a measuring device according to the invention
  • FIG. 2 in the form of a block diagram the mode of operation of the measuring device according to FIG. 1 and thus an exemplary embodiment of a method according to the invention
  • Figure 3 shows an arrangement with a rail vehicle according to the invention, which is equipped with an exemplary embodiment of a measuring device according to the invention, as well as an external simulation device that can simulate journeys on the basis of the adhesion values measured by the measuring device over time and travel and/or braking parameters Vehicle control device of the rail vehicle can optimize for future trips.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a rail vehicle 10 which is equipped with a measuring device 100 for measuring a parameter relevant to the travel of the rail vehicle 10 while forming a measured parameter value.
  • the measuring device 100 measures the adhesion coefficient Fx between a rotating part and a rail of a rail section 20 on which the rail vehicle 10 travels as a parameter measured value.
  • the rotary part can be, for example, the wheel identified by the reference number 11 in FIG. covered and not visible in FIG. 1).
  • the measuring device 100 can thus also be referred to as an adhesion coefficient measuring device.
  • a vehicle control device 200 is connected to the measuring device 100 and records and evaluates the adhesion coefficients Fx of the measuring device 100 while driving. For example, the vehicle control device 200 can adjust at least one driving and/or braking parameter as a function of the measured adhesion coefficients Fx of the measuring device 100 and/or store the measured adhesion coefficients Fx for later evaluation.
  • the measuring device 100 includes a computing device 110 and a memory 120 in which a software module SPM is stored. When executed by the computing device 110 , the software module SPM determines the mode of operation of the measuring device 100 .
  • the measuring device 100 When the software module SPM is actively operated by the computing device 110, the measuring device 100 preferably carries out a measuring method Mv, as is shown by way of example in the form of a block diagram in FIG. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, it is assumed that the coefficient of adhesion Fx of the wheel 11 is measured, so that the subsequent measurement method Mv is wheel-related with regard to the mass inertia and the forces and torques taken into account.
  • the measuring device 100 can also work in relation to the wheelset 12; in the latter case, the following measurement procedure Mv would have to be carried out with regard to the values for the mass inertia, forces and torques, but otherwise identical.
  • a control loop RS is run through repeatedly.
  • a vehicle-side torque acting on the wheel 11 is determined with a computing module RM, forming a vehicle-side torque value M, which can change during the journey and thus depends on the time t and is always used
  • the braking torque Mb and the driving torque Ma and their quantitative values can be made available, for example, by vehicle control device 200, as shown by way of example in FIG. 1; alternatively, these quantitative values can also be recorded and supplied by separate sensors, which are not shown in FIG.
  • the computing module RM can then determine the change dN/dt in the speed N of the wheel 11 for the respective point in time t according to:
  • Mx(t-Td) designates an adhesion torque value fed into the computing module RM, which describes the adhesion torque acting on the wheel 11 on the rail side and was determined at an earlier point in time t-Td (during the previous loop run through of the control loop RS).
  • Td designates the delay time of the control loop RS and is symbolized in FIG. 2 by a delay block VZB.
  • Mx(t-Td) was thus determined as the adhesion torque value at the end of the last loop run through of the control loop RS and is evaluated by the computing module RM at the current point in time t.
  • the difference Ef(t) between a measured measured rotation value Ng(t), which indicates the actual rotational speed N of the wheel 11, and the estimated rotation value Nb(t) is then calculated within the control loop RS using a difference generator DB.
  • the measured rotation value Ng can be made available by the vehicle control unit 200, as shown in FIG. 1 by way of example; alternatively, the measured rotation value Ng can also be supplied by a separate sensor, which is not shown in FIG.
  • the difference Ef(t) is fed into a control device PID, for example a PID controller, whose behavior has reinforcing (P), integrating (I) and differentiating (D) properties.
  • the control device PID On the output side, the control device PID generates a controller output value which is proportional to the slip-dependent friction between wheel and rail and forms a coefficient of adhesion Fx(t) or is at least proportional to it, for example according to: dEf(t) Kpid
  • Kpid, Kv and Kn are preferably in the following ranges:
  • the controller output value or the adhesion coefficient Fx(t) is then multiplied by the vertical force Q (or a quantitative vertical force Q) using a first multiplier MP1. tiv specifying value) and multiplied by a second multiplier MP2 with the radius R of the wheel 11.
  • the vertical force Q is preferably calculated as a function of the driving situation and thus time by simulating the mass distribution in the rail vehicle 10, since the mass distribution can change depending on the driving situation (braking/accelerating/driving resistance) and thus the vertical force Q can change for each individual wheel; the mass distribution is preferably simulated in the computing module RM.
  • the vertical force Q can also be regarded as constant and can be determined by dividing the total mass of the rail vehicle 10 by the total number of wheels.
  • Mx ( t ) Q • R • Fx ( t ) which replaces the previous adhesion torque value Mx(t-Td) taken into account in the current loop of the control loop RS and for the next loop of the control loop RS instead of the old adhesion torque value Mx(t-Td) is used.
  • the respective driving resistance Fw which supports the braking but counteracts the acceleration
  • a speed value V indicating the driving speed of the rail vehicle 10--and thus include it with the correct sign when determining the torque value M on the vehicle is, for example according to:
  • vehicle control device 200 adjusts or at least can adjust at least one travel and/or braking parameter as a function of measured adhesion coefficient Fx of measuring device 100 while driving.
  • Such a change or adjustment to the measured adhesion coefficients Fx of measuring device 100 is particularly advantageous if the currently measured adhesion coefficients Fx deviate from the adhesion coefficients stored in vehicle control device 200, which were recorded during one or more previous journeys on the same route 20, and thus Better vehicle control can be expected on the basis of the currently measured adhesion coefficients Fx.
  • the vehicle control device 200 modifies a braking parameter, preferably a control parameter BRP for a slip controller 211, depending on the measured adhesion coefficients Fx, which acts on the brake 212 assigned to the wheel 11 and controls its braking force.
  • the brake 212 can be actuated by the vehicle control device 200 by means of a brake control signal BS, independently of an indirect influence by the control parameter BRP.
  • the vehicle control device 200 specifies a maximum drive force, for example as the or one of the drive parameters, which is intended to act on the wheel 11; For example, the driving force can be reduced if the measured coefficient of adhesion is lower than expected.
  • the vehicle control device 200 and/or the measuring device 100 can store the measured adhesion coefficients Fx as a function of the respective route point X of the route 20 traveled, ie in the form Fx(X(t)).
  • Fx(X(t)) the measured adhesion coefficients
  • two tere simulation - for example, with an external simulation device 300 as shown in Figure 3 - simulated the journey of the rail vehicle 10 on the same route 20 at a later point in time over time or. be post-simulated.
  • the journey and/or braking parameters of the vehicle control device 200 can be optimized for future journeys on the same route 20 in order to best adapt the vehicle control to the actual route conditions.
  • the measuring device 100 and its measuring method for measuring a parameter relevant to the travel of the rail vehicle 10 can also be used for other, for example all other wheels (driven or non-driven wheels) of the rail vehicle 10 in an identical or comparable form.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf ein Verfahren zum Messen eines für die Fahrt eines Schienenfahrzeugs (10) relevanten Parameters unter Bildung eines Parametermesswerts. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Parametermesswert unter Einbezug einer Regelschleife (RS) bestimmt wird, bei der ein fahrzeugseitig auf ein Rotationsteil einwirkendes, fahrzeugseitiges Drehmoment (M) unter Bildung eines fahrzeugseitigen Drehmomentwerts ermittelt wird, mit einem Rechenmodul (RM) unter Heranziehung des fahrzeugseitigen Drehmomentwerts und eines Kraftschlussdrehmomentwerts (Mx), der ein auf das Rotationsteil schienenseitig einwirkendes Kraftschlussdrehmoment beschreibt, eine Rotationsbeschleunigung des Rotationsteils und mit dieser die erwartete Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsschätzwertes (Nb) errechnet wird, die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsmesswertes (Ng) gemessen wird, die Differenz (Ef) zwischen dem Rotationsschätzwert (Nb) und dem Rotationsmesswert in eine Regeleinrichtung eingespeist wird, die ausgangsseitig einen Reglerausgangswert ausgibt, der Kraftschlussdrehmomentwert (Mx) mit dem Reglerausgangswert neu errechnet und in das Rechenmodul (RM) unter Schließen der Regelschleife (RS) zurückgekoppelt wird und der Reglerausgangswert der Regeleinrichtung und/oder der neu errechnete Kraftschlussdrehmomentwert (Mx) als der zu messende Parametermesswert angesehen, insbesondere abgespeichert oder ausgegeben, wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Einrichtung zum Messen eines für die Fahrt eines Schienenfahrzeugs relevanten Parameters
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Messen eines für die Fahrt eines Schienenfahrzeugs relevanten Parameters unter Bildung eines Parametermesswerts .
Im Bereich der Schienenfahrzeugtechnik spielt die Schnittstelle zwischen Rad und Schiene eine große Rolle für das Fahrverhalten der Schienenfahrzeuge .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein sehr genaues Verfahren zum Ermitteln des Rad-Schiene-Kraf tschlusses anzugeben .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben .
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Parametermesswert unter Einbezug einer Regelschlei fe bestimmt wird, bei der
- ein fahrzeugseitig auf ein, eine Schiene befahrendes , Rotationsteil einwirkendes , fahrzeugseitiges Drehmoment unter Bildung eines fahrzeugseitigen Drehmomentwerts ermittelt wird,
- mit einem Rechenmodul unter Heranziehung des fahrzeugseitigen Drehmomentwerts und eines Kraftschlussdrehmomentwerts , der ein auf das Rotationsteil schienenseitig einwirkendes Kraftschlussdrehmoment beschreibt , eine Rotationsbeschleunigung des Rotationsteils und mit dieser die erwartete Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsschätzwertes errechnet wird, - die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsmesswertes gemessen wird,
- die Di f ferenz zwischen dem Rotationsschätzwert und dem Rotationsmesswert in eine Regeleinrichtung eingespeist wird, die ausgangsseitig einen Reglerausgangswert ausgibt ,
- der Kraftschlussdrehmomentwert mit dem Reglerausgangswert neu errechnet und in das Rechenmodul unter Schließen der Regelschlei fe zurückgekoppelt wird und
- der Reglerausgangswert der Regeleinrichtung und/oder der neu errechnete Kraftschlussdrehmomentwert als der zu messende Parametermesswert angesehen, insbesondere abgespeichert oder ausgegeben, wird .
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass dieses mit Hil fe einfacher weniger Verfahrensschritte eine sehr genaue Ermittlung des Kraftschlusses zwischen dem Rotationsteil und der von dem Rotationsteil befahrenen Schiene ermöglicht , da Abweichungen des Messwerts von der Realität durch die Regelschlei fe minimiert bzw . in Richtung Null geregelt werden .
Unter Heranziehung des fahrzeugseitigen Drehmomentwerts , M, und des Kraftschlussdrehmomentwerts , Mx, wird vorzugsweise die erwartete Rotationsbeschleunigung des Rotationsteils , also die Änderung dN/dt der Drehzahl N des Rotationsteils für den j eweiligen Zeitpunkt t ermittelt , beispielsweise gemäß :
| J - dN/dt | = | M ( t ) - Mx ( t-Td) | bzw .
| dN/dt | = | M ( t ) - Mx ( t-Td) | / J wobei J das Trägheitsmoment des Rotationsteils bezeichnet .
Mit der obigen Gleichung kann in vorteilhafter Weise durch Integration über der Zeit t die j eweilige Drehzahl N bzw . Ro- tationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung des
Rotationsschätzwertes , Nb, errechnet werden gemäß : f M(t) - Mx(t - Td)
Figure imgf000005_0001
wobei t=0 beispielsweise den Zeitpunkt des Fahrbeginns bezeichnet , zu dem das Schienenfahrzeug stand und die Drehzahl N bzw . die Rotationsgeschwindigkeit demgemäß Null betrug .
Die Regeleinrichtung weist vorzugsweise verstärkende , integrierende und di f ferenzierende Eigenschaften auf . Die Regeleinrichtung ist vorzugsweise ein PID-Regler .
Vorteilhaft ist es , wenn die Regeleinrichtung derart ausgestaltet ist , dass der von der Regeleinrichtung ausgegebene Reglerausgangswert dem Kraftschlussbeiwert zwischen dem Rotationsteil und der Schiene entspricht oder zumindest zu dem Kraftschlussbeiwert zwischen dem Rotationsteil und der Schiene proportional ist .
Die Regeleinrichtung erzeugt den Reglerausgangswert vorzugs- weise gemäß :
Fx(t) = Kpid • Ef(t) + Kpid
Figure imgf000005_0002
wobei Ef die Di f ferenz zwischen dem Rotationsschätzwert Nb und dem Rotationsmesswert bezeichnet , die in die Regeleinrichtung eingespeist wird . Kpid, Kv und Kn bezeichnen Reglerparameter .
Das Rotationsteil ist vorzugsweise ein Rad oder ein Radsatz des Schienenfahrzeugs . Vorzugsweise wird das fahrzeugseitige Drehmoment zumindest auch unter Einbezug eines vom Antrieb auf das Rotationsteil ausgeübten antriebsseitigen Drehmomentwerts ermittelt .
Die Ermittlung des antriebsseitigen Drehmomentwerts erfolgt bevorzugt unter Einbezug der Trägheit eines den Antrieb und das Rotationsteil koppelnden Antriebsstranges .
Alternativ oder zusätzlich wird das fahrzeugseitige Drehmoment unter Einbezug eines Bremsdrehmoments , das von einer Bremse hervorgerufen wird, ermittelt . Bei der Bremse handelt es sich vorzugsweise um eine Reibungsbremse .
Bezüglich der letztgenannten Variante , bei der das fahrzeugseitige Drehmoment zumindest auch bremskaf tabhängig ermittelt wird, wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das Bremsdrehmoment unter Einbezug eines pneumatischen Drucks ermittelt wird, den ein Schlupf regier zur Regelung der Bremskraft der Bremse regelt .
Zur Ermittlung des schienenseitigen Kraftschlussdrehmomentwerts wird der Reglerausgangswert der Regeleinrichtung vorzugsweise mit einem Vertikalkraftwert multipli ziert , der mit dem Rechenmodul ermittelt wird und die auf das Rotationsteil einwirkende Vertikalkraft angibt . Die Vertikalkraft wird vorzugsweise fahrsituationsabhängig unter Berücksichtigung der fahrsituationsabhängigen Masseverteilung auf die Räder des Schienenfahrzeugs ermittelt ; alternativ kann sie - unter Hinnahme eines entsprechenden Mess fehlers - unabhängig von der fahrsituationsabhängigen Masseverteilung errechnet werden, beispielsweise durch Quotientenbildung zwischen der Gesamtmasse des Schienenfahrzeugs und der Gesamtzahl der Räder .
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs . Erfindungsgemäß ist bezüglich des letztgenannten Verfahrens vorgesehen, dass ein den Kraftschluss zwischen einem Rotationsteil und einer von dem Rotationsteil befahrenen Schiene angebender Parameter gemäß einem Verfahren wie oben beschrieben unter Bildung eines Parametermesswertes gemessen wird und zumindest ein Fahrt- und/oder Bremsparameter in Abhängigkeit von dem während der Fahrt gemessenen Parametermesswert während der Fahrt verstellt wird .
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Pa- rametrieren eines Schienenfahrzeugs . Erfindungsgemäß ist bezüglich des letztgenannten Verfahrens vorgesehen, dass während einer Fahrt auf einer Referenzstrecke ein den Kraftschluss zwischen einem Rotationsteil und einer von dem Rotationsteil befahrenen Schiene angebender Parameter gemäß einem Verfahren wie oben beschrieben unter Bildung einer Viel zahl von Parametermesswerten gemessen wird, die einen Parametermesswertverlauf über der Referenzstrecke definieren, und zumindest ein das Fahr- und/oder Bremsverhalten des Schienenfahrzeugs beeinflussender Steuer- oder Regelparameter im Rahmen von Fahrtsimulationen, die unter Berücksichtigung des Parametermesswertverlaufs für die Referenzstrecke durchgeführt werden, ermittelt wird und mit dem so ermittelten Steueroder Regelparameter das Schienenfahrzeug für zukünftige Fahrten parametriert wird .
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Messeinrichtung für ein Schienenfahrzeug zum Messen eines für die Fahrt des Schienenfahrzeugs relevanten Parameters unter Bildung eines Parametermesswerts . Erfindungsgemäß ist bezüglich einer solchen Messeinrichtung vorgesehen, dass die Messeinrichtung derart ausgebildet ist , dass der Parametermesswert den Kraftschluss zwischen einem Rotationsteil und einer von dem Rotationsteil befahrenen Schiene beschreibt , wobei die Messeinrichtung den Parametermesswert unter Einbezug einer Regelschlei fe bestimmt , bei der
- ein fahrzeugseitig auf das Rotationsteil einwirkendes , fahrzeugseitiges Drehmoment unter Bildung eines fahrzeugseitigen Drehmomentwerts ermittelt wird,
- mit einem Rechenmodul unter Heranziehung des fahrzeugseitigen Drehmomentwerts und eines Kraftschlussdrehmoment- werts , der ein auf das Rotationsteil schienenseitig einwirkendes Kraftschlussdrehmoment beschreibt , eine Rotationsbeschleunigung eines Rotationsteils und mit dieser die erwartete Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsschätzwertes errechnet wird,
- die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsmesswertes gemessen wird,
- die Di f ferenz zwischen dem Rotationsschätzwert und dem Rotationsmesswert in eine Regeleinrichtung eingespeist wird, die ausgangsseitig einen Reglerausgangswert ausgibt ,
- der Kraftschlussdrehmomentwert mit dem Reglerausgangswert neu errechnet und in das Rechenmodul unter Schließen der Regelschlei fe zurückgekoppelt wird und
- der Reglerausgangswert der Regeleinrichtung und/oder der neu errechnete Kraftschlussdrehmomentwert als der zu messende Parametermesswert angesehen, insbesondere abgespeichert oder ausgegeben, wird .
Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Messeinrichtung und deren vorteilhafter Ausgestaltungen sei auf die obigen Aus führungen im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren und deren vorteilhafter Ausgestaltungen verwiesen . Konkret kann die Einrichtung alle der obigen Verfahrensschritte einzeln oder in beliebiger Kombination durchführen .
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Schienenfahrzeug mit einer Messeinrichtung wie oben beschrieben .
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs und dessen vorteilhafter Ausgestaltungen sei auf die obigen Aus führungen im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren und deren vorteilhaften Ausgestaltungen verwiesen . Konkret kann das Schienenfahrzeug alle der obigen Verfahrensschritte einzeln oder in beliebiger Kombination durchführen .
Das Schienenfahrzeug ist vorzugsweise außerdem mit einer
Fahrzeugsteuereinrichtung ausgestattet , die derart ausgestal- tet ist , dass sie während der Fahrt zumindest einen Fahrt- und/oder Bremsparameter in Abhängigkeit von dem gemessenen Parametermesswert der Messeinrichtung verstellt .
Auch ist es vorteilhaft , wenn das Schienenfahrzeug mit zumindest einem Steuer- oder Regelparameter parametriert ist , der auf der Basis eines für eine Referenzstrecke von der Messeinrichtung gemessenen Parametermesswertverlaufs ermittelt worden ist .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert ; dabei zeigen beispielhaft
Figur 1 ein Aus führungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, das mit einem Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Messeinrichtung ausgestattet ist ,
Figur 2 in Form eines Blockschaltbilds die Arbeitsweise der Messeinrichtung gemäß Figur 1 und damit ein Aus führungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren, und
Figur 3 eine Anordnung mit einem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug, das mit einem Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Messeinrichtung ausgestattet ist , sowie einer externen Simulationseinrichtung, die Fahrten auf der Basis der von der Messeinrichtung gemessenen Kraftschlussmesswerte im zeitlichen Verlauf nachsimulieren kann und Fahrt- und/oder Bremsparameter einer Fahrzeugsteuereinrichtung des Schienenfahrzeugs für zukünftige Fahrten optimieren kann .
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugs zeichen verwendet . Die Figur 1 zeigt ein Aus führungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10 , das mit einer Messeinrichtung 100 zum Messen eines für die Fahrt des Schienenfahrzeugs 10 relevanten Parameters unter Bildung eines Parametermesswerts ausgestattet ist .
Bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 1 misst die Messeinrichtung 100 als Parametermesswert den Kraftschlussbeiwert Fx zwischen einem Rotationsteil und einer Schiene einer von dem Schienenfahrzeug 10 befahrenen Schienenstrecke 20 . Bei dem Rotationsteil kann es sich beispielsweise um das mit dem Bezugs zeichen 11 in Figur 1 gekennzeichnete Rad oder um einen Radsatz 12 handeln, der das Rad 11 , eine mit dem Rad 11 verbundene Achse 13 und ein ebenfalls mit der Achse 13 verbundenes zweites Rad ( in der Figur 1 verdeckt und nicht sichtbar ) umfasst . Die Messeinrichtung 100 kann somit auch als Kraftschlussbeiwertmesseinrichtung bezeichnet werden .
Mit der Messeinrichtung 100 steht eine Fahrzeugsteuereinrichtung 200 in Verbindung, die während der Fahrt die Kraftschlussbeiwerte Fx der Messeinrichtung 100 erfasst und auswertet . Beispielsweise kann die Fahrzeugsteuereinrichtung 200 zumindest einen Fahrt- und/oder Bremsparameter in Abhängigkeit von den gemessenen Kraftschlussbeiwerten Fx der Messeinrichtung 100 verstellen und/oder die gemessenen Kraftschlussbeiwerte Fx für eine spätere Auswertung abspeichern .
Die Messeinrichtung 100 umfasst eine Recheneinrichtung 110 und einen Speicher 120 , in dem ein Softwaremodul SPM abgespeichert ist . Das Softwaremodul SPM bestimmt bei Aus führung durch die Recheneinrichtung 110 die Arbeitsweise der Messeinrichtung 100 .
Bei aktivem Betrieb des Softwaremoduls SPM durch die Recheneinrichtung 110 führt die Messeinrichtung 100 vorzugsweise ein Messverfahren Mv durch, wie es in Form eines Blockschaltbildes in Figur 2 beispielhaft gezeigt ist . Bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 2 wird davon ausgegangen, dass der Kraftschlussbeiwert Fx des Rads 11 gemessen wird, sodass das nachfolgende Messverfahren Mv hinsichtlich der Massenträgheit und der berücksichtigten Kräfte und Drehmomente radbezogen ist . Alternativ kann die Messeinrichtung 100 auch auf den Radsatz 12 bezogen arbeiten; im letztgenannten Fall wäre das nachfolgende Messverfahren Mv hinsichtlich der Werte für die Massenträgheit , Kräfte und Drehmomente radsatzbezogen durchzuführen, aber ansonsten identisch .
Im Rahmen des Messverfahrens Mv wird wiederholt eine Regelschlei fe RS durchlaufen .
Bei j edem Durchlauf der Regelschlei fe RS wird mit einem Rechenmodul RM ein auf das Rad 11 einwirkendes , fahrzeugseitiges Drehmoment unter Bildung eines fahrzeugseitigen Drehmomentwerts M ermittelt , der sich während der Fahrt verändern kann und somit von der Zeit t abhängt und j eweils unter Heranziehung
- eines für das Rad 11 gemessenen oder geschätzten Bremsdrehmoments Mb, das eine dem Rad 11 zugeordnete Bremse , vorzugsweise Reibbremse , 212 (vgl . Figur 1 ) ausübt , und
- eines für das Rad 11 gemessenen oder geschätzten Antriebsdrehmoments Ma, das von einem dem Rad 11 zugeordneten (nicht gezeigten) Antrieb auf dieses ausgeübt wird und dessen Vorzeichen abhängig vom Betrieb ( Generatorbetrieb positives Vorzeichen, Motorbetrieb negatives Vorzeichen) ist , ermittelt wird, vorzugsweise gemäß :
M ( t ) = Ma ( t ) + Mb ( t )
Das Bremsdrehmoment Mb und das Antriebsdrehmoments Ma bzw . deren quantitativen Werte können beispielsweise von dem Fahrzeugsteuergerät 200 zur Verfügung gestellt werden, wie beispielhaft in der Figur 1 gezeigt ist ; alternativ können diese quantitativen Werte auch von separaten Sensoren erfasst und geliefert werden, die in der Figur 1 nicht gezeigt sind . Unter Heranziehung des zeitabhängigen fahrzeugseitigen Drehmomentwerts M(t) kann das Rechenmodul RM dann die Änderung dN/dt der Drehzahl N des Rads 11 für den jeweiligen Zeitpunkt t ermitteln gemäß:
|J-dN/dt| = |M (t) - Mx (t-Td) | bzw .
|dN/dt| = |M (t) - Mx (t-Td) | / J wobei J das Trägheitsmoment des Rads 11 bezeichnet.
Mx(t-Td) bezeichnet einen in das Rechenmodul RM eingespeisten Kraftschlussdrehmomentwert, der das auf das Rad 11 schienenseitig einwirkende Kraftschlussdrehmoment beschreibt und zu einem früheren Zeitpunkt t-Td (beim vorherigen Schleifendurchlauf der Regelschleife RS) ermittelt worden ist. Td bezeichnet die Verzögerungszeit der Regelschleife RS und ist in der Figur 2 durch einen Verzögerungsblock VZB symbolisiert. Mit anderen Worten wurde Mx(t-Td) also am Ende des letzten Schleifendurchlaufs der Regelschleife RS als Kraftschlussdrehmomentwert ermittelt und wird zum aktuellen Zeitpunkt t von dem Rechenmodul RM verwertet.
Mit der obigen Gleichung
|dN/dt| = |M (t) - Mx (t-Td) | / J kann durch Integration über der Zeit t die jeweilige Drehzahl N bzw. Rotationsgeschwindigkeit des Rads 11 unter Bildung eines Rotationsschätzwertes Nb errechnet werden gemäß: )= j M(t)-Mx(t'Td)d. t=0 J wobei t=0 beispielsweise den Zeitpunkt des Fahrbeginns bezeichnet, zu dem das Schienenfahrzeug 10 stand und die Rotationsgeschwindigkeit demgemäß Null betrug.
Anschließend wird im Rahmen der Regelschleife RS mit einem Differenzbildner DB die Differenz Ef (t) zwischen einem gemessenen Rotationsmesswert Ng(t) , der die tatsächliche Drehzahl N des Rads 11 angibt, und dem Rotationsschätzwert Nb(t) errechnet. Der Rotationsmesswert Ng kann von dem Fahrzeugsteuergerät 200 zur Verfügung gestellt werden, wie beispielhaft in der Figur 1 gezeigt ist; alternativ kann der Rotationsmesswert Ng auch von einem separaten Sensor geliefert werden, der in der Figur 1 nicht gezeigt ist.
Die Differenz Ef (t) wird in eine Regeleinrichtung PID, beispielsweise einen PID-Regler, eingespeist, dessen Verhalten verstärkende (P) , integrierende (I) und differenzierende (D) Eigenschaften aufweist. Die Regeleinrichtung PID erzeugt ausgangsseitig einen Reglerausgangswert, der proportional zur schlupf abhängigen Reibung zwischen Rad und Schiene ist und einen Kraftschlussbeiwert Fx(t) bildet oder zumindest proportional zu diesem ist, beispielsweise gemäß: dEf(t) Kpid
Fx(t) = Kpid • Ef(t) + Kpid • Kv •
Kn
Figure imgf000013_0001
Die Parameter Kpid, Kv und Kn liegen vorzugsweise in folgenden Bereichen:
0,03 < Kpid < 0,3 0,001 < Kv < 0,006 0,15 < Kn < 1,5
Der Reglerausgangswert bzw. der Kraftschlussbeiwert Fx(t) wird anschließend mittels eines ersten Multiplikators MP1 mit der Vertikalkraft Q (bzw. einem die Vertikalkraft Q quantita- tiv angebenden Wert) sowie mittels eines zweiten Multiplikators MP2 mit dem Radius R des Rads 11 multipliziert.
Die Vertikalkraft Q wird vorzugsweise f ahrsituations- und damit zeitabhängig mittels Simulation der Masseverteilung im Schienenfahrzeug 10 errechnet, da sich die Masseverteilung je nach Fahrsituation (Bremsen/Beschleunigen/Fahrwiderstand) und damit auch die Vertikalkraft Q radindividuell ändern kann; die Simulation der Masseverteilung erfolgt vorzugsweise im Rechenmodul RM. Alternativ kann die Vertikalkraft Q auch als konstant angesehen werden und durch Division der Gesamtmasse des Schienenfahrzeugs 10 durch die Gesamtzahl der Räder bestimmt werden.
Damit ergibt sich ein neuer Kraftschlussdrehmomentwert
Mx ( t ) = Q • R • Fx ( t ) der den vorherigen, im aktuellen Schleifendurchlauf der Regelschleife RS berücksichtigen Kraftschlussdrehmomentwert Mx(t-Td) ersetzt und für den nächsten Schleifendurchlauf der Regelschleife RS anstelle des alten Kraftschlussdrehmomentwerts Mx(t-Td) herangezogen wird.
Bei der Ermittlung des fahrzeugseitigen Drehmomentwerts M kann außerdem - unter Heranziehung eines die Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 10 angebenden Geschwindigkeitswerts V - der jeweilige Fahrwiderstand Fw berücksichtigt werden, der das Bremsen unterstützt, aber der Beschleunigung entgegenwirkt, und somit vorzeichenrichtig bei der Ermittlung des fahrzeugseitigen Drehmomentwerts M einzubeziehen ist, beispielsweise gemäß:
M(t) = Ma(t) + Mb(t) + Mf (t) = Ma(t) + Mb(t) +
(Fw-V(t) -Q(t) -R)
Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen entsprechend. Wieder zurückkommend auf Figur 1 ist es vorteilhaft , wenn die Fahrzeugsteuereinrichtung 200 während der Fahrt zumindest einen Fahrt- und/oder Bremsparameter in Abhängigkeit von dem gemessenen Kraftschlussbeiwert Fx der Messeinrichtung 100 verstellt oder zumindest verstellen kann .
Eine solche Veränderung oder Anpassung an die gemessenen Kraftschlussbeiwerte Fx der Messeinrichtung 100 ist insbesondere dann vorteilhaft , wenn die aktuell gemessenen Kraftschlussbeiwerte Fx von in der Fahrzeugsteuereinrichtung 200 abgespeicherten Kraftschlussbeiwerten, die bei einer oder mehreren vorangegangenen Fahrten auf derselben Strecke 20 erfasst worden sind, abweichen und somit auf der Basis der aktuell gemessenen Kraftschlussbeiwerte Fx eine bessere Fahrzeugsteuerung zu erwarten ist .
Vorteilhaft ist es beispielsweise , wenn die Fahrzeugsteuereinrichtung 200 in Abhängigkeit von den gemessenen Kraftschlussbeiwerten Fx einen Bremsparameter, vorzugsweise einen Regelparameter BRP für einen Schlupf regier 211 , modi fi ziert , der auf die dem Rad 11 zugeordnete Bremse 212 einwirkt und dessen Bremskraft regelt . Die Bremse 212 ist - unabhängig von einer mittelbaren Beeinflussung durch den Regelparameter BRP - von der Fahrzeugsteuereinrichtung 200 mittels eines Bremssteuersignals BS betätigbar .
Auch ist es vorteilhaft , wenn die Fahrzeugsteuereinrichtung 200 beispielsweise als den oder einen der Fahrtparameter dem Antrieb eine maximale Antriebskraft vorgibt , der auf das Rad 11 einwirken soll ; beispielsweise kann die Antriebskraft reduziert werden, wenn der gemessene Kraftschlussbeiwert kleiner als erwartet ist .
Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrzeugsteuereinrichtung 200 und/oder die Messeinrichtung 100 die gemessenen Kraftschlussbeiwerte Fx in Abhängigkeit von dem j eweils befahrenen Streckenpunkt X der befahrenen Strecke 20 abspeichern, also in der Form Fx (X ( t ) ) . Im letztgenannten Fall kann durch wei- tere Simulation - beispielsweise mit einer externen Simulationseinrichtung 300 wie in Figur 3 gezeigt - die Fahrt des Schienenfahrzeugs 10 auf derselben Strecke 20 zu einem späteren Zeitpunkt im zeitlichen Verlauf nachgebildet bzw . nachsimuliert werden . Im Rahmen solcher simulierter Fahrten können beispielsweise die Fahrt- und/oder Bremsparameter der Fahrzeugsteuereinrichtung 200 für zukünftige Fahrten auf derselben Strecke 20 optimiert werden, um die Fahrzeugsteuerung an die tatsächlichen Streckenverhältnisse bestmöglich anzupassen .
Die Messeinrichtung 100 und deren Messverfahren zum Messen eines für die Fahrt des Schienenfahrzeugs 10 relevanten Parameters können auch für andere , beispielsweise alle anderen Räder ( angetriebene oder nicht angetriebene Räder ) des Schienenfahrzeugs 10 in identischer oder vergleichbarer Form genutzt werden .
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Aus führungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Messen eines für die Fahrt eines Schienenfahrzeugs (10) relevanten Parameters unter Bildung eines Parametermesswerts, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Parametermesswert unter Einbezug einer Regelschleife (RS) bestimmt wird, bei der
- ein fahrzeugseitig auf ein Rotationsteil einwirkendes, fahrzeugseitiges Drehmoment (M) unter Bildung eines fahrzeugseitigen Drehmomentwerts ermittelt wird,
- mit einem Rechenmodul (RM) unter Heranziehung des fahrzeugseitigen Drehmomentwerts und eines Kraftschlussdrehmomentwerts (Mx) , der ein auf das Rotationsteil schienenseitig einwirkendes Kraftschlussdrehmoment beschreibt, eine Rotationsbeschleunigung des Rotationsteils und mit dieser die erwartete Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsschätzwertes (Nb) errechnet wird,
- die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsmesswertes (Ng) gemessen wird,
- die Differenz (Ef) zwischen dem Rotationsschätzwert (Nb) und dem Rotationsmesswert in eine Regeleinrichtung eingespeist wird, die ausgangsseitig einen Reglerausgangswert ausgibt,
- der Kraftschlussdrehmomentwert (Mx) mit dem Reglerausgangswert neu errechnet und in das Rechenmodul (RM) unter Schließen der Regelschleife (RS) zurückgekoppelt wird und
- der Reglerausgangswert der Regeleinrichtung und/oder der neu errechnete Kraftschlussdrehmomentwert (Mx) als der zu messende Parametermesswert angesehen, insbesondere abgespeichert oder ausgegeben, wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regeleinrichtung derart ausgestaltet ist, dass der von der Regeleinrichtung ausgegebene Ausgangsschätzwert dem Kraftschlussbeiwert (Ex) zwischen dem Rotationsteil und der Schiene entspricht oder zumindest zu dem Kraftschlussbeiwert (Ex) zwischen dem Rotationsteil und der Schiene proportional ist .
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die jeweilige Drehzahl des Rotationsteils unter Bildung des Rotationsschätzwertes, Nb, errechnet wird gemäß: f M(t) - Mx(t - Td)
Figure imgf000018_0001
wobei J das Trägheitsmoments des Rotationsteils , M den fahrzeugseitigen Drehmomentwert und Mx den Kraftschlussdrehmomentwert bezeichnet.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regeleinrichtung verstärkende, integrierende und differenzierende Eigenschaften aufweist und den Reglerausgangswert erzeugt gemäß:
Fx(t) = Kpid • Ef(t) + Kpid
Figure imgf000018_0002
wobei Ef die in die Regeleinrichtung eingespeiste Differenz zwischen dem Rotationsschätzwert und dem Rotationsmesswert bezeichnet und Kpid, Kv und Kn Reglerparameter bezeichnen.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regeleinrichtung ein PID-Regler (PID) ist.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Rotationsteil ein Rad (11) oder ein Radsatz (12) ist. 17
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das fahrzeugseitige Drehmoment (M) unter Einbezug eines vom Antrieb auf das Rotationsteil ausgeübten antriebsseitigen Drehmoments (Ma) und/oder unter Einbezug eines Bremsdrehmoments (Mb) , das von einer Bremse (212) auf das Rotationsteil hervorgerufen wird, ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das fahrzeugseitige Drehmoment (M) , insbesondere das Bremsdrehmoment (Mb) , unter Einbezug eines pneumatischen Drucks ermittelt wird, den ein Schlupf regier zur Regelung der Bremskraft einer dem Rotationsteil zugeordneten Bremse regelt.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Ermittlung des schienenseitigen Kraftschlussdrehmomentwerts (Mx) der Reglerausgangswert der Regeleinrichtung mit einem Vertikalkraftwert multipliziert wird, der die auf das Rotationsteil einwirkende Vertikalkraft angibt.
10. Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs (10) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- ein den Kraftschluss zwischen einem Rotationsteil und einer von dem Rotationsteil befahrenen Schiene angebender Parameter gemäß einem Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche unter Bildung eines Parametermesswertes gemessen wird und
- zumindest ein Fahrt- und/oder Bremsparameter in Abhängigkeit von dem während der Fahrt gemessenen Parametermesswert während der Fahrt verstellt wird.
11. Verfahren zum Parametrieren eines Schienenfahrzeugs (10) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- während einer Fahrt auf einer Referenzstrecke ein den Kraftschluss zwischen einem Rotationsteil und einer von 18 dem Rotationsteil befahrenen Schiene angebender Parameter gemäß einem Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche unter Bildung einer Vielzahl von Parametermesswerten gemessen wird, die einen Parametermesswertverlauf (Fx(X(t) ) ) über der Referenzstrecke definieren, und
- zumindest ein das Fahr- und/oder Bremsverhalten des Schienenfahrzeugs (10) beeinflussender Steuer- oder Regelparameter im Rahmen von Fahrtsimulationen, die unter Berücksichtigung des Parametermesswertverlaufs (Fx(X(t) ) ) für die Referenzstrecke durchgeführt werden, ermittelt wird und mit dem so ermittelten Steuer- oder Regelparameter das Schienenfahrzeug (10) für zukünftige Fahrten parametriert wird .
12. Messeinrichtung (100) für ein Schienenfahrzeug (10) zum Messen eines für die Fahrt des Schienenfahrzeugs (10) relevanten Parameters unter Bildung eines Parametermesswerts, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messeinrichtung (100) derart ausgebildet ist, dass der Parametermesswert den Kraftschluss zwischen einem Rotationsteil und einer von dem Rotationsteil befahrenen Schiene beschreibt, wobei die Messeinrichtung (100) den Parametermesswert unter Einbezug einer Regelschleife (RS) bestimmt, bei der
- ein fahrzeugseitig auf das Rotationsteil einwirkendes, fahrzeugseitiges Drehmoment (M) unter Bildung eines fahrzeugseitigen Drehmomentwerts ermittelt wird,
- mit einem Rechenmodul unter Heranziehung des fahrzeugseitigen Drehmomentwerts und eines Kraftschlussdrehmomentwerts (Mx) , der ein auf das Rotationsteil schienenseitig einwirkendes Kraftschlussdrehmoment beschreibt, eine Rotationsbeschleunigung des Rotationsteils und mit dieser die erwartete Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsschätzwertes (Nb) errechnet wird,
- die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsteils unter Bildung eines Rotationsmesswertes (Ng) gemessen wird, 19
- die Differenz (Ef) zwischen dem Rotationsschätzwert (Nb) und dem Rotationsmesswert in eine Regeleinrichtung eingespeist wird, die ausgangsseitig einen Reglerausgangswert ausgibt,
- der Kraftschlussdrehmomentwert (Mx) mit dem Reglerausgangswert neu errechnet und in das Rechenmodul (RM) unter Schließen der Regelschleife (RS) zurückgekoppelt wird und
- der Reglerausgangswert der Regeleinrichtung und/oder der neu errechnete Kraftschlussdrehmomentwert (Mx) als der zu messende Parametermesswert angesehen, insbesondere abgespeichert oder ausgegeben, wird.
13. Schienenfahrzeug (10) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schienenfahrzeug (10) mit einer Messeinrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgestattet ist.
14. Schienenfahrzeug (10) nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schienenfahrzeug (10) mit einer Fahrzeugsteuereinrichtung ausgestattet ist, die derart ausgestaltet ist, dass sie während der Fahrt zumindest einen Fahrt- und/oder Bremsparameter in Abhängigkeit von dem gemessenen Parametermesswert der Messeinrichtung (100) verstellt.
15. Schienenfahrzeug (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 13-14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schienenfahrzeug (10) mit zumindest einem Steuer- oder Regelparameter parametriert ist, der auf der Basis eines für eine Referenzstrecke von der Messeinrichtung (100) gemessenen Parametermesswertverlaufs (Fx(X(t) ) ) ermittelt worden ist.
PCT/EP2022/074007 2021-09-21 2022-08-30 Verfahren und einrichtung zum messen eines für die fahrt eines schienenfahrzeugs relevanten parameters WO2023046422A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280063297.9A CN117980213A (zh) 2021-09-21 2022-08-30 用于测量与轨道车辆行驶相关的参数的方法和装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021210463.0A DE102021210463A1 (de) 2021-09-21 2021-09-21 Verfahren und Einrichtung zum Messen eines für die Fahrt eines Schienenfahrzeugs relevanten Parameters
DE102021210463.0 2021-09-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023046422A1 true WO2023046422A1 (de) 2023-03-30

Family

ID=83355130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/074007 WO2023046422A1 (de) 2021-09-21 2022-08-30 Verfahren und einrichtung zum messen eines für die fahrt eines schienenfahrzeugs relevanten parameters

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN117980213A (de)
DE (1) DE102021210463A1 (de)
WO (1) WO2023046422A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0656841B1 (de) * 1993-06-26 1999-06-09 Abb Research Ltd. Verfahren und vorrichtung zur schlupfregelung
EP3680123A1 (de) * 2019-01-09 2020-07-15 ALSTOM Transport Technologies Verfahren zur steuerung eines schienenfahrzeuges, steuergerät und schienenfahrzeug

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4131892C2 (de) 1991-09-25 1994-08-11 Uwe Dipl Ing Behmann Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Anfahrbeschleunigung und/oder der Bremsverzögerung von Nahverkehrszügen elektrischer Bahnen
DE4224581C1 (de) 1992-07-22 1993-12-02 Aeg Westinghouse Transport Verfahren zur Regelung der Antriebs- und/oder Bremskraft der Fahrmotoren eines Triebfahrzeuges an der Kraftschlußgrenze der Räder
DE102011011443A1 (de) 2011-02-16 2012-08-16 Voith Patent Gmbh Verfahren zum Betreiben eines schienengebundenen Fahrzeuges

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0656841B1 (de) * 1993-06-26 1999-06-09 Abb Research Ltd. Verfahren und vorrichtung zur schlupfregelung
EP3680123A1 (de) * 2019-01-09 2020-07-15 ALSTOM Transport Technologies Verfahren zur steuerung eines schienenfahrzeuges, steuergerät und schienenfahrzeug

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SENINI S ET AL: "DYNAMIC SIMULATION OF WHEEL-RAIL INTERACTION FOR LOCOMOTIVE TRACTION STUDIES", PROCEEDINGS OF THE IEEE/ASME JOINT RAILROAD CONFERENCE. PITTSBURGH, APR. 6 - 8, 1993; [PROCEEDINGS OF THE IEEE/ASME JOINT RAILROAD CONFERENCE], NEW YORK, IEEE, US, vol. -, 6 April 1993 (1993-04-06), pages 27 - 34, XP000399296, ISBN: 978-0-7803-0963-0, DOI: 10.1109/RRCON.1993.292967 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117980213A (zh) 2024-05-03
DE102021210463A1 (de) 2023-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3548860B1 (de) Verfahren zur steuerung einer belastungsmaschine während eines prüflaufs mit einem antriebsstrang und prüfstand
EP1037030B1 (de) Verfahren zum Simulieren des Verhaltens eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn
EP2864164B2 (de) Verfahren zum betreiben einer radschlupfregelungsvorrichtung mit kompensierten radgeschwindigkeiten
DE19649137B4 (de) Verfahren zur Regelung des dynamischen Verhaltens eines Kraftfahrzeuges
DE102004019320A1 (de) System zum Reproduzieren des dynamischen Verhaltens eines Fahrzeugs
DE102010030599B4 (de) Beschleunigungs-Steuerungs/Regelungsvorrichtung für Fahrzeuge
DE10320828A1 (de) Optimierung einer Fahrdynamikregelung unter Verwendung von Reifeninformationen
EP1597124B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur computergestützten schätzung der masse eines fahrzeugs, insbesondere eines nutzfahrzeugs
EP2161560A2 (de) Verfahren zum Betreiben eines Prüfstandes für Fahrzeugantriebsstränge
DE112009004766T5 (de) Spezifikationsinformationen-Bestimmungsvorrichtung und Fahrzeug
DE102006033257A9 (de) Lastverlagerungsadaptive Antriebs-Schlupf-Regelung
DE112014006230T5 (de) Antriebskraft-Steuervorrichtung für Elektrofahrzeug
DE102011085103B4 (de) Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs
DE102019213911A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Schätzen eines Straßenreibungskoeffizienten
DE102006055550A1 (de) Verfahren zur Schätzung zumindest einer Fahrzustandsgröße eines Fahrzeugs
DE102004006944A1 (de) Modellbasiertes Regelungsverfahren und Regelungsvorrichtung zur Fahrdynamikregelung eines mehrspurigen Fahrzeugs
EP0859712A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur regelung einer die fahrzeugbewegung repräsentierenden bewegungsgrösse
WO2023046422A1 (de) Verfahren und einrichtung zum messen eines für die fahrt eines schienenfahrzeugs relevanten parameters
DE102006033631A1 (de) Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Fahrzeugquerdynamik
DE112019007748T5 (de) Zustandsgrößen-Berechnungsvorrichtung, Steuervorrichtung und Fahrzeug
DE19919180A1 (de) Regelschaltung zum Regeln der Fahrstabilität eines Fahrzeugs
DE10304966A1 (de) Schlupfregelungsalgorithmus für ein Kraftfahrzeug
EP1597123B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur computergestützten berechnung der achslasten eines fahrzeugs
DE102018201190A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems
DE102009005889A1 (de) Verfahren zum aktiven Einstellen einer Neigung eines Rades eines Kraftwagens, insbesondere von Sturz und Spur, und entsprechende Vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22772460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022772460

Country of ref document: EP

Effective date: 20240305

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE