DE2447577A1

DE2447577A1 - Schaltung zur verhinderung des gleitens

Info

Publication number: DE2447577A1
Application number: DE19742447577
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Eikermann; Paul Dipl Ing Wegener
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1974-10-05
Filing date: 1974-10-05
Publication date: 1976-04-08
Also published as: DE2447577B2; FR2286722A1; AT343232B; FR2286722B1; DE2447577C3; CH591969A5; ATA758175A

Description

MANNH El M BROWhTBOVER I

BBC

Mp.-Nr. 638/74 Mannheim, den 27. Sept. 1974

ZFE/P1-H/Bt

Schaltung zur Verhinderung des Gleitens

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Verhinderung des Gleitens oder Schleuderns von mehrmotorigen Triebfahrzeugen durch Vergleich der Jeweils an den Ankern der Antriebsmotoren anliegenden Spannung mittels eines Meßgliedes, wobei bei einer Abweichung der Spannungen voneinander eine Einwirkung auf die Steuereinrichtung der Antriebsmotoren vorgenommen wird. Eine solche Schaltung ist z.B. aus der DT-PS 598 643 bekannt.

Bei dieser bekannten Einrichtung sind die Antriebsmotoren elektrisch parallelgeschaltet und das Potential zwischen den Ankeranschlüssen wird überwacht. Das Auftreten einer Spannungsdifferenz an den beiden Anschlüssen ist ein Indiz für eine Differenz der Drehzahl des einen Motors gegenüber der des anderen, was bedeutet, daß die von dem einen Motor angetriebene Treibachse zum Gleiten gekommen ist. Durch ein von der Spannungsdifferenz gespeistes Relais wird eine Herabsetzung des Bremsmomentes eingeleitet, also verhindert, daß eine Herabsetzung des Widerstandswertes des Bremswiderstandes erfolgt, was eine Drehmomenterhöhung und damit eine Verstärkung des Gleitens hervorrufen würde, während auf diese Weise ein Fangen des gleitenden Treibradsatzes ermöglicht wird.

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Bei einer solchen Einrichtung liegt Jedoch das Meßglied (Relais] an der Motorspannung und es ist schwierig, das Meßglied so auszubilden, daß es sowohl einen hinreichen! geringen Ansprechwert aufweist als auch die Spule und das Kontaktsystem für die entsprechende Reihenspannung des Motorstromkreises isoliert ist, Außerdem liefert das Kontaktsystem eines solchen Meßgliedes entweder ein Null- oder L-Signal und damit keine Aussage über die Änderungsgeschwindigkeit des Schleuder- oder Gleitvorganges,

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der eine einwandfreie Potentialtrennung zwischen Erfassungs- und Auswertungseinrichtung gegeben ist und die Änderungsgeschwindigkeit des Gleitvorganges erfaßt ist, um bei einer Steuerung mit stufenlos regelbarer elektrodynamischer Bremse eine stufenlose Reduzierung der Bremskraft zu ermöglichen. Die gleiche Einrichtung soll auch ein Schleudern beim Anfahren verhindern.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Einrichtung erfindungsgemäß darin, daß an die Ankeranschlüsse der in Reihe geschalteten Antriebsmotoren zwei mit umgekehrtem Wickelsinn in Reihe geschaltete Wicklungen eines Dreiwicklungstransformators angeschlossen und als Primärwicklung auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind und daß an die Sekundärwicklung ein Schwellwert- und Betragsbildner und an diesen eine Integrierstufe angeschlossen ist, an deren Ausgang im Ruhezustand eine definierte maximale Spannung ansteht, welche bei einem an ihrem Eingang anstehenden Signal in Abhängigkeit von dessen Größe bis auf den Wert Null verkleinert wird, wobei die Steilheit des Ausgangssignales von der Amplitude und die Größe des Ausgangssignales von der Dauer des Eingangssignales abhängig ist, daß fernerhin an dem Ausgang der Integrierstufe einerseits ein Komparator und andererseits ein erster Eingang einer Brems-

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INSPECTED

ZFE/PI-H/Bt, Mp-.--Nr. 638/74
Patentanmeldung P 24 47 577.2

sollwertreduzierstufe angeschlossen ist, an deren zweiten Eingang ein Bremssöllwertgeber angeschlossen ist, wobei bei einer j Verringerung der Ausgangsspannung der Integrierstufe einerseits i am Ausgang des KomperatDrs ein binäres Signal ansteht, weiches
auf die Steuereinrichtung im Sinne einer Stillsetzung des
Schaltwerkantriebes wirkt, und andererseits das als Bremssollwert für die Steuereinrichtung dienende Ausgangssignal der Bremssollwertreduzierstufe kontinuierlich verkleinert wird und
nach Abklingen des Gleitvorganges mit Wiederansteigen der Aus- "i gangsspannung des Integriergerätes der Bremssollwert wieder auf . den eingestellten Viert angehoben wird. Durch die Zwischenschal-j tung des Dreiwicklungstransformators wird eine Potentialtrennung zwischen den eine hohe Spannung führenden Ankern der Antriebs- ! motoren und der mit niedriger Spannung arbeitenden Auswertee'.n- | richtung erreicht. Die Schaltung ermöglicht eine Erfassung der : Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl des einen Motors gegenüber der des zweiten Motors, also eine Erfassung der Intensität des · ; Gleitvorganges. Je nach der Größe der Änderungsgeschwindigkeit ; ist dann eine mehr oder weniger starke Herabsetzung des Brems- ' Sollwertes für die dynamische Bremse möglich.

Bei einer'Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Bremsspllwertreduzierung in der Bremssollwertreduzierstufe
entweder durch Begrenzung, durch Multiplikation oder durch
Subtraktion erfolgt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schwellwertbildung, Betragsbildung-und Integration mit-"
-%els eines'einzigen Operationsverstärkers durchgeführt wird;

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungs beispiel. Es zeigen:

~⁴'

Die Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schleuder- und Gleitschutzeinrichtung nach der Erfindung und

die Fig. 2 ein Schaltbild der an die dritte Wicklung des Transformators angeschlossenen Einrichtung.

Im Blockschaltbild Figur 1 sind mit 11 und 12 die beiden in Reihe geschalteten Gleichstrommotoren und mit 21 und 22 die beiden mit den Ankeranschlüssen der Motoren über Vorwiderstände 111 bzw. 121 verbundenen Wicklungen des Transformators 2 bezeichnet. An die dritte Wicklung 23 des Transformators ist ein als Filter und Verstärker dienendes Bauelement 3 angeschlossen. Ein an dieses Bauelement angeschlossener Schwellwert- und Betragsbildner ist mit 4 bezeichnet. An den Ausgang des Schwellwert- und Betragsbildners 4 ist eine Integrierstufe 5 angeschlossen, deren Ausgang mit einem Komparator 6 und mit dem einen Eingang der Bremswertreduzierstufe 9 verbunden ist. Am zweiten Eingang der Bremswertreduzierstufe 9 ist der Bremssollwertgeber 8 angeschlossen. Am Ausgang der Bremswertreduzierstufe 9 ist die Bremssteuereinrichtung 10 angeschlossen. An dieser steht normalerweise der vom Sollwertgeber 8 vorgegebene Bremssollwert an. Er wird im Falle des Gleitens je nach der Intensität des Gleitvorganges mehr oder weniger stark herabgesetzt und der Steuereinrichtung der dynamischen Bremse zugeführt.

Am Komperator 6 ist die Steuereinrichtung 7 für das Schaltwerk angeschlossen. Diese unterbricht bei einen Absinken der Ausgang^ spannung der Integrierstufe 5 durch ein binäres Signal die Weiterschaltung des Schaltwerkantriebes.

Bei Auftreten eines Gleit- oder Schleudervorganges wirkt die Schaltung nach der Erfindung in folgender Weise:

Die Ankerspannungen der beiden in Reihe geschalteten Motoren 11 und 12 eines Drehgestelles werden über die Vorwiderstände 111 und 121 den gegeneinandergeschalteten Primärwicklungen 21, 22

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des Transformators 2 zugeführt. Da beide Ankerspannungen normalerweise gleich sind, wird in der Sekundärwicklung 23 des Transformators nur dann eine Spannung induziert, wenn im zeitlichen Anstieg oder Absinken der beiden Ankerspannungen eine

Differenz auftritt. Es wird also der Wert als Kriterium für Gleiten oder Schleudern erfaßt. Die Ausgangsspannung des Transformators wird in der folgenden Schaltungsanordnung nach Amplitude und Zeitdauer ausgewertet.

Das bei einem Schleuder- oder Gleitvorgang vom Transformator kommende Signal wird zunächst im Filterglied 3 gefiltert und verstärkt. Die Verstärkung ist dabei so eingestellt, daß erst nach Überschreiten einer bestimmten Ansprechschwelle im Schwell· wertbildner 4 eine Auswertung wirksam wird. Im Schwellwertbildner 4 ist weiter eine Betragsbildung eingebaut, so daß die Auswertung unabhängig vom Vorzeichen des erfaßten Signals ist. Der Beginn sowohl eines Schleuders- als auch eines Gleitvorganges an jedem der beiden Motoren ergibt somit das gleiche Signal.

Als nächste Stufe ist eine Integrier stufe 5 vorgesehen, welche :.m Ruhezustand eine definierte maximale Spannung abgibt. Durch das auszuwertende Signal wird im Falle eines Schleuder- oder Gleitvorganges diese Spannung kontinuierlich gegen Null geführt wobei die Steilheit von der Amplitude und die Höhe der verbleibenden Spannung von der Dauer dieses Signals abhängt. Ist kein Signal vom Transformator mehr vorhanden, steigt die Ausgangsspannung der Integrierstufe wieder kontinuierlich auf ihren Maximalwert, die Anstiegszeit ist einstellbar.

Die Ausgangsspannung der Integrierstufe 5 wirkt in der Bremswertreduzierstufe 9, an deren zweiten Eingang der Bremssollwertgeber 8 angeschlossen ist, auf den Bremssollwert im Sinne

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einer Herabsetzung dieses Wertes ein. Der Sollwert für die elektrische Bremse wird dabei kontinuierlich zurückgenommen und nach Verschwinden des Signals vom Transformator mit der eingestellten Anstiegszeit der Integrierstufe wieder hochgeführt

Die Ausgangsspannung der Integrierstufe wirkt weiterhin auf den Komparator 6, welcher bei Unterschreiten des vorherigen Maximalwertes ein binäres Signal (L) abgibt. Dadurch wird der Befehl für die Weiterschaltung der Steuereinrichtung des Schaltwerkes für die Fahrmotoren unterbrochen. Bei Wiedererreichen des Maximalwertes der Spannung der Integrierstufe 5" kippt der Komparator unmittelbar in seine Ausgangslage zurück, das L-Signal verschwindet, so daß eine Weiterschaltung des Schaltwerkes bei Anstehen eines entsprechenden Signales erfolgt.

In Figur 2 ist ein Beispiel eines Prinzipschaltbildes entsprechend dem Blockschaltbild Figur 1 dargestellt. Der dritten Wicklung 23 des Transformators 2 ist ein Siebglied 31, welches in üblicher Weise aus Widerständen und Kondensatoren aufgebaut ist, nachgeschaltet, womit eine Ausfilterung von Störsignalen erfolgt. An das Siebglied 31 ist ein Verstärker 32 angeschlossen, dessen Verstärkungsfaktor durch Beschaltungswiderstände und 34 einstellbar ist. Ein weiterer Verstärker 51 ist so geschaltet, daß er die Schwellwertbildung, die Betragsbildung und die Integration der Stufen 4 und 5 in sich vereinigt. Die Ansprechschwelle ist durch die Schwellenspannung der Dioden 42 und 43 und die am Potentiometer 41 eingestellte Vorspannung gegeben. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 32 ist mit Rück sieht darauf zu wählen.

Die Dioden 42 und 43 dienen dadurch, daß die eine dem invertierenden und die andere dem nicht invertierenden Eingang des

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Verstärkers 51 zugeordnet ist, gleichzeitig zur Betragsbildung. Die Zeitkonstante der Integrierstufe ist durch den Kondensator 52 in der Gegenkopplung und die Widerstände 53, 54, 55 am Eingang des Verstärkers 51 bestimmt. Durch die am Trimm-Potentiometer 41 eingestellte negative Vorspannung weist die Ausgangsspannung des Verstärkers 51 im Ruhezustand einen durch eine Zenerdiode 56 begrenzten Maximalwert auf. Kommt nun vom Verstärker 32 eine ausreichend hohe Spannung, so wird diese von der eingestellten Vorspannung subtrahiert und bewirkt, wenn sie betragsmäßig größer ist als die Vorspannung, ein Absinken der Ausgangsspannung des Verstärkers 51. Dies geht umso schneller, je höher die auszuwertende Spannung ist. Ist kein Signal vom Transformator mehr vorhanden, ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 32 wiöder Null und die Ausgangsspannung des Verstärkers 51 steigt wieder an, wobei die Anstiegsgeschwindigkeit durch das Potentiometer 41 bestimmt ist.

An dem Verstärker 51 ist der Komparator 6 für die Erzeugung des binären Signals zum Festhalten des Schaltwerkes angeschlossen.

An den Verstärker 51 ist weiter über eine weitere Diode 92 der Verstärker 91 angeschlossen. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 51 wirkt dann begrenzend auf die den Bremssollwert darstellende Eingangsspannung Ug.ein, womit diese auf den für die elektrische Bremse wirksamen Sollwert reduziert wird.

Ist, wie oben erwähnt, anstelle der Begrenzerschaltung mit dem Verstärker 91 ein Multiplizierer vorgesehen, entspricht dann, wie in der Analogrechßntechnik üblich, dem Maximalwert der Ausgangsspannung des Verstärkers 51 der Zahlenwert ^M1ⁿ _t so daß

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beim Absinken dieser Ausgangsspannung der Bremssollwert, dargestellt durch die Spannung Ug, mit einem Faktor <C 1 multipliziert und dadurch entsprechend reduziert wird.

Eine Reduzierung des Bremssollwertes läßt sich auch durch Subtraktion eines vom Ausgang des Integriergerätes abhängigen
Wertes vom Bremssollwert mit Hilfe eines Operationsverstärkers durchführen.

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Claims

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1. Schaltung zur Verhinderung des Schleuderns oder Gleitens von mehrmotorigen Triebfahrzeugen durch Vergleich der jeweils an den Ankern der Antriebsmotoren anliegenden Spannung mittels eines Meßgliedes, wobei bei einer Abweichung der Spannungen voneinander eine Einwirkung auf die Steuereinrichtung der Antriebsmotoren vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ankeranschlüsse der in Reihe geschalteten Antriebsmotoren (11, 12) zwei mit umgekehrtem Wickelsinn in Reihe geschaltete Wicklungen (21, 22) eines Dreiwicklungstransformators (2) angeschlossen und als Primärwicklung auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind und daß an die Sekundärwicklung (23) ein Schwellwert- und Betragsbildner (4) und an diesen eine Integrierstufe (5) angeschlossen ist, an deren Ausgang im Ruhezustand eine definierte maximale Spannung ansteht, welche bei einem an ihrem Eingang anstehenden Signal in Abhängigkeit von dessen Größe bis auf den Wert Null verkleinert wird, wobei die Steilheit des Ausgangssignales von der Amplitude und die Größe des Ausgangssignales von der Dauer des Eingangssignales abhängig ist, daß fernerhin an dem Ausgang der Integrierstufe (5) einerseits ein Komparator (6) und andererseits ein erster Eingang einer Bremssollwertreduzierstufe (9) angeschlossen ist, an deren zweiten Eingang ein Bremssollwertgeber (8) angeschlossen ist, wobei bei einer Verringerung der Ausgangsspannung der Integrierstufe (5) einerseits am Ausgang des Komparators (6) ein binäres Signal ansteht, welches auf die Steuereinrichtung (7) im Sinne einer Stillsetzung des Schaltwerkantriebes wirkt, und andererseits das als Bremssollwert für die Steuereinrichtung dienende Ausgangssignal der Bremssollwertstufe (9) kontinuierlich verkleinert wird und nach Abklingen des Gleitvorganges mit Wiederansteigen der Ausgangsspannung der Integrierstufe (5) der Bremssollwert wieder auf den eingestellten Wert angehoben wird.

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2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremssollwertreduzierung in der Bremssollwertreduzierstufe (9) entweder durch Begrenzung, durch Multiplikation oder durch Subtraktion erfolgt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertbildung, Betragsbildung und Integration mittels eines einzigen Operationsverstärkers durchgeführt wird.

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