DE19507932C1 - Verfahren zum Bilden eines Ersatzwertes für eine laufbestimmende Eigenschaft von Wagen auf einer Rangieranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Rangiertechnik und be­ trifft ein Verfahren zum Bilden eines Ersatzwertes für eine laufbestimmende Eigenschaft von Wagen auf einer Rangieran­ lage, bei dem ausgehend von zumindest einem archivierten Langzeitmittelwert für die laufbestimmende Eigenschaft unter Auswertung von aus aktuellen Wagenläufen gewonnenen Meßwerten ein nachgeführter Langzeitmittelwert erzeugt wird. Auf Ran­ gier- oder Ablaufanlagen werden ursprüngliche Zugverbände beispielsweise gemäß einer Zerlegeliste aufgelöst und durch vorgabengemäßen Einlauf vereinzelter Wagen oder Wagengruppen in verschiedene Richtungsgleise zu neuen Wagengruppen oder Zügen zusammengestellt. Für einen automatisierten Betrieb kommt der Beherrschung des Laufverhaltens der frei ablaufen­ den Wagen und dem möglichst kuppelreifen Beilaufen mit zuläs­ siger Auflaufgeschwindigkeit besondere Bedeutung zu. Für eine optimale Einwirkung der Steuerungs- und Bremseinrichtungen der Rangieranlage müssen laufbestimmende Eigenschaften des jeweils ablaufenden Wagens oder der Wagengruppe möglichst realitätsnah prognostiziert werden.

Aus dem Aufsatz "Die Systemlösung GERA", K. Bochmann, Trans­ port- und Umschlagtechnik, Folge 53/1993 ist es bekannt, für eine derartige Prognose den jeweils ablaufenden Wagen zu identifizieren und sein Laufverhalten beispielsweise durch Messung der Geschwindigkeit und der Radlasten vorherzubestim­ men.

Eine besondere Problematik ergibt sich, wenn für den aktuel­ len Ablauf wagenindividuelle Meßwerte nicht zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann eine ablaufende Wagengruppe beim Überschreiten einer maximalen Gruppenlänge zwar in ihrer Zu­ sammensetzung noch identifiziert werden, jedoch können zur Laufeigenschaftenermittlung notwendige Messungen nicht mehr ausführbar sein. Zur Gewährleistung zufriedenstellender Ab­ laufergebnisse müssen in einem derartigen Fall Ersatzwerte bereitgestellt und entsprechend den jeweils aktuellen Umgebungsbedingungen nachgeführt (adaptiert) werden.

In diesem Zusammenhang ist aus dem genannten Aufsatz "Die Sy­ stemlösung GERA" ein Verfahren der eingangs genannten Art be­ kannt, das die Möglichkeit einer manuellen Anpassung an um­ weltabhängige Bedingungen und damit einer Nachführung archi­ vierter Langzeitmittelwerte bietet. Dazu ist eine Einstufung der aktuellen Meßwerte in eine von mehreren zur Auswahl ste­ henden Umgebungsbedingungen möglich, die bis auf weiteres auch für alle nachfolgend ablaufenden Wagen gilt. Dies erfor­ dert eine qualifizierte Einschätzung und Überwachung der Um­ gebungsbedingungen (beispielsweise bei einsetzendem Regen) durch eine Bedienperson. Zur Vermeidung systematischer Fehler bei späteren Abläufen bei nunmehr wieder ursprünglichen Umge­ bungsbedingungen (beispielsweise Abtrocknen der Gleise nach einem Regenschauer) müssen diese erkannt und gewissenhaft dem System eingegeben werden. Wie aus den nachgeführten Langzeit­ mittelwerten die Ersatzwerte gebildet werden, wird in dem genannten Aufsatz nicht näher beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung ei­ nes Verfahrens zum Bilden eines Ersatzwertes für eine laufbe­ stimmende Eigenschaft von Wagen auf einer Rangieranlage, das selbsttätig einen ungewollten langfristigen Einfluß kurzzei­ tig infolge veränderter Umgebungsbedingungen nachgeführter Langzeitmittelwerte vermeidet.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ersatzwert antei­ lig aus dem archivierten Langzeitmittelwert und dem nachge­ führten Langzeitmittelwert gebildet wird und daß der Anteil des nachgeführten Langzeitmittelwerts mit zunehmendem Alter der letzten Nachführung geringer bemessen wird. Ein wesentli­ cher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß infolge schlagartig, kurzzeitig veränderter Umgebungsbe­ dingungen erheblich von dem archivierten Langzeitmittelwert abweichende Meßwerte durch die in Abhängigkeit von dem Meß­ wertalter (Nachführungszeitpunkt) zunehmend geringer bemes­ sene Gewichtung nur eine vorübergehende starke Abweichung des nachgeführten von dem archivierten Langzeitmittelwert bewir­ ken. Da der Ersatzwert zumindest anteilig aus dem archivier­ ten Langzeitmittelwert gebildet wird, besteht auch bei kurz­ zeitig extrem fehlerhaften Meßwerten eine zuverlässige Rück­ führung zu "Normalwerten". Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet selbstregulierend, daß eine infolge kurzfristiger Umgebungsbedingungsänderungen notwendige Nachführung des Langzeitmittelwertes zu einem späteren Zeitpunkt eine unge­ wollte realitätsferne Bildung des Ersatzwertes zur Folgen haben kann. Dies ist insbesondere bei der Wiederaufnahme des Betriebs nach einer längeren Betriebspause vorteilhaft, wäh­ rend der sich die ursprünglichen Umgebungsbedingungen erheb­ lich verändert haben könnten.

Der nachgeführte Langzeitmittelwert kann grundsätzlich in be­ kannter Weise dadurch erzeugt werden, daß die aktuellen Meß­ werte im Verhältnis zur Anzahl der mittelwertbildenden Gesamtwerteanzahl in den archivierten oder gemäß früherer Meßwerte schon nachgeführten Langzeitmittelwert eingehen. Allerdings finden dabei die durch die Meßwerte repräsen­ tierten Änderungen nur einen vergleichsweise langsamen Nie­ derschlag in dem Langzeitmittelwert. Deshalb kann bevorzugt vorgesehen werden, daß die aktuellen Meßwerte mit einer stärkeren (als ihrem Verhältnis zur Gesamtwerteanzahl entsprechenden) Gewichtung in den nachgeführten Langzeit­ mittelwert eingehen. Dies kann beispielsweise dadurch er­ folgen, daß die Abweichung einer Anzahl aktueller Meßwerte von dem nachgeführten Langzeitmittelwert bestimmt und als Korrekturgröße dem Langzeitmittelwert zur Nachführung aufgeschlagen wird.

Die Bestimmung des Rollwiderstandes ist für sich bekannt und beispielsweise in der DE-OS 22 46 306 und der DE 42 14 541 A1 beschrieben. Erfahrungsgemäß sind laufbestimmende Eigen­ schaften von Wagen erheblich von der Temperatur abhängig. Es ist daher für sich beispielsweise aus der DE 42 14 541 A1 bekannt, für eine laufbestimmende Eigenschaft (z. B. für den Rollwiderstand eines Wagens) archivierte Langzeitmittelwerte oder Startwerte in Abhängigkeit von der Temperatur zu ermit­ teln. Diesbezüglich sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß Langzeitmittelwerte für unterschiedliche Temperaturen ermittelt und archiviert werden und daß zu Verfahrensbeginn der der herrschenden Temperatur entsprechende archivierte Langzeitmittelwert bereitgestellt wird.

Ein besonders praxisnahes Verhältnis der Anteile von archi­ viertem und nachgeführtem Langzeitmittelwert findet bei der Bildung eines Ersatzwertes nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren bevorzugt dadurch seinen Niederschlag, daß der Anteil des nachgeführten Langzeitmittelwerts während einer ersten Zeitdauer konstant und während einer anschließenden zweiten Zeitdauer bis auf Null abnehmend bemessen wird, wobei der Anteil des archivierten Langzeitmittelwertes entsprechend zunehmend bemessen wird. Bevorzugt wird der Anteil der Lang­ zeitmittelwerte entsprechend der aktuellen Temperatur bereit­ gestellt.

Eine besonders bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Aktualisieren von Ersatzwerten für die Rollwiderstandskraft (FACHS) einer rollenden Achse. Die Roll­ widerstandskraft ist nämlich weitestgehend beladungsunabhän­ gig und daher wagenspezifisch charakteristisch. Unter der Rollwiderstandskraft ist das Produkt des Rollwiderstandes (wr) mit dem auf die Anzahl (n) der Achsen pro Wagen oder Wa­ gengruppe normierten Gesamtgewicht (Gges) gemäß der Gleichung

zu verstehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Ablaufanlage,

Fig. 2 wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 die Bildung von Ersatzwerten.

Nach Fig. 1 umfaßt eine bei der Temperatur T1 betriebene Rangieranlage 1 einen Ablaufberg 2 und einen talwärts gerich­ teten Ablaufbereich 3, der in Richtungsgleise RG1, RG2, RG3 und RG4 verzweigt. Ein Zug oder eine Wagengruppe 10 wird von einer Abdrücklokomotive 11 derart bergaufwärts geschoben, daß eine Vielzahl einzelner Wagen Wi (explizit sind Wagen W1, W2, W17, W18, W19 und W20 gezeigt) oder Wagengruppen sukzes­ sive in den freien Ablauf gelangt. In der in Fig. 1 gezeig­ ten Situation befindet sich der Wagen W1 in freiem Ablauf im Talbereich 3 und durchläuft eine Erkennungszone EKZ, in der beispielsweise die Achskonfiguration (Anzahl, Anordnung, Ver­ teilung der Achsen) bestimmt und die Laufzeiten der Wagenach­ sen in einer Meßstrecke gemessen werden. Aus den Laufzeiten der Wagenachsen ist gemäß der DE 42 14 541 A1 oder dem Auf­ satz "Neues Verfahren zur Laufwiderstandsermittlung in belie­ bigen Profilen", SIGNAL + DRAHT, 86 (1994)4, Seiten 123 ff., der Rollwiderstand und durch Gewichtsmessung daraus gemäß Gleichung (1) die Rollwiderstandskraft einer rollenden Achse FACHS bestimmbar. Diese Laufeigenschaft jedes Wagens Wi ist durch einen Meßwert MWi repräsentiert. Die Meßwerte MWi die­ nen in bekannter Weise zur Steuerung einer in Ablaufrichtung nachfolgenden Talbremse TB, die eine vorgegebene Auslaufge­ schwindigkeit je nach vorgesehenem Richtungsgleis zuläßt.

Richtungsgleisbremsen RB1 bis RB4 werden gemäß den Meßwerten MWi gesteuert, um bei möglichst hoher Gleisfüllung ein kuppelreifes Beilaufen zu erreichen.

Die dem ablaufenden Wagen Wi zugeordneten Meßwerte MWi werden gemäß Fig. 2 in einen FIFO-Speicher SP mit 20 Speicherzellen seriell eingeschrieben, so daß jeweils die letzten 20 Meßwer­ te MW1 bis MW20 in dem Speicher SP vorhanden sind. Bei Ver­ fahrensbeginn z. B. bei Inbetriebnahme der Rangieranlage wer­ den archivierte Langzeitmittelwerte ALM1 bis ALM3 herangezo­ gen. Diese sind vorab (OFF-Line) für unterschiedliche Tem­ peraturen T1, T2, T3 klassenindividuell ermittelt und gespei­ chert worden. Im vorliegenden Beispiel wird der archivierte Langzeitmittelwert ALM1 herangezogen (Pfeil PO), da auf der Rangieranlage die Temperatur T1 (Fig. 1) herrscht. Die Langzeitmittelwerte ALM1 bis ALM3 dienen zur Bildung von Er­ satzwerten EW und werden nun unter Berücksichtigung der ak­ tuellen Abläufe bzw. deren Meßwerte MWi nachgeführt. Um deren Alter bei der nachfolgend näher erläuterten Nachführung (Adaptation) der nachgeführen Langzeitmittelwerte NLM1 bis NLM3 zu berücksichtigen, wird jeder Meßwert MWi mit einem Zeitstempel versehen, der die Zeit ti der Meßwertaufnahme angibt.

Zur kurzfristigen Nachführung des Langzeitmittelwerts NLM1 werden die 20 letzten Meßwerte MW20 bis MW1 mit dem nachge­ führten - bei Verfahrensbeginn also z. B. mit dem archivierten Langzeitmittelwert ALM1 oder einem bisher nachgeführten Lang­ zeitmittelwert NLM1 - verglichen. Entsprechend nachgeführte Langzeitmittelwerte für die Temperaturen T2, T3 sind mit NLM2, NLM3 bezeichnet. Die Bereitstellung des im vorliegenden Fall benötigten Langzeitmittelwerts NLM1 ist in Fig. 2 durch den Pfeil P1 symbolisiert. Zur Erkennung von extremen Meßwertausreißern kann jede dabei ermittelte Abweichung Δ1 bis Δ20 (allgemein Δi) in einem ersten Vergleich VGL1 dar­ aufhin überprüft werden, ob sie innerhalb eines Toleranzbe­ reichs liegt. Dazu wird jeweils der Betrag der Abweichung Δi in bezug auf einen ersten Schwellwert S1 bestimmt. Ist der Betrag kleiner (N) als der Schwellwert S1, wird die jeweilige Abweichung Δi bei einer nachfolgenden Mittelwertbildung MWB berücksichtigt. In dem vorliegenden Beispiel sei nur der Be­ trag der Abweichung Δ17 größer als der Schwellwert S1, so daß nur die Abweichung Δ17 als Meßwertausreißer unberücksichtigt bleibt. Aus den übrigen Abweichungen Δ1 bis Δ16 und Δ18 bis Δ20 wird gemäß der Gleichung

der Mittelwert der Abweichungen (Abweichungsmittelwert) AWM gebildet. Wegen der Nichtberücksichtigung der Abweichung Δ17 beträgt n = 19.

Der Abweichungsmittelwert AWM kann dem bisherigen nachgeführ­ ten Langzeitmittelwert NLM1 mit einem Gewichtungsfaktor α aufgeschlagen werden, der den kurzfristigen Einfluß der Meß­ wertabweichungen einstellbar macht. Durch die unmittelbare Aufschaltung des Abweichungsmittelwertes AWM ist eine sprung­ hafte und sofortige Nachführung (Adaptation) des nachgeführ­ ten Langzeitmittelwertes NLM1 erreicht. Alternativ kann beim Einschreiben eines neuen Meßwertes MW21 aufgrund eines Ab­ laufs eines weiteren nicht dargestellten Wagens der älteste Meßwert MW1 aus dem Speicher SP ausgelesen und wie durch den mit P2 bezeichneten Pfeil angedeutet zur Nachführung dem Langzeitmittelwert NLM1 zugeschlagen werden. Der Meßwert MW1 ginge dabei entsprechend seiner Wichtung, die sich aus der Gesamtzahl der berücksichtigten Werte bei der klassischen Langzeitmittelwertbildung ergibt, in den nachgeführten Lang­ zeitmittelwert ein. Entsprechend würde der Meßwert MW2 usw. in den nachgeführten Langzeitmittelwert eingehen, wenn wei­ tere neue Meßwerte in den Speicher SP eingeschrieben werden würden. Der Meßwert MW1, MW2 usw. kann vorzugsweise auch gänzlich ohne Einfluß bleiben, wenn anhand seines Zeitstem­ pels t1, t2 die Überschreitung eines höchstzulässigen Alters von z. B. 12 Stunden erkannt wird.

Sofern Meßwerte des aktuellen Ablaufs z. B. infolge eines Meßwertausfalls oder nicht individuell meßbarer (zu langer) Wagengruppen nicht zur Verfügung stehen und damit nicht zur Steuerung der rangiertechnischen Anlage genutzt werden kön­ nen, wird unter Zugrundelegung des nachgeführten Langzeitmit­ telwerts NLM1 und des archivierten Langzeitmittelwerts ALMI ein Ersatzwert EW gebildet. Um das Alter des nachgeführten Langzeitmittelwertes NLM1 zu berücksichtigen, wird auch die­ ser mit einen Zeitstempel versehen, der den Zeitpunkt t20 der letzten Nachführung (Adaptation) AD bzw. des letzten berück­ sichtigten Meßwertes MW20 wiedergibt. Wie in Fig. 2 angedeu­ tet und in Fig. 3 explizit dargestellt, wird der Ersatzwert EW anteilig aus dem archivierten Langzeitmittelwert ALM1 und dem nachgeführten Langzeitmittelwert NLM1 gebildet.

In einem ersten Beispiel gemäß Fig. 3 soll für einen aktuel­ len Ablauf eines Wagens mangels realer Meßwerte ein Ersatz­ wert EW gebildet werden. Es sei angenommen, daß der Wagen zu einem Zeitpunkt t abläuft, der genau eine Stunde (ta = 1h) nach dem Zeitpunkt t20 liegt, zu dem der letzte Meßwert MW20 aufgenommen wurde. Der Anteil AN des nachgeführten Langzeit­ mittelwertes NLM1 wird gemäß Fig. 3 in einem ersten Zeitraum von 3 Stunden konstant bemessen und beträgt 60%. Demgemäß wird der Ersatzwert EW zu 60% aus dem nachgeführten Lang­ zeitmittelwert NLM1 und zu 40% aus dem archivierten Lang­ zeitmittelwert ALM1 gebildet. In einem weiteren Beispiel läuft ein Wagen zu einem späteren Zeitpunkt tb = 6h nach dem Zeitpunkt t20 ab; der Anteil AN nimmt in dem Zeitraum von 3 bis 12 Stunden linear von 60% auf 0% ab. In dem zweiten Beispiel wird der Anteil AN daher zu 40% bemessen. Der zweite Ersatzwert EW′ ist somit nur noch zu 40% von dem nachgeführten Langzeitmittelwert NLM1 und zu 60% von dem archivierten Langzeitmittelwert ALM1 bestimmt.

Aufgrund der in Fig. 3 nur beispielhaft grafisch dargestell­ ten Abnahme des Anteils AN des nachgeführten Langzeitmittel­ wert es in Abhängigkeit seines Alters bei der Bildung des Er­ satzwertes dominiert insbesondere nach einer längeren Be­ triebspause wieder der vorab im OFF-Line-Betrieb ermittelte und empirisch gestützte archivierte Langzeitmittelwert. Da­ durch wird vorteilhafterweise vermieden, daß das Verfahren bei zwischenzeitlicher Änderung der Umgebungsbedingungen zum anderen - als dem zuvor durch die Meßwerte MWi repräsentier­ ten - Extrem (z. B. Trockenheit nach starkem Regen) zumindest zunächst unzulässig stark von der Realität abweichende Er­ satzwerte bildet.

Claims (4)

1. Verfahren zum Bilden eines Ersatzwertes (EW) für eine laufbestimmende Eigenschaft (FACHS) von Wagen (Wi) auf einer Rangieranlage (1)

• - bei dem ausgehend von zumindest einem archivierten Lang­ zeitmittelwert (ALM1) für die laufbestimmende Eigenschaft (FACHS) unter Auswertung von aus aktuellen Wagenläufen gewon­ nenen Meßwerten (MWi) ein nachgeführter Langzeitmittelwert (NLM1) erzeugt wird,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - der Ersatzwert (EW) anteilig aus dem archivierten Langzeit­ mittelwert (ALM1) und dem nachgeführten Langzeitmittelwert (NLM1) gebildet wird und daß
• - der Anteil des nachgeführten Langzeitmittelwerts (NLM1) mit zunehmendem Alter der letzten Nachführung geringer bemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Langzeitmittelwerte (ALM1 bis ALM3) für unterschiedliche Tem­ peraturen (T1 bis T3) ermittelt und archiviert werden und daß zu Verfahrensbeginn der der herrschenden Temperatur (T1) ent­ sprechende archivierte Langzeitmittelwert (ALM1) bereitge­ stellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil (AN) des nachgeführten Langzeitmittelwerts (NLM1) während einer ersten Zeitdauer konstant und während einer an­ schließenden zweiten Zeitdauer bis auf Null abnehmend bemes­ sen wird, wobei der Anteil (AN) des archivierten Langzeit­ mittelwertes (ALM1) entsprechend zunehmend bemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil (AN) der archivierten Langzeitmittelwerte (ALM1 bis ALM3) entsprechend der aktuellen Temperatur (T1) bereit­ gestellt wird.