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CH401137A - Acceleration-dependent control for traction vehicles - Google Patents

Acceleration-dependent control for traction vehicles

Info

Publication number
CH401137A
CH401137A CH1094962A CH1094962A CH401137A CH 401137 A CH401137 A CH 401137A CH 1094962 A CH1094962 A CH 1094962A CH 1094962 A CH1094962 A CH 1094962A CH 401137 A CH401137 A CH 401137A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
acceleration
speed
traction
vehicle
actual speed
Prior art date
Application number
CH1094962A
Other languages
German (de)
Inventor
Alfred Dipl Ing Selbach
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
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 Bbc Brown Boveri & Cie filed Critical Bbc Brown Boveri & Cie
Publication of CH401137A publication Critical patent/CH401137A/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

  

  Beschleunigungsabhängige Steuerung für Triebfahrzeuge    Bei modernen elektrischen Triebwagen, insbeson  dere solchen, die für den Nahverkehr bestimmt sind,  hat der     übergang    zum Leichtbau bewirkt, dass das  Verhältnis der Gewichte des beladenen zum unbe  ladenen Fahrzeug immer grösser geworden ist, das  heisst der Anteil der der maximalen Nutzlast am  Gesamtgewicht des Fahrzeuges ist grösser geworden.  Das bedeutet, dass je nach dem Besetzungszustand  eines solchen Fahrzeuges merkliche Unterschiede in  der Grösse der zu beschleunigenden bzw. zu verzö  gernden Massen beim Anfahren und Bremsen vor  handen sind.  



  Kommt bei einem solchen Fahrzeug einer der be  kannten     Stromwächtersteuerungen    zur     Verwendung,     so ergeben sich bei leeren Wagen viel zu grosse Be  schleunigungswerte, die gegebenenfalls bei schlüpf  rigen Schienen zu einem Schleudern der Triebachsen  führen können. Eine Herabsetzung des maximal zu  lässigen     Motorstromwertes    der zur Vermeidung des  Schleuderns bei leerem Fahrzeug notwendig ist,     führt     zu     Zeiteinbussen    beim     Beschleunigen    des     besetzten     Fahrzeuges, ist also nicht gangbar.

   Eine Möglichkeit,  diesen Nachteil zu vermeiden, besteht darin, dass man  einstellbare Stromwächter für verschieden grosse       Ansprechströme    benutzt, deren Einstellwerte von  Hand je nach dem Besetzungsgrad eingestellt werden.  Eine andere bekannte Anordnung misst das Gewicht  des Fahrzeuges und stellt je nach dem Fahrzeug  gewicht den     Abfallstromwert    des Stromwächters auf  einen kleineren oder grösseren Stromwert ein.  



  Bekannt sind auch beschleunigungsabhängige  Steuerungen, die ein auf die Beschleunigung reagie  rendes Messgerät verwenden und in die Steuerung       derart    eingreifen, dass das Schaltwerk je nach dem  jeweiligen     Belastungsfall    schneller oder langsamer       weiterschaltet    oder     stillgesetzt    wird. Meist wird für    das die Steuerung beeinflussende Element ein Pendel  verwendet, dessen auf die Beschleunigung reagierende  Masse durch einen festen Körper oder durch eine  Flüssigkeit gebildet wird. Die     Wirkungsweise    solcher  Steuerungen macht sich die Massenträgheit zunutze.

    Steuerungen dieser Art sind aber empfindlich und  sprechen oft auch auf jeden kurzzeitigen     Beschleuni-          gungs-    oder Verzögerungsstoss an wie sie z. B. durch  Schienenstösse auftreten können. Auch das Hin- und       Herschwingen    des Pendels um einen bestimmten Wert  kann trotz der eingebauten     Dämpfungseinrichtungen     nicht gewünschte Impulse auslösen, die die Steuerung  ins     Pendeln    bringen kann.  



  Es ist weiterhin eine Steuerung bekannt gewor  den, die von einem Beschleunigungswächter beeinflusst  wird. Der Beschleunigungswächter besteht aus einer  Brückenschaltung von Widerständen. Durch eine       Verhältnisbildung    und einen anschliessenden Brücken  vergleich wird ein polarisiertes Relais geschaltet, das  den     Schaltwerksmotor    ein- oder ausschaltet. In einem  Brückenzweig liegen die auf einen festen Wert ein  gestellten Widerstände, womit ein bestimmtes Ver  hältnis festgelegt ist. Im anderen     Brückenzwdi,g     liegen die variablen Widerstände, von denen einer sich  proportional mit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges  ändert, während der Widerstandswert des anderen  sich proportional mit der Zeit ändert.

   Wird das Ver  hältnis     dervariablenWiderstände    abweichend von dem  Verhältnis der auf einen festen Wert     eingestellten     Widerstände, so wird ein     polarisiertes    Relais betätigt,  das (gegebenenfalls über     ein    Schütz) den Schaltwerks  motor je nach der Richtung des in der Brücke flies  senden Stromes in der einen oder anderen Dreh  richtung einschaltet.  



  Alle diese oder     ähnlich    aufgebauten Beschleuni  gungssteuerungen besitzen den Nachteil, dass mecha-           nische,    dem Verschleiss unterworfene Teile zur Ver  wendung kommen müssen. Der Einsatz von zum Teil  hochempfindlichen     Messinstrumenten    bringt es mit  sich, dass diese Steuerungen sehr     störanfällig    sind,  so dass die Forderung einer unbedingten Betriebs  sicherheit nicht zu erfüllen ist. Weiterhin sind meist  sehr zahlreiche elektrische Kontakte erforderlich, die  ebenfalls die Ursache von Störungen sein können.  



  Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe,  die geschilderten Nachteile zu vermeiden und besteht  aus einer Beschleunigungssteuerung, die z. B. ohne  verschleissbehaftete und erschütterungsempfindliche  Teile aufbaubar ist.  



  Erfindungsgemäss ist bei einer beschleunigungs  abhängigen     SteuerungfürTriebfahrzeuge,        insbesondere     Schienenfahrzeuge, während des nichtstationären Zu  standes der Geschwindigkeit des Fahrzeuges vom  Beginn bis zum Ende der     Beschleunigungs-        bzw.    Ver  zögerungsperiode jedem Zeitwert ein bestimmter       Geschwindigkeits-Sollwert    zugeordnet, der in Form  einer elektrischen Grösse abgebildet wird, die in einem  Regelglied mit einer der     Istgeschwindigkeit    pro  portionalen Spannung verglichen wird,

   wobei wäh  rend eines     Beschleunigungsvorganges    bei einer zu  niedrigen     Istgeschwindigkeit    ein Stellglied für die  Verstellung des Schaltwerkes im Sinne einer Erhöhung  der Leistungsabgabe der Triebmotoren an die Achsen  des Triebfahrzeuges und bei einer zu hohen     Istge-          schwindigkeit    das     Stellglied    für das Schaltwerk im  Sinne einer Verminderung der Leistungsabgabe der  Triebmotoren an die Achsen des Triebfahrzeuges  und während eines Bremsvorganges bei einer zu hohen       Istgeschwindigkeit    das Schaltwerk im Sinne einer  höheren Leistungsaufnahme der Triebmotoren von  den Achsen des Triebfahrzeuges und bei einer zu  niedrigen     

  Istgeschwindigkeit    im Sinne einer niedri  geren Leistungsaufnahme der Triebmotoren von den  Achsen des Triebfahrzeuges beeinflusst wird.  



  Anhand eines     Ausführungsbeispieles    soll nun  mehr die Wirkungsweise einer solchen beschleuni  gungsabhängigen Steuerung für Triebfahrzeuge näher  erläutert werden. In der     Fig.    1 bedeutet 1 die Achse  des Triebfahrzeuges, 2 eine mit der Achse gekuppelte       Tachometermaschine,    3 ist der     Antriebsmotor    für  einen induktiven Geber 4. Mit 5 ist ein Regelglied  bezeichnet, während 6 ein     Stellglied    für das Schalt  werk 7 darstellt. Mit 8 ist eine     Gleichrichteranordnung     bezeichnet.  



  Das zu     steuernde    Triebfahrzeug besitzt ein Schalt  werk 7, das bei Anstehen des Beschleunigungs  befehls mit einer bestimmten Geschwindigkeit von  einem Stellglied 6, das ein     Hilfsantriebsmotor    sein  kann, hochgeschaltet wird. Der Geschwindigkeitsgeber  2, der mit der Achse des Fahrzeuges 1 gekuppelt ist,  ist z. B. ein     Wechselspannungserzeuger,    der eine der  Geschwindigkeit des Fahrzeuges proportionale Span  nung und Frequenz erzeugt. Beim     Start    des Fahr  zeuges wird ein Zeitglied, z. B. ein von einer Hilfs  spannung gespeister Synchronmotor 3 eingeschaltet.

    Dieser Synchronmotor 3 treibt über ein     Vorgelege       einen induktiven Geber 4 an, der eine Spannung       erzeugt,die    der     Auslenkung    des Gebers durch den  Synchronmotor und damit der seit der Einschaltung  abgelaufenen     Zeit    proportional ist. Die Tachometer  maschine 2 gibt - wie gesagt - eine der Geschwindig  keit des Fahrzeuges proportionale Spannung, die mit       Ui    bezeichnet werden soll, ab. Die Kurve     U1    = f (v)  wäre demnach bei einer konstanten Beschleunigung,  also einer proportional mit der Zeit ansteigenden       Geschwindigkeit    v eine Gerade.

   Die von dem Geber 4  gelieferte Spannung, die im folgenden mit     U..,    be  zeichnet werden soll, ist proportional der Zeit t.  



  Demnach ist auch die Kurve     U"    = f (t) für die  Spannung des Generators, der eine der Zeit propor  tionale Spannung liefert, eine Gerade. Wenn das Fahr  zeug genau mit einer konstanten Beschleunigung an  gefahren werden soll, entspricht dann der Beschleuni  gung
EMI0002.0036  
   der Neigung der Geraden, die die Funktion       Ui   <I>= f (v)</I> darstellt.  



  Werden diese Spannungen, von denen die eine die  Soll-Geschwindigkeit und die andere die     Ist-Ge-          schwindigkeit    abbildet, gegeneinander geschaltet, z. B.  in Form einer Brücke, so wird in der Brückendia  gonale die Spannung Null herrschen, wenn beide  Spannungen gleich sind.  



  Bei einer von Null abweichenden Spannung be  steht die Möglichkeit diese Spannung z. B. auf eine  elektronische Schalteinrichtung wie ein     Thyratron    oder  eine Halbleiteranordnung einwirken zu lassen, die  einen Steuerbefehl auf den Antrieb 6 des Schalt  werkes 7     gibt.    Ergibt sich beim Vergleich der beiden  Spannungen der Wert Null, so ist kein Eingriff in  das Schaltwerk     erforderlich.    Ergibt sich beim  Spannungsvergleich eine negative Spannung, das  heisst der     Geschwindigkeits-Istwert    und damit die  Beschleunigung ist grösser als der     Geschwindigkeits-          Sollwert,

      so wird der Antrieb des Schaltwerkes so  lange im beschleunigungsvermindernden Sinne be  einflusst (was einer Verminderung der abgegebenen  Triebmotorleistung entspricht) bis der     Geschwindig-          keits-Istwert    mit dem     Geschwindigkeits-Sollwert    über  einstimmt. Ist umgekehrt die Ist-Geschwindigkeit       niedriger    als die     Soll-Geschwindigkeit,    so wird der       Schaltwerkantrieb    6 so lange beschleunigt bis der       Geschwindigkeits-Istwert    den     Geschwindigkeits-Soll-          wert    erreicht hat.

   (Entsprechend einer Erhöhung der  Leistungsabgabe der Triebmotoren an die Achse des  Fahrzeuges). Diese Schalteinrichtung ist in der     Fig.    1  mit 5 bezeichnet und wirkt praktisch wie ein Beschleu  nigungswächter.  



  Bei einem Bremsvorgang wirkt die beschriebene  Anordnung im umgekehrten Sinne. Bei einer zu hohen       Ist-Geschwindigkeit    muss dann die Leistungsaufnahme  der Triebmotoren von den Achsen des Triebfahr  zeuges vergrössert werden und bei zu kleiner     Ist-          Geschwindigkeit    ist die durch die Triebmotoren von  den Fahrzeugachsen aufgenommene Leistung ent  sprechend zu verkleinern. Die Triebmotoren arbeiten  in diesem Falle als Generatoren und geben ihre Lei-           stung    in die Fahrleitung zurück bzw. arbeiten auf  Belastungswiderstände.

   Falls die Belastbarkeit der  Triebmotoren     bzw.    die Aufnahmefähigkeit der Fahrlei  tung bzw. der Belastungswiderstände für die     Abbrem-          sung    nicht ausreichend ist, muss durch das Schaltwerk  zusätzlich eine mechanisch wirkende Bremse gesteuert  werden, die nur so lange wirkt, wie die     Soll-Brems-          verzögerung    durch die Triebmotoren allein nicht  realisierbar ist.  



  Die von dem Wechselstromerzeuger 2 erzeugte  Spannung ist eine Wechselspannung; sie wird zweck  mässigerweise bevor sie dem Beschleunigungswächter  5 zugeführt wird, in einem Gleichrichter 8 gleich  gerichtet. Es ist aber auch möglich, die Wechselspan  nung einem     Frequenzumsetzer    zuzuführen, der eine  Gleichspannung erzeugt, die unabhängig von der  Grösse der Wechselspannung streng proportional der  Frequenz und damit der Drehzahl des     Wechselstrom-          generators    5 ist.  



  Praktisch handelt es sich bei der beschriebenen  Einrichtung um eine Beschleunigungsregelung. Wird  die Beschleunigung konstant gehalten, so steigt die  Geschwindigkeit proportional mit der Zeit an. Die       erforderliche    Antriebsleistung steigt dann ebenfalls  proportional mit der Zeit an, wenn man den     Roll-          widerstand    und den Luftwiderstand des Fahrzeuges  als konstant annimmt.

   Das entspricht weitgehend der       Charakteristik    eines Gleichstrommotors oder eines       Einphasenwechselstrom-Kollektormotors,    deren Lei  stung bei konstantem Strom und steigender     Spannung     proportional dieser Spannung     ansteigt.    Bei höheren  Geschwindigkeiten steigt der     Luftwiderstandsbeiwert     aber sehr stark an, so dass der für die Überwindung  des Luftwiderstandes erforderliche     Zugkraftanteil-mehr     als quadratisch ansteigt. Will man den Beschleunigungs  wert auch noch bei grösseren Geschwindigkeiten  konstant halten, ist es erforderlich, dem Antriebs  motor leistungsmässig eine erhebliche Reserve zu  geben.

   Für diese Reserve gibt es eine Grenze, die es  erforderlich macht, die Beschleunigung von einem  bestimmten Geschwindigkeitswert an zurückzuneh  men, so dass die     Kurve    Geschwindigkeit     als    Funktion  der Zeit einem     Sättigungswert    zustrebt.  



  Um eine Überlastung der Triebmotoren zu ver  meiden, muss der Beschleunigungsregelung eine Strom  begrenzung übergeordnet werden. Ein solches Strom  begrenzungsglied, das in der Zeichnung mit     Ziffer    9  bezeichnet ist, sperrt den Befehl für die Weiterschal  tung des Schaltwerkes im Sinne einer Erhöhung der  Leistungsaufnahme der Triebmotoren so lange, wie  ein bestimmter für die Erwärmung der Triebmotoren       zulässiger    Stromwert überschritten wird. Bei längerem  Überschreiten dieses Stromwertes, z. B. beim Über  gang von einer schwachen auf eine stärkere Steigung  wird sinngemäss der Antrieb des Schaltwerkes im Sinne  einer Verminderung der Leistungsaufnahme der  Triebmotoren     beeinflusst.     



  Eine weitere Möglichkeit, eine Überlastung der  Triebmotoren bei einer solchen Beschleunigungs-         regelung    zu vermeiden, soll     im    folgenden erläutert  werden:  In der     Fig.2    ist in einem Diagramm die Ge  schwindigkeit eines Fahrzeuges über der Zeit aufge  tragen. Die Geschwindigkeitskurve zeigt entsprechend  dem Vorhergesagten im     Anfang    des     Diagrammes     einen proportionalen Verlauf, während die Geschwin  digkeit später einem     Sättigungswert    zustrebt. Der  induktive Geber 4 für die Zeit ergibt eine linear  ansteigende Spannung proportional der     Auslenkung     a, wie dies in der     Fig.    3 dargestellt ist.

   Um nun dem  Verlauf der Kurve     U1   <I>= f (v)</I> den Verlauf der Kurve       U2   <I>= f</I>     (a)    nachzubilden, kann ein Funktionsbildner  verwendet werden, der aus     Schwellwertbildnern    in  Kombination mit Widerständen, die z. B. in Parallel  schaltung angeordnet sein können, besteht. Die  Kurvenform wird dann durch eine     Polygonbildüng     dieser     Schwellwertbildner        \JViderstandsschaltung    er  halten. Als Zeitglied sind auch Kondensatoren oder  ähnliche Schaltmittel, die eine elektrische Grösse     in     der Zeiteinheit speichern oder abgeben können,  möglich.  



  Die vorgeschlagene     Beschleunigungssteuerung    ist  geeignet für elektrische Triebfahrzeuge, bei denen der  Fahrmotor und die zur Leistungsversorgung des Fahr  motors notwendigen Schaltwerke oder Schaltmittel be  einflusst werden. Die Steuerung ist aber auch für diesel  hydraulische oder dieselelektrische     Triebfahrzeuge,     bei denen die Brennstoffzufuhr oder ähnliche Glieder  die Leistungsabgabe des     Dieselmotors        beeinflussen    kön  nen, geeignet. Bei solchen Fahrzeugen entspricht dem  in der Beschreibung mit  Schaltwerk  bezeichneten  Element dann z.

   B. ein Gerät, das die Füllung des  Dieselmotors vergrössert oder verkleinert.     Beim          Bremsvorgang    können die elektrischen Triebmotoren  bei dieselelektrischen Fahrzeugen     generatorisch    auf  Belastungswiderstände arbeiten. Bei dieselhydrau  lischen Antrieben muss eine mechanische Bremse, die  ebenfalls durch das erwähnte Schaltwerk gesteuert  wird, die erforderliche Verzögerung bewirken bzw.  ergänzen.



  Acceleration-dependent control for locomotives In modern electric railcars, especially those intended for local traffic, the transition to lightweight construction has resulted in the ratio of the weights of the loaded to the unloaded vehicle increasing, i.e. the proportion of the maximum The payload in relation to the total weight of the vehicle has increased. This means that, depending on the occupancy of such a vehicle, there are noticeable differences in the size of the masses to be accelerated or to be decelerated when starting and braking.



  If one of the known current monitor controls is used in such a vehicle, the acceleration values for empty wagons are far too high, which can possibly lead to the drive axles skidding on slippery rails. A reduction in the maximum permissible motor current value, which is necessary to avoid skidding when the vehicle is empty, results in a loss of time when accelerating the occupied vehicle and is therefore not feasible.

   One way of avoiding this disadvantage is to use adjustable current monitors for response currents of different sizes, the setting values of which are set manually depending on the degree of occupancy. Another known arrangement measures the weight of the vehicle and, depending on the vehicle weight, sets the waste current value of the current monitor to a smaller or larger current value.



  Also known are acceleration-dependent controls that use a measuring device that reacts to the acceleration and that intervene in the control in such a way that the switching mechanism advances or is shut down faster or slower depending on the respective load case. Usually a pendulum is used for the element influencing the control, the mass of which reacts to the acceleration and is formed by a solid body or a liquid. The mode of operation of such controls makes use of the inertia.

    Controls of this type are sensitive, however, and often respond to any brief acceleration or deceleration surge, such as those used in B. can occur through rail bumps. Even swinging the pendulum back and forth by a certain value can trigger undesired impulses, which can cause the control to oscillate, despite the built-in damping devices.



  It is also known a control that is influenced by an acceleration monitor. The acceleration monitor consists of a bridge circuit of resistors. A polarized relay is switched through a ratio formation and a subsequent bridge comparison, which switches the switching mechanism on or off. The resistors, which are set to a fixed value, are located in a branch of the bridge, which defines a certain ratio. In the other bridge intermediate the variable resistances are located, one of which changes proportionally with the speed of the vehicle, while the resistance value of the other changes proportionally with time.

   If the ratio of the variable resistances deviates from the ratio of the resistors set to a fixed value, a polarized relay is actuated which (if necessary via a contactor) sends the switching mechanism motor in one way or the other depending on the direction of the current flowing in the bridge Turning direction switches on.



  All these or similarly structured acceleration controls have the disadvantage that mechanical parts that are subject to wear have to be used. The use of measuring instruments, some of which are highly sensitive, means that these controls are very susceptible to failure, so that the requirement for absolute operational safety cannot be met. Furthermore, very numerous electrical contacts are usually required, which can also be the cause of malfunctions.



  The present invention has the object of avoiding the disadvantages and consists of an acceleration control which z. B. can be built without wear-prone and vibration-sensitive parts.



  According to the invention, in the case of an acceleration-dependent control for traction vehicles, in particular rail vehicles, during the non-stationary state of the speed of the vehicle from the beginning to the end of the acceleration or deceleration period, each time value is assigned a specific speed setpoint that is mapped in the form of an electrical variable, which is compared in a control element with a voltage proportional to the actual speed,

   during an acceleration process at too low an actual speed an actuator for the adjustment of the switching mechanism in the sense of increasing the power output of the drive motors to the axles of the traction vehicle and in the case of too high an actual speed the actuator for the switching mechanism in the sense of reducing the power output Traction motors to the axles of the traction vehicle and during a braking process if the actual speed is too high, the switching mechanism in the sense of a higher power consumption of the traction motors from the axles of the traction vehicle and if the actual speed is too low

  Actual speed in the sense of a lower power consumption of the traction motors is influenced by the axles of the traction vehicle.



  Using an exemplary embodiment, the operation of such an acceleration-dependent control for traction vehicles will now be explained in more detail. In Fig. 1, 1 means the axis of the traction vehicle, 2 a tachometer machine coupled to the axis, 3 is the drive motor for an inductive transmitter 4. 5 denotes a control element, while 6 represents an actuator for the switching mechanism 7. 8 with a rectifier arrangement is designated.



  The traction vehicle to be controlled has a switching mechanism 7, which is switched up when the acceleration command is pending at a certain speed by an actuator 6, which can be an auxiliary drive motor. The speed sensor 2, which is coupled to the axle of the vehicle 1, is z. B. an AC voltage generator that generates a voltage and frequency proportional to the speed of the vehicle. When starting the driving tool, a timer, z. B. a powered by an auxiliary voltage synchronous motor 3 switched on.

    This synchronous motor 3 drives an inductive encoder 4 via an intermediate gear, which generates a voltage that is proportional to the deflection of the encoder by the synchronous motor and thus the time that has elapsed since it was switched on. The speedometer machine 2 is - as I said - a voltage proportional to the speed of the vehicle, which is to be referred to as Ui. The curve U1 = f (v) would therefore be a straight line given a constant acceleration, that is, a speed v increasing proportionally with time.

   The voltage supplied by the encoder 4, which is to be designated in the following with U .., be, is proportional to the time t.



  Accordingly, the curve U "= f (t) for the voltage of the generator, which supplies a voltage proportional to the time, is also a straight line. If the vehicle is to be started with a constant acceleration, then the acceleration corresponds
EMI0002.0036
   the inclination of the straight line representing the function Ui <I> = f (v) </I>.



  If these voltages, one of which represents the target speed and the other the actual speed, are switched against one another, e.g. B. in the form of a bridge, the voltage will be zero in the bridge diagonal if both voltages are equal.



  With a voltage other than zero be there is the possibility of this voltage z. B. to act on an electronic switching device such as a thyratron or a semiconductor device that gives a control command to the drive 6 of the switching works 7. If a comparison of the two voltages results in a value of zero, no intervention in the switching mechanism is required. If the voltage comparison results in a negative voltage, i.e. the actual speed value and thus the acceleration is greater than the nominal speed value,

      so the drive of the switching mechanism is influenced in the sense of reducing the acceleration (which corresponds to a reduction in the output of the drive motor) until the actual speed value agrees with the nominal speed value. Conversely, if the actual speed is lower than the setpoint speed, the switching mechanism 6 is accelerated until the actual speed value has reached the setpoint speed value.

   (Corresponding to an increase in the power output of the drive motors to the axle of the vehicle). This switching device is denoted by 5 in FIG. 1 and acts practically like an acceleration monitor.



  During a braking process, the arrangement described works in the opposite direction. If the actual speed is too high, the power consumption of the drive motors from the axles of the traction vehicle must be increased and if the actual speed is too low, the power consumed by the drive motors from the vehicle axles must be reduced accordingly. In this case, the traction motors work as generators and return their power to the contact line or work on load resistances.

   If the load capacity of the drive motors or the capacity of the catenary or the load resistances are not sufficient for the braking, a mechanically acting brake must also be controlled by the switching mechanism, which only works as long as the target braking delay cannot be achieved by the traction motors alone.



  The voltage generated by the alternator 2 is an alternating voltage; it is expediently rectified in a rectifier 8 before it is fed to the acceleration monitor 5. However, it is also possible to feed the alternating voltage to a frequency converter, which generates a direct voltage that is strictly proportional to the frequency and thus the speed of the alternating current generator 5, regardless of the size of the alternating voltage.



  In practice, the device described is an acceleration control. If the acceleration is kept constant, the speed increases proportionally with time. The required drive power then also increases proportionally with time if the rolling resistance and the air resistance of the vehicle are assumed to be constant.

   This largely corresponds to the characteristics of a direct current motor or a single-phase alternating current collector motor, the performance of which increases proportionally to this voltage with constant current and increasing voltage. At higher speeds, however, the drag coefficient increases very sharply, so that the tractive effort required to overcome the drag increases more than the square. If you want to keep the acceleration value constant even at higher speeds, it is necessary to give the drive motor a considerable reserve in terms of power.

   There is a limit for this reserve, which makes it necessary to reduce the acceleration from a certain speed value, so that the curve of speed as a function of time tends towards a saturation value.



  In order to avoid overloading the drive motors, the acceleration control must be superordinated to a current limitation. Such a current limiting member, which is denoted by number 9 in the drawing, blocks the command for the further switching device of the switching mechanism in the sense of increasing the power consumption of the drive motors as long as a certain current value permissible for the heating of the drive motors is exceeded. If this current value is exceeded for a longer period, e.g. B. when transitioning from a weak to a steeper slope, the drive of the rear derailleur is influenced by reducing the power consumption of the traction motors.



  Another way of avoiding overloading the traction motors with such an acceleration control is to be explained below: In FIG. 2, the speed of a vehicle is plotted against time in a diagram. The speed curve shows a proportional course in accordance with the prediction at the beginning of the diagram, while the speed later tends towards a saturation value. The inductive transmitter 4 for the time produces a linearly increasing voltage proportional to the deflection a, as shown in FIG.

   In order to simulate the course of the curve U1 <I> = f (v) </I> the course of the curve U2 <I> = f </I> (a), a function generator can be used which consists of threshold value generators in combination with Resistors that z. B. can be arranged in parallel, there is. The shape of the curve is then obtained by forming a polygon of this threshold value generator \ JVidistor circuit. Capacitors or similar switching means, which can store or output an electrical variable in the time unit, are also possible as timing elements.



  The proposed acceleration control is suitable for electric traction vehicles in which the traction motor and the switching mechanisms or switching means necessary for supplying power to the traction motor are influenced. The control is also suitable for diesel-hydraulic or diesel-electric traction vehicles in which the fuel supply or similar elements can influence the power output of the diesel engine. In such vehicles, the element designated in the description with the switchgear then corresponds, for.

   B. a device that increases or decreases the filling of the diesel engine. When braking, the electric traction motors in diesel-electric vehicles can work as a generator on load resistors. In the case of diesel hydraulic drives, a mechanical brake, which is also controlled by the switching mechanism mentioned, must cause or supplement the required delay.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Beschleunigungsabhängige Steuerung für Trieb fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass während des nichtstationären Zustandes der Geschwindigkeit des Fahrzeuges vom Beginn bis zum Ende der Beschleunigungs- bzw. PATENT CLAIM Acceleration-dependent control for traction vehicles, in particular rail vehicles, characterized in that during the non-stationary state the speed of the vehicle from the beginning to the end of the acceleration or Verzögerungsperiode jedem Zeitwert ein bestimmter Geschwindigkeits-Sollwert zugeordnet ist, der in Form einer elektrischen Grösse, abgebildet wird, die in einem Regelglied mit einer der Ist-Geschwindigkeit proportionalen Spannung verglichen wird, wobei während eines Beschleunigungsvorganges bei einer zu niedrigen Ist-Geschwindigkeit ein Stellglied für die Verstellung des Schaltwerkes im Sinne einer Erhöhung der Leistungsabgabe der Triebmotoren an die Achse Triebfahrzeuges und bei einer zu hohen Ist-Geschwin- digkeit das Stellglied für das Schaltwerk im Sinne einer Verminderung der Leistungsabgabe der Trieb- motoren an die Achsen des Triebfahrzeuges und während eines Bremsvorganges Delay period each time value is assigned a specific speed setpoint value, which is mapped in the form of an electrical variable that is compared in a control element with a voltage proportional to the actual speed, with an actuator for during an acceleration process if the actual speed is too low the adjustment of the switching mechanism in the sense of an increase in the power output of the drive motors to the axle of the traction vehicle and, if the actual speed is too high, the actuator for the switching mechanism in the sense of a reduction in the power output of the drive motors to the axles of the traction vehicle and during braking bei einer zu hohen Ist-Geschwindigkeit das Schaltwerk im Sinne einer höheren Leistungsaufnahme der Triebmotoren von den Achsen des Triebfahrzeuges und bei einer zu niedrigen Ist-Geschwindigkeit im Sinne einer nied rigeren Leistungsaufnahme der Triebmotoren von den Achsen des Triebfahrzeuges beeinflusst wird. UNTERANSRÜCHE 1. Beschleunigungsabhängige Steuerung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeitglied ein Synchronmotor, der mit einem induk tiven Geber gekuppelt ist, der eine der Auslenkung proportionale Spannung liefert, dient. z. if the actual speed is too high, the switching mechanism is influenced by the axles of the traction vehicle in the sense of higher power consumption of the traction motors and in the case of too low actual speed in the sense of a lower power consumption of the traction motors by the axles of the traction vehicle. SUBClaims 1. Acceleration-dependent control according to claim, characterized in that a synchronous motor, which is coupled to an inductive encoder, which supplies a voltage proportional to the deflection, is used as the timing element. z. Beschleunigungsabhängige Steuerung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nachbildung eine im unteren Teil geraden, im oberen Teil gekrümmten einem Geschwindigkeits-Sättigungs- wert zustrebenden Soll-Geschwindigkeits-Zeitkurve Funktionsbildner vorgesehen sind, die aus einer Kombination von Schwellwertbild'nern und Wider ständen bestehen. Acceleration-dependent control according to dependent claim 1, characterized in that a set-speed-time curve, which is straight in the lower part and curved in the upper part towards a speed saturation value, is provided, which consist of a combination of threshold value generators and resistors .
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