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Verfahren zur Regelung auf eine Zielgeschwindigkeit
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung auf eine
Zielgeschwindigkeit gleisgebundener Triebfahrzeuge über nichtelektrische Bremseinrichtungen,
die größere Zeitkonstanten für Aufbau und Lösen der Bremse aufweisen, insbesondere
für lokomotivbespannte Züge mit Druckluftbremse.
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Bei Zügen mit Bremsen, die hohe Zeitkonstanten sowohl für den Aufbau
wie für das Lösen der Bremse aufweisen (Aufbauzeit z.B.
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30 bis 45 s; Bremslösezeit ca. das 1,5 bis 1,8fache) ist es wesentlich,
bei Sollwertwechseln der Geschwindigkeit zu niederen Geschwindigkeiten nicht nur
die Bremse umgehend anzulegen, sondern auch und insbesondere so rechtzeitig wieder
aufzulösen, daß der Zug nicht unterbremst wird. Bisher war das bei
druckluftgebremsten
Zügen nur schwer zu erreichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die unterschiedlichen Einflüsse von
der Topographie der Strecke, den Beladungsverhältnissen des Zuges, der gerade vorliegenden
Momentangeschwindigkeit und der eingesetzten Bremskräfte weitgehend auszuschalten,
um auch bei langen Lösezeiten der Bremse ein zielpunktgenaues Erreichen einer Zielgeschwindigkeit
zu bewirken.
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Für ein Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe nach
der Erfindung dadurch gelöst, daß für jedes Bremsspiel der Geschwindigkeitsverlustv
des Fahrzeuges während des Bremsaufbaus ermittelt und zu einer vorzeitigen Bremsauflösung
durch entsprechende Erhöhung der vorgegebenen Zielsollwertgeschwindigkeit oder abfälschenden
Minderung der Fahrzeugistgeschwindigkeit herangezogen wird. Man geht dabei von der
Überlegung aus, daß bei angenommen gleichen Aufbau- und Lösezeiten der Bremse, die
sich einstellenden spezifischen Geschwindigkeitsdifferenzen jedes Bremse spiels
in etwa gleich sind und man aus der jeweiligen Bremsaufbauzeit die nötige Bremslösezeit
bzw. Geschwindigkeit, bei der diX Bremse aufzulösen ist, errechnen und berücksichtigen
kann. In spezieller Ausbildung des Verfahrens wird der Geschwindigkeitsverlwst sv
mit einem der höheren BremsauflösezeiËt
Dremsawfhauzeit zugeordneten Faktor multi-plizLert
sollwertgeschwindigkeit durch Addition oder die Fahrzeugistgeschwindigkeit durch
Subtraktion beeinflußt. Nach einem weiteren vorteilhaften Gedanken erfährt der Faktor
eine Erhöhungskorrektur, die abhängig vom erreichten Verzögerungsanstieg
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db) während der Bremsphase ist. In einer zweckmäßigen Andt ordnung zur Durchführung
des Verfahrens ist ein der Geschwindigkeit entsprechendes Eingangssignal über zwei
in Reihe geschaltete Differenzierglieder an den einen Eingang eines Multipliziergliedes
gelegt, das an seinem anderen Eingang von einem vom Bremsbefehl ausgelösten Zeitintegrator
beaufschlagt ist und der Ausgang des Multipliziergliedes speist sowohl ein Integrierglied
als auch einen invertierenden roportionalverstärker, deren beider Ausgänge in Summationsschaltung
an den Eingang eines den Soll-Istwertvergleich des Bremsregelkreises beeinflussenden
Proportionalverstärkers gelegt sind.
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An Hand einer Prinzipdarstellung und eines schematischen Ausführungsbeispiels
wird die Erfindung im Nachstehenden näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 - das Verzögerungsdiagramm einer Bremse über ein
Bremsspiel Fig. 2 - ein Blockschaltbild Kurve I in Fig. 1 zeigt den Verlauf eines
Bremsaufbaus an Hand der Zunahme der Bremskraft oder Verzögerung über der Zeit.
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Nach einem bei T0 gegebenen Bremsbefehl beginnt die Bremse verzögert
erst bei T1 einzusetzen. Die Erhöhung der Bremskraft pro Zeiteinheit nimmt zu, d.h.
der Kurvenverlauf wird allmählich steiler. Bei T2 hat er seine größte Steilheit
und nähert sich
dann abnehmend asymptotisch der maximalen Bremskraft
und größen Verzögerung bei T4. Eine solche Vollbremsung mit maximaler Bremskraft
tritt im Betrieb seltener auf als kurzes Anbremsen mit abgebrochenem Bremsaufbau
bei bestimmter Bremskraft, wie z.B. bei Langsamfahrstellen, Bahnhofseinfah*en usw.
In einem solchen Fall wird z.B. der Bremskraft- oder Verzögerungsverlauf bereits
im Punkt A abgebrochen (T3). Ein Lösen der Bremse erfolgt dann nach der Kurve II.
Die in waagerechte Streifenab . t bis zum Punkt A. aufgeteilte Fläche oberhalb der
Kurve I stellt
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tdt ein Maß für die während des Bremsaufbaus bereits verlorengehende
Geschwindigkeit av dar, ehe die Endverzögerung überhaupt erreicht ist. Auch beim
Lösen der Bremse geht bis zur Verzögerung Null noch Geschwindigkeit verloren. Die
schraffierte Fläche unterhalb der Kurve II gibt dieses A v wieder. Man geht davon
aus, daß dieses Av für ein Bremsspiel, d.h. für Aufbau und Lösen der Bremse jeweils
in etwa gleich ist und mißt bei jedem Bremsspiel das Av des Aufbaus. Der gespeicherte
Wert wird zur rechtzeitigen Bremsauflösung herangezogen, indem diesesAv der vorgegebenen
Sollgeschwindigkeit bei der Bremsregelung zuaddiert oder von der Istgeschwindigkeit
abgezogen wird. Da die Lösezeit einer Druckluftbremse das 1,5 bis 1,8fache der Aufbauzeit
entspricht, die Fläche und damit das während des Lösens zu berücksichtigende v sowie
etwas größer ist, wird zum Ausgleich ein fester Korrekturfaktor k für den Meßwert
eingeführt. Aus den Kurvenverläufen I und II ergeben sich weitere Flächenunterschiede,
und wo je nachdem, obvauf der Kurve I abgebrochen wird. Besonders
stark
sind diese Unterschiede bei Bremsauflösungen aus Bereichen, wo die Bremsaufbaukurve
I ihre größte Steilheit aufweist (z.B. um Punkt A). Eine von der Steilheit ät der
Bremsdt aufbaukurve I abhängige Zusatzkorrektur mindert diese Ungleichheit.
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Fig. 2 zeigt dazu in Blockbilddarstellung eine Schaltungsrealisierung.
Die am Eingang 1 eines als Differenzierglied 2 arbeitenden Operationsverstärkers
anstehende Istgeschwindigdv keit viSt wird zu - 7t = -b differenziert und anschließend
einer nochmaligen Differenzierung in einem zweiten Differenzierglied 3 unterworfen.
Das Ergebnis db (auch) wird l:f ein dt Multiplizierglied 4 gegeben und dort mit
der von einem Zeitintegrator 5 während der Dauer des Bremsbefehls des Bremsspiels
aufgelaufenen Zeit multipliziert. Der Bremsbefehl steht dabei beim Eingang 6 des
Zeitintegrators 5 an und löst diesen aus. Das am Ausgang des Mu-ltipliziergliedes
4 auftretende Produkt dt t t wird in einem weiteren Integrierglied 7 zut v integriert
und einem Proportionalverstärker 13 zugeführt. Dieser realisiert über das Widerstandsverhältnis
der Widerstände 11 und 10 den auf Grund der erhöhten Bremsauflösezeit zugeordneten
festen Erhöhungsfaktor k 1. Um, wie zu Fig. 1 Kurve II beschrieben, zu einer Kennlinienkorrektur
zu~kommen, die abdb hängig vom Verzögerungsanstieg ist, wird dt t t noch einem invertierenden
Proportionalverstärker 9 zugeftihrt. Dieser liefert über einen Anpassungswiderstand
12 ein additives Signal an den Proportionalverstärker 13. Das Verhältnis des Rückkopplungswiderstandes
11 und des Anpassungswiderstandes 12 bestimmt
den Einfluß des verstärkten
Korrektursignals auf den Festfaktor k. Bei Bremsauflösung aus der Maximalverzögerung
heraus ist diese Signal ohne Einfluß, da dann der Verzögerungsanstieg Null ist.
Das Signal am Ausgang 14 des P-Verstärkers 13 wird dem hier nicht näher gezeigten
Bremsregelkreis zugeführt und bewirkt eine vorzeitige Wegnahme des Bremsbefehls,
indem es entweder den Geschwindigkeitssollwert erhöht oder entsprechend den Fahrgeschwindigkeitssollwert
abfälschend vermindert. Beträgt beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit 60 km/h und
dasnv des Bremsaufbaus wurde mit 20 km/h gespeichert, und man will eine Zielgeschwindigkeit
von 30 km/h erreichen, dann sind bis zu einer Auflösung der Bremse nur noch 10 km/h
abzubremsen. Es kann durch die Erfindung bei einem Bremsbefehl rigoros jede Bremskraft
angesteuert werden, unabhängig welche Verzögerung letztlich auftritt. Das beim Aufbau
der Bremse gemessenes v stellt, sofern nicht unrealistische Strekkenverhältnisse
vorliegen, die rechtzeitige Auflösung der Bremse sicher.
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6 Seiten Beschreibung 4 Patentansprüche 1 Bl. Zeichnungen