DE1046089B

DE1046089B - Automatic control for electric traction vehicles under the influence of an acceleration monitor

Info

Publication number: DE1046089B
Application number: DEB45530A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Hoppe
Original assignee: BERLINER VERKEHRS BETR E BVG
Current assignee: BERLINER VERKEHRS BETR E BVG
Priority date: 1957-08-01
Filing date: 1957-08-01
Publication date: 1958-12-11

Description

Selbsttätige, unter dem Einfluß eines Beschleunigungswächters stehende Steuerung für elektrische Triebfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Steuerung, die den Erfordernissen der neuzeitlichen Fahrtechnik angepaßt ist.Automatic ones under the influence of an acceleration monitor Control for electric locomotives The invention relates to a control, which is adapted to the requirements of modern driving technology.

Die bisher verwendeten Einrichtungen beruhen ausschließlich darauf, durch Stromwächter die maximalen Grenzen von Anfahr- und Bremsstrom zu überwachen. Indessen haben die technischen Fortschritte im Wagenbau, insbesondere die Bestrebungen nach Gewichtsverminderung, den Anteil der Nutzlast an der Gesamtlast immer größer werden lassen. Diese Tatsache ergibt für die Steuerung mittels Überwachung des maximalen Anfahr- und Bremsstromes eine je nach Last veränderliche Anfahrbeschleunigung und Bremsverzögerung; sie zwingt im Hinblick auf die Adhäsion dazu, die Grenzwerte, die der Stromwächter überwachen soll, für das leere Fahrzeug einzustellen. Naturgemäß verringern sich dadurch im besetzten Zustand die Beschleunigungs- und Verzögerungswerte im Verhältnis der jeweiligen Massen. Da der Anteil der Besetzung an der Gesamtlast gegenüber den früheren Verhältnissen wesentlich größer geworden ist, tritt dieser Nachteil stärker in Erscheinung. Schaltungen, bei denen die Stromwächter lastabhängig beeinflußt werden, haben bisher zu keinen befriedigenden Ergebnissen geführt.The facilities used so far are based exclusively on to monitor the maximum limits of the starting and braking current by means of current monitors. Meanwhile, the technical advances in wagon construction, especially the aspirations after weight reduction, the share of the payload in the total load increases be let. This fact results in the control by means of monitoring the maximum Starting and braking current, a starting acceleration that can be changed depending on the load and Braking deceleration; with regard to adhesion, it forces the limit values, that the current monitor is to monitor for the empty vehicle. Naturally this reduces the acceleration and deceleration values in the occupied state in relation to the respective masses. As the proportion of the occupation in the total load has become much larger compared to the previous conditions, this occurs Disadvantage more pronounced. Circuits in which the current monitor is load-dependent are influenced, have so far not led to satisfactory results.

Der Nachteil der verringerten Anfahrbeschleunigung bei besetztem Zug bedingt eine Zunahme des Energieverbrauches, bezogen auf gleiche Reisegeschwindigkeit. Hinzu kommt noch ein zweiter wesentlicher Nachteil, der den durch Stromwächter gesteuerten Schaltungen anhaftet. Bei dem großen Streubereich der Adhäsion zwischen Rad und Schiene läßt es sich mitunter nicht vermeiden, daß die Motoren beim Anfahren zum Schleudern neigen, beim elektrischen Bremsen dagegen an die Blockierungsgrenze herankommen. Die Steuerungen mittels Stromwächter nehmen auf diesen Zustand nicht nur keine Rücksicht, sondern bewirken ihrer Natur nach erst recht ein Weiterschalten des Schaltwerkes. Damit begünstigen sie die unerwünschte Adhäsionsüberschreitung.The disadvantage of the reduced acceleration when the train is occupied causes an increase in energy consumption, based on the same travel speed. There is also a second major disadvantage, that of the current monitor controlled Clinging to circuits. Given the large range of adhesion between the wheel and Sometimes it is unavoidable that the motors run when starting the rail There is a tendency to skid, but when braking electrically, they approach the blocking limit. The controls by means of current monitors not only take no account of this state, rather, by their very nature, they actually cause the switching mechanism to switch further. In this way, they favor the undesired excess of adhesion.

Die Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile, indem sie vorschlägt, den Antrieb des Schaltwerkes nicht, wie bisher, von dem maximalen Strom, sondern von einem in m/82 eingestellten und zu überwachenden mittleren Wert der Anfahrbeschleunigung und Bremsverzögerung abhängig zu machen.The invention avoids the disadvantages outlined by proposing the drive of the switchgear not, as before, from the maximum current, but from a mean value of the starting acceleration set and monitored in m / 82 and to make braking deceleration dependent.

Es ist bereits früher vorgeschlagen worden, zum Zwecke des Achsentlastungsausgleichs die Drehmomente der Motoren von der Beschleunigung abhängig zu machen. Andere Vorschläge sehen die Anordnung eines auf die Beschleunigung reagierenden Meßgerätes vor, das seinerseits die Leistung der Motoren beeinflußt. Hierbei ist das zur Steuerung dienende Meßgerät ein Pendel, dessen Masse entweder durch feste Körper oder durch eine Flüssigkeit gebildet wird. Diese vorgeschlagenen Einrichtungen beruhen auf der Messung der momentanen Beschleunigung, wie dies in der Natur eines Massependels liegt. Infolgedessen sprechen sie auf jede kurzzeitige Schwankung der Beschleunigungskräfte an, wie sie beispielsweise durch die Zugkraftsprünge der Steuerung eintritt. Dadurch sind trotz Dämpfung unerwünschte Impulse bedingt.It has been proposed earlier for the purpose of axle relief compensation to make the torques of the motors dependent on the acceleration. Other suggestions provide for the arrangement of a measuring device which reacts to the acceleration in turn affects the performance of the engines. Here is the one used for control Measuring device a pendulum, the mass of which is measured either by solid bodies or by a liquid is formed. These proposed devices are based on the measurement of the instantaneous Acceleration, as is the nature of a mass pendulum. As a result speak they respond to any short-term fluctuations in the acceleration forces, such as those for example occurs through the pulling force jumps of the control. This is undesirable despite attenuation Impulse conditional.

Demgegenüber sieht die erfindungsgemäße Anordnung eine selbsttätige, unter dem Einfluß eines Beschleunigungswächters stehende Steuerung für elektrische Triebfahrzeuge vor, deren Merkmale darauf beruhen, daß der Wächter die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit und gleichzeitig die vom Beschleunigungs- oder Verzögerungsbeginn maßgebliche Zeit in elektrische Größen umwandelt, dieselben dividiert und durch den so. gebildeten Quotienten den Antrieb für das Durchschalten der Anfahr- und Bremswiderstände beeinflußt.In contrast, the arrangement according to the invention provides an automatic, under the influence of an acceleration monitor for electrical control Locomotives, the characteristics of which are based on the fact that the guard has the respective Vehicle speed and at the same time that of the start of acceleration or deceleration converts decisive time into electrical quantities, divides the same and by the so. formed quotients the drive for switching through the start-up and Braking resistors influenced.

Dieser Wächter beeinflußt somit die Steuerung auf Grund der von ihm gebildeten mittleren Beschleunigungs- oder Verzögerungswerte, bezogen auf die Zeit, während der die Widerstände durchgeschaltet werden, im Gegensatz zu den momentanen, d. h. den in jedem Augenblick wirksamen Beschleunigungswerten der bisher vorgeschlagenen Einrichtungen.This guard influences the control based on the from him average acceleration or deceleration values based on the time, during which the resistors are switched through, in contrast to the momentary, d. H. the acceleration values that are effective at any moment and those proposed so far Facilities.

Ein Ausführungsbeispiel, das den, Gedanken der Erfindung zweckmäßig verwirklicht, it in Abb. 1 dargestellt. Hier wird von einem auf der Triebachse sitzenden Tourendynamo 1 über ein Drehspulmeßwerk 2 ein am Potentiometer 3 schleifender Abgriff betätigt: Seine Bewegung ist unterhalb der Adhäsionsgrenze der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, oberhalb derselben der Umfangsgeschwindigkeit der Achse proportional. Gleichzeitig wird von einem kleinen Motor 8 mit konstanter Geschwindigkeit ein Abgriff an dem Potentiometer 4 entlangbewegt, dessen wirksame Widerstandsgröße der Zeit direkt proportional ist.An embodiment that expediently the idea of the invention realized, it is shown in Fig. 1. Here is from someone sitting on the drive axis Touring dynamo 1 via a moving-coil measuring mechanism 2, a tap that slides on the potentiometer 3 actuated: its movement is below the adhesion limit of the speed of the Vehicle, above the same proportional to the peripheral speed of the axle. At the same time, a tap is made by a small motor 8 at constant speed to the Potentiometer 4 moved along, its effective resistance value is directly proportional to time.

Beide Potentiometer sind in einer vom Batteriestrom gespeisten Brücke zusammengeschaltet, die außerdem einen für die Beschleunigungsgrenze einstellbaren Widerstand 5 und einen konstanten Widerstand 6 besitzt. In ihrem Diagonalzweig ist ein polarisiertes Relais 7 angeordnet, das im Gleichgewichtszustand der Brücke die Nullage einnimmt. Dies ist dann der Fall, wenn die bekannte Proportion der Brückenwiderstände 3 :4= 5 :6 besteht. Wird sich also die Geschwindigkeit im gleichen Maße ändern wie die Zeit und somit die Beschleunigung d konstant bleiben, dann wird auch das Verhältnis der jeweiligen Widerstandsgrößen 3 und 4 gleichbleiben. Demzufolge ist Relais 7 stromlos und hält sich in der Nullage. Bewegt sich dagegen der Abgriff am Geschwindigkeitspotentiometer 3 langsamer als der Zeitabgriff 4, so daß das jeweilige Verhältnis 3 : 4 kleiner ist als das durch die Einstellung am Potentiometer 5 gegebene Verhältnis 5 : 6, dann ist die Brücke verstimmt. Relais 7 zieht an und schließt Kontakt 12, Motor 9 ist eingeschaltet und dreht Schaltwerk 10. Dieser Zustand hält an, solange das Widerstandsverhältnis von 3 : 4 unterhalb desjenigen von 5 : 6 bleibt. Durch den Justierwiderstand11 wird die Durchschaltgeschwindigkeit angepaßt.Both potentiometers are in a bridge powered by battery power interconnected, which also has one adjustable for the acceleration limit Resistance 5 and a constant resistance 6 has. In their diagonal branch is a polarized relay 7 arranged, which in the equilibrium state of the bridge Assumes zero position. This is the case when the known proportion of the bridge resistances 3: 4 = 5: 6 exists. So will the speed change to the same extent as the time and thus the acceleration d remain constant, then the ratio will also of the respective resistance sizes 3 and 4 remain the same. So relay is 7 de-energized and remains in the zero position. If, on the other hand, the tap on the speed potentiometer moves 3 slower than time tap 4, so that the respective ratio 3: 4 is smaller is than the ratio 5: 6 given by the setting on potentiometer 5, then the bridge is out of tune. Relay 7 picks up and closes contact 12, motor 9 is switched on and turns the rear derailleur 10. This state lasts as long as the Resistance ratio of 3: 4 remains below that of 5: 6. Through the Adjusting resistor11 is adapted to the switching speed.

Wird die Adhäsionsgrenze überschritten, so erhöht sich plötzlich die Umfangsgeschwindigkeit des auf der schleudernden Treibachse sitzenden Tourendynamos. Der Widerstandsquotient 3:4 steigt rasch um ein Vielfaches des eingestellten Sollwertes, Relais 7 schaltet ab und setzt das Schaltwerk 10 still.If the adhesion limit is exceeded, the suddenly increases Circumferential speed of the touring dynamo sitting on the skidding driving axle. The resistance quotient 3: 4 increases rapidly by a multiple of the setpoint value, Relay 7 switches off and stops the switching mechanism 10.

Wie die Einrichtung beim Bremsen ihre Funktionen erfüllt, zeigt ein Beispiel gemäß Abb. 2. Um bei plötzlicher Geschwindigkeitsabnahme, die infolge starken Schlupfes oder gar Blockierens bei der Adhäsionsüberschreitung eintritt, einen steigenden Quotienten für die Verzögerung bzw. ein größer werdendes Verhältnis von 3 : 4 zu erhalten, werden in der Bremsschaltung die Zuleitungen der Potentiometer 3 und 4 vertauscht. Des weiteren ist beispielsweise vorgesehen, die Abgriffe der Potentiometer 3 und 4 bei Bremsbeginn stets auf gleichen Ausgangspunkt zu halten. Zur Erzielung einer hohen Verzögerung wird es nämlich zweckmäßig sein, einen Wert am Potentiometer 5 einzustellen, der an der Adhäsionsgrenze, also über 1 m/s2 liegt. Da bei gleichem Ausgangspunkt der Abgriffe von 3 und 4 das Verhältnis zunächst niemals größer als Eins ist, ist eine Brückenverstimmung und damit eine Bewegung des Schaltwerkmotors gewährleistet. Die Voraussetzung gleicher Ausgangspunkte wird dadurch erfüllt, daß das gleiche oder ein zweites Drehspulsystem 2 von Beendigung der Anfahrt bis zum Bremsbeginn die Bewegung von Abgriff 4 geschwindigkeitsabhängig übernimmt. Ist die Steuerung auf Bremsen umgeschaltet, dann wird der Abgriff von 4 über die elektromagnetische Kupplung 18 vom Motor 8 zeitabhängig weiterbewegt. Im übrigen ist die Funktion der Überwachung hinsichtlich von Adhäsionsüberschreitung beim Bremsen, die sich nunmehr auf eine plötzliche Abnahme der Umfangsgeschwindigkeit an der Achse auswirkt, die gleiche wie bei der Anfahrt.A shows how the device fulfills its functions when braking Example according to Fig. 2. To deal with a sudden decrease in speed resulting from strong Slippage or even blocking occurs when the adhesion is exceeded, an increasing one Quotient for the delay or an increasing ratio of 3: 4 to received, the leads of potentiometers 3 and 4 in the brake circuit reversed. Provision is also made, for example, for the potentiometer taps 3 and 4 must always be kept at the same starting point when braking. To achieve a high delay, it will be useful to set a value on the potentiometer 5, which is at the adhesion limit, i.e. above 1 m / s2. Since the same Starting point of the taps from 3 and 4 the ratio initially never greater than One is, is a bridge misalignment and thus a movement of the derailleur motor guaranteed. The assumption of equal starting points is fulfilled by the fact that the same or a second moving coil system 2 from completion of the approach to Start of braking takes over the movement of tap 4 depending on the speed. Is the Control switched to braking, then the tap of 4 is via the electromagnetic Clutch 18 is moved further by the motor 8 as a function of time. Incidentally, the function is the Monitoring of excess adhesion when braking, which is now affects a sudden decrease in the peripheral speed on the axis, which same as for the approach.

Eine besonders vorteilhafte Steuerung ist mit der weiteren Ausgestaltung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens verbunden. Sie bewirkt eine gesteigerte Ausnutzung der Adhäsionsverhältnisse, indem das Schaltwerk während des normalen Anfuhr- und Bremsvorganges ständig läuft. Durch eine kontinuierliche Regelung der Drehzahl des Antriebsmotors wird diese um so geringer, je mehr die Beschleunigung oder Verzögerung der Adhäsionsgrenze zustrebt.A particularly advantageous control is with the further embodiment connected to the basic idea of the invention. It causes an increased Exploitation of the adhesion conditions by the rear derailleur during normal The start-up and braking process is constantly running. Continuous regulation of the The speed of the drive motor is the lower, the more the acceleration or a delay in the adhesion limit.

Ein Beispiel hierfür zeigt Abb. 3. Grundsätzlich ist die Messung der Beschleunigung bzw. Verzögerung in der Brücke beibehalten. Indessen ist letztere als sich selbst abstimmende Brücke so, geschaltet, daß der Nachstellmotor 11 jede Verstimmung, d. h. jede Ungleichheit der Widerstandsproportion 3 : 4 = 5 : 6 in bekannter Weise kompensiert. Solange nämlich die vorgenannte Gleichung nicht erfüllt ist, fließt ein Ausgleichstrom über den Diagonalzweig der Brücke, der das polarisierte Relais 7 ansprechen läßt. Je nach Richtung des durch 7 fließenden Stromes erhält Motor 11 über die Kontaktte 12 oder 13 Spannung und stellt Widerstand 5 so lange nach, bis Proportionalität der vorgenannten Brückenwiderstände besteht. Ist dies der Fall, wird der Ausgleichsstrom über Relais 7 Null, es fällt ab; Motor 11 bleibt stehen. Je größer die Beschleunigung v : t und damit 3:4 wird, um so größer wird auch der Nachstellwiderstand 5.An example of this is shown in Fig. 3. Basically, the measurement is the Maintain acceleration or deceleration in the bridge. Meanwhile, the latter is as a self-tuning bridge so switched that the adjusting motor 11 each Upset, d. H. any inequality in resistance proportion 3: 4 = 5: 6 in compensated in a known manner. As long as the aforementioned equation is not met is, an equalizing current flows across the diagonal branch of the bridge, which polarized the Relay 7 can respond. Depending on the direction of the current flowing through 7 Motor 11 via the contacts 12 or 13 voltage and sets resistor 5 for so long until there is proportionality of the aforementioned bridge resistances. Is this the case, the equalizing current via relay 7 is zero, it drops; Motor 11 remains stand. The greater the acceleration v: t and thus 3: 4, the greater it becomes also the adjustment resistor 5.

Gleichzeitig wird mit zunehmender Beschleunigung der Widerstand 16 derart beeinflußt, daß beispielsweise der Strom von Feld 15 vergrößert und damit durch Verstärkung der Erregung Motor 9 Schaltwerk 10 langsamer dreht. Bei Überschreitung der Adhäsion wird die Fahrzeugbeschleunigung zwar kleiner, die Drehbeschleunigung der Achse, auf der der Geber 8 sitzt, dagegen plötzlich sehr groß, demgemäß auch das Verhältnis 3:4 bzw. 5:6. Dies hat beispielsweise eine so starke Übererregung von Schaltwerksmotor 9 zur Folge, daß er sich kaum noch dreht oder je nach Schaltung stillsteht. Eine geeignete Dimensionierung des konstanten Brückenwiderstandes 6 ermöglicht ebenso, den Regelbereich des veränderlichen Kompensationswiderstandes 5 anzupassen, wie die richtige Wahl des Feldvorwiderstandes 16 die zweckmäßigste Drehzahl des Schaltwerkmotors einzustellen gestattet.At the same time, the resistance becomes 16 with increasing acceleration influenced in such a way that, for example, the current of field 15 is increased and thus by increasing the excitation motor 9 switching mechanism 10 rotates more slowly. When exceeded the adhesion, the vehicle acceleration becomes smaller, the rotational acceleration the axis on which the encoder 8 sits, on the other hand, suddenly becomes very large, accordingly also the ratio 3: 4 or 5: 6. This has such a strong overexcitation, for example of derailleur motor 9 means that it barely turns or depending on the circuit stands still. Appropriate dimensioning of the constant bridge resistance 6 also enables the control range of the variable compensation resistor 5 adapt how the correct choice of the field resistor 16 is the most appropriate The speed of the rear derailleur motor can be adjusted.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Automatic, under the influence of an acceleration monitor stationary control for electric traction vehicles, characterized in that the Monitor the respective vehicle speed and at the same time the acceleration or the beginning of the delay converts the relevant time into electrical quantities, the same divided and by the thus formed quotient the drive for switching through which influences the supply or braking resistances.

2. Automatic, acceleration-dependent Control according to Claim 1, characterized in that the quotient of the speed and time-measuring watchdog continuously regulates the speed of the control drive.

3. Automatic, acceleration-dependent control according to claim 2, characterized in that that the guard who measures the quotient of speed and time in a self-adjusting Bridge circuit allows the switching mechanism to switch through the resistors the slower, the closer the friction limit is reached. Considered publications: German Patent Nos. 239 324, 691413, 724108, 225 719; Austrian patent specification No. 128 196.