Umsetzung drehzahlgeregelter V-Loks

[Alwin Meschede]

Hallo Gemeinde,
ich möchte hier eine Eigenheit von Zusis Motor-Steuerung dokumentieren, die so vielleicht nicht ganz offensichtlich ist. Eventuell ist das auch was für die Doku.

Auf einen Trigger von Frank Strumberg hin wollte ich die Drehzahlen, die unser Fahrschalter in der V 200.0 kommandiert, exakt an die Daten des Vorbilds anpassen. Eigentlich eine simple Rechenaufgabe. Überraschenderweise ergab sich dann der Effekt, dass Zusi die gewünschten Motordrehzahlen nur sehr ungenau einstellte (mal lag er drüber, mal drunter).

Die Ursache lag in der Stufenanzahl unter "Nachlaufsteuerung" im Fahrzeugeditor. Dort war der Wert eingegeben, den man bei einer V 200.0 ganz naiv einstellen würde: 6 Fahrstufen. Dies führte offenbar zu einer hier unerwünschten linearen Unterteilung des Drehzahlspektrums. Die echte Lok ist allerdings nicht linear geteilt. In den niederen Stufen erhöht sie relativ stark, und später weniger.

Die Lösung bestand darin, die Stufenanzahl der Nachlaufsteuerung zu verzehnfachen. Da der Fahrschalter trotzdem nur 6 Stufen hat, bleibt es nach außen bei den gewohnte 6 Fahrstufen. Aber man bringt Zusi mit diesem Kunstgriff dazu, das Drehzahlspektrum so fein zu unterteilen, dass man die gewünschte Nichtlinearität erreicht, weil er dann intern die feinen Zwischenstufen ansteuern kann.

EDIT: Jetzt wo ich weiß wie es geht, könnten wir eigentlich die BR 218 in gleicher Weise "drehzahloptimieren". Wer kann mir die Zuordnung von Fahrstufe zu Drehzahl für den TB11-Motor liefern?

[Michael_Poschmann]

Hallo Alwin,

ohne genaueres Hintergrundwissen, vor Jahrzehnten(!) hatte ich mal für die 218 aufgeschnappt: "50 Umdrehungen mehr je Fahrstufe". Das klänge erst mal linear. Aber sicher wissen andere Fachkundige mehr dazu.

Die Drehzahlerhöhung bei der H-Bremse ist in diesem Kontext natürlich noch einer meiner Herzenswünsche.

Grüße
Michael

EDITH stützt meine These der 50-Umdrehungen mit Angaben zum Heizbetrieb:
- Stufe 3 - 920 U/min
- Stufe 5 - 1020 U/min
- Stufe 6 - 1070 U/min

[Miri]

Begrenzt linear. Zwischen Stufe 3 und 15 stimmt das. Von 2 (660 1/min) nach 3 (920 1/min) sind's etwas mehr. Hängt damit zusammen, dass beim schalten von 2 nach 3 Magnetventil Nr. 5 (und 1 -dazu gleich mehr) anzieht, dadurch macht das 16-Stellungsgerät einen Hub von 7 mm (+1 mm). MV Nr. 5 bleibt auf allen anderen Stufen angezogen, nur 1 bis 4 werden wechselweise ein- und ausgeschaltet, dadurch ergibt sich jew. 1 mm Hub je Stufe am 16-Stellungsgerät. Kommt noch aus den Zeiten der Füllungsregler (212 & 216), da waren die 7 mm 'Vorhub' nötig, um die Leerlauffeder im Motorregler zusammenzudrücken und so den Regler von (Leerlauf)drehzahlregelung auf Füllungsregelung umzustellen. Das 16-Stellungsgerät hat man beibehalten, auch wenn man beim Drehzahlregler keine Leerlauffeder zusammendrücken muss. Den Drehzahlsprung, der sich dadurch ergibt, hat man hingenommen; in dem Leistungsbereich merkt man den Sprung nicht, ausserdem kann man die 7 mm für andere Zwecke nutzen -Stichwort: Schleuderschutz.

[Michael_Poschmann]

Hallo Meik,

danke für die Aufklärung, wieder was gelernt. Und Alwins Ansatz bekommt dadurch dann doch noch das notwendige Futter.

BTW:

Stichwort: Schleuderschutz.

Gutes Stichwort, hier hoffe ich aus niederen eigenen Gründen ja auch noch auf eine feinere Nachbildung im Laufe der kommenden Jahre. Geduld ist wohl gefragt.

Grüße
Michael

[Alwin Meschede]

Kommt noch aus den Zeiten der Füllungsregler (212 & 216), da waren die 7 mm 'Vorhub' nötig, um die Leerlauffeder im Motorregler zusammenzudrücken und so den Regler von (Leerlauf)drehzahlregelung auf Füllungsregelung umzustellen.

Dieser Übergang auf die Füllungsregelung ist in Zusi auch noch verbesserbar. Bei der Zusi-212 tut sich zum Beispiel derzeit in den Fahrstufen 3 und 4 noch gar nichts, weil die Füllung nicht ausreicht um über die Leerlaufdrehzahl hinauszukommen. Bei 40 % Füllung stellt sich hingegen eine Drehzahl von etwa 930/min ein. So müsste es passen. Ich werde mal reihum gehen und die Fahrzeuge entsprechend ändern.

[Miri]

Bei der Zusi-212 tut sich zum Beispiel derzeit in den Fahrstufen 3 und 4 noch gar nichts, weil die Füllung nicht ausreicht um über die Leerlaufdrehzahl hinauszukommen. Bei 40 % Füllung stellt sich hingegen eine Drehzahl von etwa 930/min ein.

Etwas viel. Meiner Erinnerung tut sich da auch in Wirklichkeit nicht viel. Lt. meinen Unterlagen sollte sich in Stufe 3 ca. 615 1/min einstellen. Wobei da ja auch noch das Getriebe mit reinspielt, weil Wandlergang.
Das für manche 212 typische Aufheulen kommt vom langsam füllenden Getriebe. Wenn man bei gefüllten Getriebe (dauert je nach Erhaltungszustand einige Sekunden) auf 3 schaltet, heult da nix auf. Die Eckeseyer fuhren die Lok deshalb 'richtig', also wenn der Zf pfeift in 2, bei Zp9 Zusatzbremse los und Stufe 7. Bei 2 Silberlingen gibt das S-Bahn-Feeling.

[Michael_Poschmann]

Die Eckeseyer fuhren die Lok deshalb 'richtig', ...

Vermutlich wurden sie von Bestwiger Kollegen ausgebildet... Diesen Fahrstil habe ich ebenfalls auf der Strecke Fröndenberg-Letmathe beobachten können, mir zugegeben nicht allzu viele Gedanken gemacht, warum bereits beim Abfahrtspfiff zart aufgeschaltet wurde. Danke für die Erläuterung.

[Miri]

Fast. M.W. nach fuhren auch Hagener 212 Leistungen auf der Strecke. Hagener 260 waren da auf jeden Fall, mein 1. V. hat da seine erste 'Solo'- Leistung gefahren.

[Michael_Poschmann]

Die Loks stammten alle aus Hagen, aber zumindest nach den mir vorliegenden Schienenbus-Plänen war diese Region fest in Bestwiger Hand. Was natürlich Fülleistungen nicht ausschließt - Sauerländer gelten ja als ungemein tolerant und gastfreundlich. Aber wir kommen vom Thema ab.

@ Alwin, ist diese Trickserei eigentlich mit Carsten abgestimmt, oder bleibt diese Lösung aus der Not geboren?

Grüße
Michael

[Alwin Meschede]

Lt. meinen Unterlagen sollte sich in Stufe 3 ca. 615 1/min einstellen.

615? Das wäre weniger als die Leerlaufdrehzahl.

[Miri]

Korrekt. Im unbelasteten Zustand regelt der Motorregler 650 -680 1/min ein. Wenn aber das Getriebe gefüllt wird, wird der Motor belastet und auf ca. 550 1/min gedrückt. Der Regler ist in dem Bereich elastisch.

[Alwin Meschede]

Jau, stimmt. Dieses Verhalten ist in Zusi so nicht vorgesehen. Man kommt nicht tiefer als Leerlaufdrehzahl. Ich werde aber ausprobieren ob man da tricksen kann mit einem Motor, der dann eben 550 als Leerlaufdrehzahl eingetragen hat und in Fahrstufe 0 auf 650/min hochgejubelt wird.

[Alwin Meschede]

Ich werde aber ausprobieren ob man da tricksen kann mit einem Motor, der dann eben 550 als Leerlaufdrehzahl eingetragen hat und in Fahrstufe 0 auf 650/min hochgejubelt wird.

So, hab jetzt rumgespielt und einen Befund hierzu: Es geht derzeit nicht. Zusi erhöht bei entleertem Wandler die Drehzahl nicht. Erst wenn ich den Fahrschalter etwa 14 % Wandlerfüllung kommandieren lasse, steigt auch die Drehzahl. Gleichzeitig zeigt sich, dass offenbar der Wandlerfüllgrad einen Einfluss auf die erreichbare Höchstdrehzahl des Dieselmotors hat. Nur bei voller Wandlerfüllung ist die eingestellte Maximaldrehzahl von 1500/min erreichbar. Das alles erscheint mir sehr fehlerhaft und unphysikalisch Warum sollte der Wandler irgendeinen Einfluss darauf haben, wie hoch man den Motor jubeln kann?

Das scheint aber früher schonmal korrekt funktioniert zu haben. Jedenfalls verstehe ich jetzt, warum seit geraumer Zeit die "Kippschalter Leistung" in den Führerständen keine Wirkung mehr zeigen. Früher konnte man damit auch in Zusi den Motor bei entleertem Wandler hochdrehen lassen. Ich hatte mich schon gewundert, warum das nicht mehr ging.

[Michael_Poschmann]

Jedenfalls verstehe ich jetzt, warum seit geraumer Zeit die "Kippschalter Leistung" in den Führerständen keine Wirkung mehr zeigen. Früher konnte man damit auch in Zusi den Motor bei entleertem Wandler hochdrehen lassen. Ich hatte mich schon gewundert, warum das nicht mehr ging.

Hallo Alwin,

danke für die Beobachtung, ich hatte da bereits an meiner Erinnerung gezweifelt, als ich das ebenfalls als "schon mal funktionsfähig" wahrgenommen hatte.

Gruß in der Hoffnung auf den passenden Bugfix
Michael

[F. Lehmann]

Wofür braucht man den Kippschalter in der Praxis?

[Miri]

Warum sollte der Wandler irgendeinen Einfluss darauf haben, wie hoch man den Motor jubeln kann?

Das hat er durchaus. Das Pumpenrad ist letztlich nix anderes als ein Propeller, dementsprechend verhält er sich auch, sprich bei einem bestimmten Drehmoment stellt sich eine bestimme Drehzahl ein (Stichwort: Propellerkurve). Da ein Dieselmotor aber nicht unbegrenzt Drehmoment abgeben kann, kann er auch eine bestimmte Drehzahl nicht überschreiten. I.d.R. sind die Getriebe so ausgelegt, dass bei max. Füllung (= max. Drehmoment) sich die Höchstdrehzahl einstellt und damit der Diesel seine max. Leistung abgeben kann. Deshalb hat man z.B. bei der 211 die Getriebeeingangsübersetzung ändern müssen, als die alten Motoren durch den MB 12 V 652 TZ ersetzt wurden.

[Alwin Meschede]

Ja, aber in Zusi gibt es derzeit offenbar den Zusammenhang: Mehr Öl im Wandler = die Motordrehzahl steigt. Das kann doch nicht richtig sein?

Wofür braucht man den Kippschalter in der Praxis?

Zuallererst ist das eine Sicherheitseinrichtung. Damit kann auf elektrischem Weg verhindert werden, dass die Lok Leistung auf die Schiene bringt und ungewollt losrollt. Denn der Kippschalter verhindert, dass mittels Kraftübertragungsöl eine Verbindung vom Motor zum Rad hergestellt wird, weil er die Getriebefüllung unterbindet. Bei Loks, deren Luftpresser direkt an den Dieselmotor angeflanscht ist, kann man mit dem Kippschalter und anschließendem Aufdrehen der Motorleistung auch die Luftpresserleistung erhöhen, ohne dass die Lok sich dabei zwangsläufig bewegen muss.

[Miri]

Ja, aber in Zusi gibt es derzeit offenbar den Zusammenhang: Mehr Öl im Wandler = die Motordrehzahl steigt. Das kann doch nicht richtig sein?

Müsste eher umgekehrt sein, weil Öl das zähere Medium ist im Vergleich zu Luft...

[Carsten Hölscher]

Hab mir das gerade mal angeschaut für die 216: Der Fall ist ja physikalisch ein Sonderfall, den man extra abhandeln müßte. Bisher ist das nicht vorgesehen. Würde mich auch wundern, wenn das schon mal funktioniert hat.
Bei der 218 geht es bei mir wie gewünscht, da das Verhalten bei der Drehzahlregelung quasi mit abfällt.

Carsten

[Michael_Poschmann]

Hallo Carsten,

das heißt, Du kannst das Drehzahlverhalten der 218 passend nachbilden? Da hat sich Alwin ja unlängst die Zähne dran ausgebissen, vielleicht magst Du ihm einen Tipp geben.

BTW: Zur H-Bremse kommt nachher noch das ausstehende Logfile, dann kann der Bug vielleicht in einem Rutsch mit beseitigt werden.

Gruß
Michael