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Einrichtung zum Ermitteln des Laufwiderstandes von
Eisenbahnfahrzeugen in Ablaufanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Ermitteln des Laufwiderstandes von Eisenbahnfahrzeugen in Ablaufanlagen aus der in einer Messstrecke mit Gefälle entstehenden Beschleunigung. Die Kenntnis des Laufwiderstandes ist beispielsweise bei der Laufzielbremsung durch an bestimmten Punkten der Ablaufanlagen angeordnete Gleisbremsen erforderlich. In diesen Gleisbremsen soll die während des Bremsvorganges ständig überwachte Geschwindigkeit bzw. Bewegungsenergie der Fahrzeuge so weit vernichtet werden, dass sie mit nicht zu starkem Stoss auf am Laufziel bereits stehende Fahrzeuge autlaufen.
Für die automatische Steuerung dieser Bremsen ist es notwendig, die Sollgeschwindigkeit zu errechnen, welche die Fahrzeuge beim Verlassen der Gleisbremsen haben müssen. Diese Sollgeschwindigkeit ist ausser vom Wegwiderstand auf der noch zurückzulegenden Strecke und vom Gewicht der Fahrzeuge von ihrem Laufwiderstand abhängig. Das Gewicht der Fahrzeuge kann vor oder beim Ablaufvorgang gemessen und automatisch vom Rechengerät berücksichtigt werden. Für den spezifischen Wegwiderstand gibt es Erfahrungswerte, aus denen das Rechengerät unter Berücksichtigung der jeweiligen Fahrweglänge ebenfalls mit genügender Genauigkeit automatisch den gesamten Wegwiderstand ermitteln kann.
Der Laufwiderstand kann jedoch von Fahrzeug zu Fahrzeug und selbst bei demselben Fahrzeug stark schwanken, da er nicht nur von dem durch die Form von Fahrzeug und Ladung bedingten Luftwiderstand, sondern auch vom Rollwiderstand abhängig ist, der durch die sich ändernden Eigenschaften der Räder und Achslager sowie durch nicht vollständig abgehobene Bremsbacken beeinflusst werden kann. Daher ist es erforderlich, auch den Laufwiderstand vor dem Bremsvorgang zu bestimmen.
Es ist bekannt, dass der Laufwiderstand eines Fahrzeuges aus seiner Beschleunigung in einer Messstrecke mit bekannter Neigung und bekanntem Wegwiderstand ermittelt werden kann. Wird die Anfangsgeschwin-
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b kleiner ist als er auf Grund der Neigung und des Wegwiderstandes sein müsste.
Es ist ferner bekannt, die Geschwindigkeiten vl und v2 aus den für gleich lange Teilstrecken s am An-
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Rechengerät, das nach dieser Formel arbeitet, wäre aber sehr kompliziert, denn es müsste zunächst die Quadrate der gemessenen Fahrzeiten, dann die Reziprokwerte der Quadrate und anschliessend die Differenz dieser Reziprokwerte errechnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer nach der vorstehenden Formel arbeitenden Einrichtung die Anzahl der Rechenvorgänge zu vermindern. Erfindungsgemäss kann dies dadurch erreicht werden, dass von den Fahrzeugen betätigte Schaltmittel jeweils während des Befahrens von gleich langen am Anfang und Ende der Messstrecke liegenden Teilstrecken durch ein Fahrzeug einen Pulsgenerator anschalten, der von einer bestimmten Zeit nach dem Einfahren des Fahrzeuges in die betreffende Teilstrekke ab bis zum Ausfahren aus der Teilstrecke automatisch Impulse mit einer derart abnehmenden Taktfre-
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f (t),teiler über die Leitung 21 so gesteuert, dass er beispielsweise erst nach jedem fünften Impuls der Grund- frequenz einen Taktimpuls abgibt.
In entsprechender Weise werden bei weiteren bestimmten Stellungen des Zählers Zl über die Leitung 40 Einstellimpulse an den Taktwähler TW gegeben, der dann über die
Leitungen 22 und 23 bewirkt, dass der Frequenzteiler Impulse mit stufenweise weiter abnehmender Takt- frequenz abgibt. Wird der Schienenkontakt K2 am Ende der Teilstrecke sl betätigt, so wird über die Leitung 10 der Taktwähler TW in die Ausgangsstellung gebracht. Durch diesen wird über die Leitung 20 der
Frequenzteiler FT zurückgestellt und gesperrt. Der Zähler ZI verbleibt in der eingenommenen Stel- lung.
Beim Weiterfahren des Fahrzeuges über die Messstrecke L in die Teilstrecke s2 wird der Taktwähler
TW vom Betätigen des Kontaktes K3 bis zum Betätigen des Kontaktes K4 über die Leitung 11 angestossen, wodurch der Frequenzteiler wieder freigegeben wird. Die vom Frequenzteiler FT über die Leitung 30 ab- gegebenen Impulse steuern jetzt den Zähler Z2, der über die Leitung 110 entsperrt ist. Der Zähler Z2 steuert über die Leitung 40 den Taktwähler TW in gleicher Weise wie es für den Zähler ZI beschrieben wurde. Die Taktfrequenz der Impulse nimmt also ebenfalls von 800 Hz stufenweise ab.
Durch das Gefäl- le der Messstrecke ist die Geschwindigkeit des Fahrzeuges in der Teilstrecke s2 grösser und daher die Fahr- zeit kleiner als bei Fahrt in der Teilstrecke sl. Der Zähler Z2 erhält daher nicht so viele Impulse wie der zähler Zl, sondern hat am Ende des Messvorganges eine niedrigere Zählstellung als der Zähler ZI.
Um die Differenz zwischen den Stellungen der Zähler ZI und Z2 zu ermitteln, wird beim Betätigen des Kontaktes K4 über die Leitung 120 der Differenzzähler DZ entsperrt und der Zähler Z2 entsperrt gehalten. Über die Leitung 12 wird der Taktwähler TW so eingestellt, dass er über die Leitung 24 den Frequenzteiler FT veranlasst, Taktimpulse mit der höchsten Taktfrequenz auf die Leitung 30 zu geben. Diese Impulse schalten die Zähler Z2 und DZso lange weiter, bis die Koinzidenzschaltung M feststellt, dass der Zähler Z2 die gleiche Stellung wie der Zähler ZI hat. Die Koinzidenzschaltung sperrt dann über die Leitung 41 den Zeitgeber ZG, der seinerseits über die Leitung 12 den Taktwähler TW und den Frequenz- teilerFTsowie über die Leitung 120 die Zähler DZ und Z2 sperrt.
Die Stellung des Zählers DZ entspricht der Differenz (v2z-v12) - wie an Hand von Fig. 2 beschrieben wurde-und kann verwendet werden, um über die Ausgangsklemme A ein Kriterium über die Beschleunigung des Fahrzeuges in der Messstrecke an ein nachgeschaltetes Rechengerät abzugeben. Nach Übernahme dieses Kriteriums werden die drei Zähler ZI, Z2 und DZ sowie der Zeitgeber ZG über die an die Klemme R angeschlossenen Leitungen wieder in die für die nächste Beschleunigungsmessung erforderliche Anfangsstellung gebracht. Der Zeitgeber ZG stellt dann den Taktwähler TW und dieser den Frequenzteiler in die Anfangsstellung.
Die Schaltung nach Fig. 3 kann auch in der Weise abgewandelt werden, dass die Gatterschaltung M und der Differenzzähler DZ nicht erforderlich sind. Zu diesem Zweck wird nach dem Betätigen des Kontaktes K4 über die Leitung 120 der Zähler Z2 entsperrt gehalten und der Zähler ZI entsperrt. Die vom Frequenzteiler abgegebenen Impulse der höchsten Taktfrequenz schalten dann beide Zähler so lange weiter, bis der Zähler ZI wieder in der Ausgangsstellung ist, bei deren Erreichen er über die Leitung 41 den Zeitgeber ZG sperrt. Sind beide Zähler ZI und Z2 für gleiche Schrittzahlen bemessen, so ist die Stellung des Zählers Z2 vor seiner Anfangsstellung ein Mass für die gesuchte Differenz der Impulszahlen und damit für die Beschleunigung. Die Ausgangsklemme A ist daher an den Zähler Z2 anzuschliessen.
Das Zurückstellen des Zeitgebers ZG und des Zählers Z2 in die Anfangsstellung erfolgt wieder über die Klemme R.
In Fig. 4 ist auszugsweise eine Blockschaltung dargestellt, bei der die nur in einer Richtung zählen- den Zähler ZI und Z2 der Fig.. 3 durch einen Zähler Z ersetzt sind, der beim Befahren der Teilstrecke sl vorwärts und beim Befahren der Teilstrecke s2 rückwärts zählt. Seine Endstellung nach dem Befahren beider Teilstrecken entspricht daher bereits der gesuchten Differenz der Impulszahlen, so dass der Differenzzähler DZ der Fig. 3 ebenfalls nicht erforderlich ist. Der Zähler Z3 ist vorgesehen, um bei beiden Zählrichtungen des Zählers Z über die Leitung 40 jeweils nach denselben Impulszahlen an den Taktwähler TW Einstellimpulse für die nächste Taktstufe zu geben.
Der Zähler Z3, der nur in einer Richtung zählen kann, wird beim Befahren der Teilstrecke sl über die Leitung 100 gleichzeitig mit dem Zähler Z entsperrt und durch die Impulse auf der Leitung 30 weitergeschaltet. Beim Betätigen des Kontaktes K2 wird er vom Zeitgeber ZG zusammen mit dem Taktwähler über die Leitung 101 wieder in die Anfangsstellung gebracht. Beim Befahren der Teilstrecke s2 wird über die Leitung 110 der Zähler Z3 für die gleiche Zählrichtung und der'Zähler Z für die entgegengesetzte Zählrichtung wie beim Befahren der Teilstrecke sl entsperrt. Beim Betätigen des Kontaktes K4 wird über die Leitung 120 die Weitergabe eines Kriteriums für die dann bestehende Stellung des Zählers Z ausgelöst.
Nach Übernahme dieses Kriteriums durch die nachgeschaltete Einrichtung werden der Zeitgeber ZG sowie die Zähler Z und Z3 über die an die Klemma R angeschlossenen Leitungen wieder in die Anfangsstellung gebracht.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung ist es möglich, den Zähler DZ vor jeder Beschleunigungs- messung in eine derartige Anfangsstellung zu bringen, dass das Gefälle und der Wegwiderstand der Mess- strecke sowie gegebenenfalls auch der Luftwiderstand von vornherein berücksichtigt werden. Das vom
Zähler DZ nach der Messung angezeigte Ergebnis entspricht dann bereits dem gesuchten Laufwiderstand bzw. der hievon abhängigen negativen Beschleunigung. Bei einer Einrichtung nach Fig. 4 können die
Eigenschaften der Messstrecke durch eine entsprechende Anfangsstellung des Zählers Z berücksichtigt wer- den.
In den in den Fig. 3 und 4 als Blockschema dargestellten Schaltungsteilen werden zweckmässigerwei- se an sich bekannte elektronische Bauelemente verwendet, z. B. Koinzidenz-, Misch- und Sperrgatter,
Kippstufe usw. Als Schalter und Speicherelemente sind beispielsweise Kippstufe mit Transistoren oder
Magnetkernen besonders gut geeignet. Für den Frequenzteiler können Magnetkerne verwendet werden, die aus einem Werkstoff mit rechteckförmiger Hysteresisschleife bestehen. Diese Kerne können nach einer bestimmten Anzahl quantisierter Impulse der Grundfrequenz aus dem einen Magnetisierungszustand in den andern umklappen und dabei einen Ausgangsimpuls abgeben.
Eine andere besonders zweckmässige
Möglichkeit zur technischen Realisierung eines Frequenzteilers besteht darin, dass ein Binärzähler, mit veränderlicher Voreinstellung der Anfangsstellung verwendet wird. Der Zähler wird mit der Grundfrequenz weitergeschaltet, bis er die Endstellung erreicht, in der er einen Taktimpuls abgibt, der den Zählern für die zu zählenden Taktimpulse zugeführt wird und den Binärzähler wieder in die Anfangsstellung bringt.
Die Anfangsstellung kann bei jedem Impuls auf der Leitung 40 durch den Taktwähler derart geändert werden, dass die Anzahl der Impulse der Grundfrequenz, nach denen der Binärzähler wieder in die End- stellung gelangt, jeweils um einen oder mehrere Impulse grösser wird. Die Zähler Z, Zl - Z3 und DZ können ebenfalls als Binärzähler ausgebildet sein. Die bestimmten Stellungen, in denen die Zähler Zl bis Z3 über den Taktwähler TW einen Taktwechsel herbeiführen sollen, können dann durch an die Zäh- lerstufen angeschlossene Koinzidenzgatter festgestellt werden. Entsprechende Gatter sind in die zu dem
Ausgang A führenden Leitungen geschaltet, um bei den von der jeweiligen Beschleunigung abhängigen
Stellungen des Zählers DZ bzw. Z unterschiedliche Kriterien abgeben zu können.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Ermitteln des Laufwiderstandes von Eisenbahnfahrzeugen aus der in einer Mess- strecke mit Gefälle entstehenden Beschleunigung, dadurch gekennzeichnet, dass von den Fahrzeugen be- tätigte Schaltmittel (Kl - K4 in Fig. 1) jeweils während des Befahrens von gleich langen am Anfang und
Ende der Messstrecke (L) liegenden Teilstrecken (sl und s2) durch ein Fahrzeug einen Pulsgenerator (FT in Fig. 3 und 4) anschalten, der von einer bestimmten Zeit (to) nach dem Einfahren des Fahrzeuges in
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zum Durchfahren einer der Teilstrecken in der Zeit t bedeutet, der Betrag A (viz für die Zeit zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Impulsen mindestens annähernd konstant ist, und dass Zähler (ZI, Z2und DZ in Fig. 3 ;
Z in Fig. 4) vorgesehen sind, welche nach dem Ausfahren des Fahrzeuges aus der zweiten Teilstrecke (s2) die Differenz der während des Befahrens der beiden Teilstrecken je für sich gezählten Impulszahlen ermitteln und als Mass für die Beschleunigung des Fahrzeuges melden.