Adhäsionsregelung an einem Rad-Schiene-Kontakt unter Beobachtereinsatz

Abstract

Triebfahrzeuge müssen im täglichen Einsatz hinsichtlich Betriebssicherheit, kurzen Wartungsintervallen und wirtschaftlichen Aspekten einen optimalen Einsatz bieten. Ein guter Kontakt zwischen den Antriebsrädern und der Schiene ist dafür eine wichtige Voraussetzung.<br />Hier kann unter bestmöglichster Ausnutzung der Kraftschlussverhältnisse der Anfahr- und Bremsvorgang optimiert werden. Es wird damit möglich, den Radsatz so zu betreiben, dass unkontrolliertes Schlupfen nicht mehr auftritt und das Antriebsmoment bzw. Bremsmoment optimal den Verhältnissen des aktuellen Schienenzustandes angepasst ist. Man erhält damit die gewünschten Betriebseigenschaften, da sich das Triebfahrzeug kontrolliert unter Ausnutzung der vorhandenen Schienensituation optimal beschleunigen bzw. abbremsen lässt. Der Zugführer wird dadurch entlastet und kann sein Augenmerk auf die Zugstrecke legen. Auch der Wartungsaufwand an den Rädern, wie zum Beispiel das Abdrehen nach einem ungewollten Schleuder- oder Gleitvorgang, kann auf ein Mindestmaß reduziert werden.<br />Um das Kraftschlussmaximum ausnützen zu können, gibt es verschiedenste Ansätze. Es wird in dieser Arbeit ein neuer Ansatz vorgestellt, welcher auf einer Beobachtung des Lastmomentes am Rad-Schiene Kontakt und der Fahrzeuggeschwindigkeit beruht. Über das Lastmoment kann auf den Kraftschluss zwischen Rad und Schiene geschlossen werden. Man erhält damit die Möglichkeit, auf die laufenden Veränderungen der Schienenverhältnisse schnell reagieren zu können. Die Lastmomenterfassung wird über einen Störgrößenbeobachter besorgt, der die Dynamik des Antriebradsatzes vereinfacht nachbildet. Das geschätzte Lastmoment wird einem Regler zur Verfügung gestellt, der dem Triebfahrzeug unter geeigneter Begrenzung, das Motormoment vorgibt. Es wird dadurch eine optimale Ausnutzung des übertragbaren Momentes erreicht.<br />Das neue Verfahren wurde ausführlich mittels Simulation am Computer untersucht. Es wurde dabei viel Wert auf Variationsvielfalt bei den Kraftschlussverhältnissen gelegt, um praxisnahe Verhältnisse nachzubilden. Mit Messfahrten an einem Triebfahrzeug wurde das Verfahren in der Praxis getestet. Die Messergebnisse stehen mit der Simulation gut im Einklang. Berechnungen zur Abschätzung von Reglerparametern erwiesen sich während der Versuche als gut brauchbar.