Geschwindigkeiten bei Seilbahnen

[sänger]

Die Ableitung der Beschleunigung wird mit "Ruck" bezeichnet. Ruck j=da/dt. Gibt Einheit [m/s^3]

[Lagorce]

Nein, war richtig..

Geschwindigkeit [m/s] = Wegänderung [m] / Zeitintervall [s]

Beschleunigung [m/s2] = Geschwindigkeitsänderung [m/s] / Zeitintervall [s]

Ruck (english:jerk) [m/s3] = Beschleunigungsänderung [m/s2] / Zeitintervall [s]

(Hier Vereinfacht ausgedrückt, formal sind es vektorielle Ableitungen od. wie sich die auch in deutscher Sprache genau heissen.)


Der Mensch ist auf Ruck empfindlich. Eine relative starke Beschleunigung mit niedrigen Ruck (also eine Beschleunigung oder "Bremsung" (skalar einer Linie entlang entsprechend mathematisch einer negativen Beschleunigung) wird weitaus als weniger unangenehm empfunden als wenn Beschleunigungsänderungen rasch erfolgen. Sinngemäss kann man auch [m/s4] usw. berechnen.

Konventionelle Geschwindigkeitsprofile sind Trapezförmig mit (theoretisch) unendlichem Ruck, da ein solches Geschwindigkeitsprofil aus einzelnen Segmenten mit jeweils variabler Steilheit bestehen.
S-Kurven sind stetige Kurven bei denen Übergänge zwischen aufeinanderfolgenden Geschwindigkeitsplateaux nicht scharfkanting sondern eben "abgerundet" (jedoch nicht kreisförmig, da subtiler rechnerisch interpoliert wird) sind.

Berücksichtigung des Rucks erlaubt ebenfalls einen mechanisch schonenderen Betrieb von Maschinen und Anlagen und verringert Überschwingungen und Resonanzeffekte.

Optmierung der Antriebsparametrierung (Stromrichter bei DC Drives (bei Ward Leonard Umfornern ist man regeltechnisch technologiebedingt eingeschränkt) oder FU bei AC Drives) und des Antriebsmanagements (Geschwindigkeitssollwertberechnung durch die Steuerung) kann sowohl zu einer angenehmeren Fahrt wie auch zu einer Reduktion von Schwingungen in der Tragseilschlaufe beitragen.
Besondere Beachtung sind den Stüzenüberfahrten zu schenken, da sich dabei die Lastverhältnisse für den Antrieb beinahe schlagartig ändern können, dort ist demzufolge die Antriebsregelung besonders gefordert.
Ideal wäre ein Geschwindigkeitsindexing wie bei CNC-Maschinen oder Industrierobotern, dies bedarf i.d.R. jedoch spezialisierte Hardware, sog. Bahnsteuerungen (Begriff hat hier nichts mit Seilbahnen zu tu) , z.T. auch in SPS integriert, (wàre auch für Bahnen denkbar, da Sollwerte onehin rücküberwacht (Rücklesung) werden können, gibt ja auch personenbefördernde Anlagen mit AC Servoantriestechnik in SIL 3).

[citta dei sassi]

Aha! Ein Fachmann! Klingt nach sehr viel Theorie und scheint eher was für die jenigen zu sein die die Steuerungen programmieren. Weil unser Dienstleiter von der Pendelbahn könnte mir dazu exakt garnix sagen und hat das auch noch nie gehört und ich eben auch nicht. Daher sind wir von einem Tippfehler ausgegangen weil unter Zeit im Volumen hatten wir keine Vorstellung.
Vielen dank, werde morgen deine Ausführungen noch genau ergründen, es ist mir im Moment nur halb klar...........

[Ram-Brand]

hoch 3 muss ja nicht immer Volumen sein.

[Lagorce]

Beispiel SIL 3 AC Servoantriebstechnik (gleiche Sicherheitskategorie wie Seilbahnsteueungen, TÜV-zertifiziert usw.):

Kuka RobotCoaster:
http://www.youtube.com/watch?v=7YOquCxKXBs


Zu beachten, dass z.B. eine Kollision mit dem Boden rein durch softwaremässige Massnahmen garantiert wird (programmierbare Sicherheitssteuerung).

Absolut geniales Ding, bin mal vor Jahren mitfgefahren bevor es kommerzialisert wurde.

[ATV]

Achtung. Zu einer Seilbahn ist der Roboter mit Servoantrieben kein dynamisches System. Bei einer Seilbahn muss grundsätzlich das eher träge dynamische System der Seile auch mitberücksichtigt werden. ggf kann eine zu starke Regelung auch zu aufschwingen der Seile und Zugseilüberschlägen führen.
http://books.google.ch/books?id=v5r8UY-YnJEC&lpg

[Lagorce]

Das Beispiel des Robot Coasters bezog sich auf die programmbasierte Gewährleistung der Sicherheit. D.h., dass programmmässig festgelegt wird, welche Kollisionbereiche mit einem Sicherheitsabstand gemieden werden müssen, dies im Gegensatz zu rein mechanischen Absicherungen wie Bewegungseinschränkung durch mechanische Endlagen (meist mit hydraulischem Dämpfer ausgestattet). Servoantriebe sind ja auch weitaus dynamischer als Leistungsantriebe. Ohne mechansiche Last kann man einen hochdynamischen AC Servomotor von einer Drehzahl von 2000 [1/mn] in Sekundenbruchteil auf Null mit einer absoluten Winkelgenauigkeitpositionierung der Welle unter 1/15'000 Umdrehung bringen und dies ohne Überschwingen.

Über antriebsgebundene Schwingunsprobleme hab ich irgendwo was geschrieben, entweder hier oder bei Remontées Mécaniques. Eine schlechte Parametrierung des Antriebs kann zu unruhigem Fahrverhalten führen, bis hin zu Resonanzeffekte.
Kleine spürbare Unruhigkeiten bei der Fahrt können sowohl von Seilschwingungen stammen, wie auch vom Antrieb, ggf. überlagert mit gegenseitiger Beeinflussung wegen der mechanischen Koppelung.

[citta dei sassi]

Als bin ich heute über den Tag gar nicht mal zu dem falschen Ergebnis gekommen.Hab auch irgendwie den Trägheitsmoment mit drin gehabt und bin zu dem Resultat gekommen das man diesen Wert erhält bei z.B. der Stützenüberfahrt (schnelle Veränderung des Drehmomentes) und hier Maximalwerte nicht überschritten werden dürfen. Und da hat man drei mal einen Zeitwert drin.

Bin ich da richtig oder auf dem Holzweg?

[Lagorce]

Als bin ich heute über den Tag gar nicht mal zu dem falschen Ergebnis gekommen.Hab auch irgendwie den Trägheitsmoment mit drin gehabt und bin zu dem Resultat gekommen das man diesen Wert erhält bei z.B. der Stützenüberfahrt (schnelle Veränderung des Drehmomentes) und hier Maximalwerte nicht überschritten werden dürfen. Und da hat man drei mal einen Zeitwert drin.

Bin ich da richtig oder auf dem Holzweg?

Was meinst du genau?

Bei jeder Stützenüberfahrt verändern sich die Lastverhältnisse für den Antrieb. Je nach Bahn kommen auch diverse Kurven für die Tragseilauflagen zum Einsatz (Kreissegment, Klothoidensegment usw.).

Bei gewissen PB mit modernen DC Stromrichter oder AC FU Drives genügender Leistungsreserve (Reserve ist aus regeltechnischen Gründen erforderlich) wäre eine Optimierung der Stützernüberfahrten möglich in dem das Geschwindigkeitsprofil individuell für jede einzelne Stützenüberfahrt einprogrammiert wird. Bei gewissen modernen Stromrichter- und FU-Geräte kann eine nicht-standard Firmware eingsetzt werden, damit ein erweiterter Zugriff auf die Reglerkonfiguration der Drivesteuerung möglich wird. Bis zu einem gewissen Punkt sind rechnerische Simulationen möglich, sinnvoll wäre jedoch eine Optimierung mit 2-achsigen Beschleunigungsaufzeichnungen während der Inbetriebnahme (Accelerometer-Logging, solche sind auch Standard bei Inbetriebnahmen von Roller Coastern, dort allerdings mit 3-achsigem Logging).

Eine optimierte Stützenüberfahrt wird als angenehmer empfunden und ist auch schonender für die Bahn (ggf. mit Verringerung der Schwingungen in der Zugseilschlaufe).

[citta dei sassi]

Ja , so ähnlich hab ich das gemeint. Und wahrscheinlich haben wir da einen andere Ansatz in der Überwachung (ich rede jetzt über Gleichstrom und Erregerstromveränderung). Da sind bei uns drei Anzeigen zur Kontrolle der Motoren: Absolutes Drehmoment und beide Maschinen einzeln. Und wenn jetzt die Kabine über die Stütze mit 10m/sec fährt schlagen diese ganz ordentlich aus. Und da hab ich mir gedacht das hier dein genannter Wert m/s^3 in der Überwachung rauskommt um das Verhalten der Kabine und des Zugseiles zu kontrollieren.

[Lagorce]

Was die Fahrgeschwindigkeitssollwertaufbereitung betrifft, spielt die Art des Antriebes (DC oder AC) eigentlich nur eine untergeordnente Rolle, da lediglich ein Geschwindigkeitssollwert ausgegeben wird (d.h. die Steuerung sagt der Antriebselektonik "Ich will, dass der Motor mit xxxx [U/mn] dreht, die Drehzahlregelung erfolgt durch die Antriebselektronik, nicht durch die eigentliche Seilbahnsteuerung). Bei Tandemantrieben arbeit der Master Drive mit Geschwindigkeitssollwert und der Slave folgt mit Drehmomentregelung, wobei die gleichmässige Lastverteilung direkt durch die Stromrichter- od. FU-Steuerelektronik erfolgt (also nicht durch die Seilbahnsteuerung, Master/Slave-Funktion ist je nach FU od- Stromrichtergerätemodell entweder eine standard oder eine optionale Funktionalität).

Zur Überwachung kann man ein Motorstromabbild als analoges Signal (meist 4-20 [mA] oder 0-10 [V] ) mit einem Analogeingang einer SPS Rücklesen (ist jedoch auch über Feldbusanschaltung möglich), die Sollwertausgabe ist dennoch stets ein Geschwindigkeitssollwert, der wird entweder analog oder über Feldbuskommunikation an das Steuerteil des FU oder Stromrichters weitergegeben, meist unipolar mit getrenntem Digitalsignal zur Fahrrichtungsvorgabe und natürlcih noch die hadrwaremässige Freischaltung des Antriebes ("Drive Enable" Digitalsignal).

Gleichstrommaschinen von Seilbahnantrieben sind meist fremderregt. Normalerweise wird die Ankerspannung verändert bis man ggf. den Feldschwächungsbereich erreicht; von dortan wird die Erregerspannung bei gleichbleibender Ankerspannung absgesunken, damit kann die Drehzahl in einem vom Motorhersteller festgelegten Bereich erhöht werden. Das im Dauerbetrieb verfügbare Drehmoment geht dabei zurück, damit die Maschine nicht thermisch überlastet wird. Motorbetriebsdaten für den Feldschwächungsbereich werden wom Motorhesteller angegebem (sind oft im Typesnchild ersichtlich) und werden bei der Parametrierung des Stromrichters berücksichtigt.

Die Ankerstromanzeige gibt einen Hinweis auf den Verlauf des Drehmoments. Bei bipolarer Anzeige (d.h. bei Analogampèremeter 0-Strich der Skala in der Mitte) ist ersichtlich, ob der DC-Antrieb in einem motorischen oder generatorischen Quadranten betrieben wird. Die abrupte Stromäderung bei Stützenüberfahrten belegt die schnelle Änderung der Zugkraft.

[Whistlercarver]

Hallo
Wer von euch weis wie schnell Schlepplifte max. "fahren" dürfen?
Es wäre sehr nett wenn ihr es mir sagen könntet.

Gruß Andreas

[ATV]

4 Meter

[Whistlercarver]

Danke

[ATV]

http://www.ikss.ch/seilbahnhandbuch/rec ... S_2007.pdf

Art. 35 Fahrgeschwindigkeit und Folgezeit
1. Die grösste Nennfahrgeschwindigkeit wird, sofern nicht andere Kriterien (z.B.
Selbstbedienung) weitere Einschränkungen erfordern, wie folgt festgelegt:
- Skilifte mit niederer Seilführung 2.0 m/s
- Skilifte mit hoher Seilführung 4.0 m/s
2. Der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schleppvorrichtungen
darf unter der Voraussetzung günstiger Linienführung sowie entsprechend gestalteter
Ein- und Aussteigestellen folgende Werte nicht unterschreiten:
- Beim Schleppen von einer Person 4.0 s
- Beim Schleppen von zwei Personen 6.0 s
Diese Werte können, wenn technische und betriebliche Voraussetzungen es zulassen,
auf 3.4 s bzw. 5.0 s herabgesetzt werden.
3. Der Mindestabstand zwischen zwei Schleppvorrichtungen darf nicht kleiner als das
1.1-fache der Gesamtlänge der ausgezogenen Schleppvorrichtung betragen.
Art. 36 Lastannahmen und Bauausführung
1. Zur Berechnung der Antriebsleistung und für die Seilberechnung bei gleichförmiger
Bewegung sind folgende Annahmen zu treffen:
- Masse einer Person 80 kg
- Reibwert in der Schleppspur 0.1
- Reibwert des Förderseiles auf der Strecke
auf Seilrollen 0.03
auf Seilscheiben 0.015
- Reibwert des Förderseiles auf der gummigefütterten
Antriebsscheibe:
bei Förderseilklemmen (kein Drallausgleich) 0.25
bei Mitnehmerhülsen (mit Drallausgleich) 0.35
2. Für die Bemessung der Schleppvorrichtungen ist als Masse einer Person 100 kg
zugrundezulegen.
3. Die Windkräfte sind in der Regel mit folgenden Staudrücken zu bestimmen:
- in Betrieb 300 N/m2
- ausser Betrieb 800 N/m2
In ausgesprochen windexponierten Gebieten sind entsprechend höhere Werte
anzunehmen.

[Lagorce]

In Frankreich waren nach dem Reglement von 1979 damals sogar 4.5 [m/s] zugelassen, dieser Wert wurde später etwas herabgesenkt.

[Kris]

Während im industriellen AC-Servoantriebsbereich sog. S-Kurven mit geregeltem Jerk (Ruck in [m/s3]) schon lange Stand der Technik sind, geben typische Pendelbahnsteuerungen nur ein relativ raues Geschwindigkeitssollwertprofil (Indexing) zu Handen der Antriebselektronik aus. Das Steuerteil von modernen Stromrichtern und FU ist zwar in der Lage kontrollierte S-Kurven intern bei der Rampenegenierung zu berücksichtigen, dem sind jedoch aus regeltechnischen Gründen Grenzen gesetzt, da der Antrieb eine Mindestdynamik aufweisen muss. Somit sind optimale Beschleunigungs- und Verzögerungskurven sowohl Sache der FU- od. Stromrichterparamertrierung wie auch der Programmierung und Leistungsfähigkeit der übergeordneten Steuerung, die das Fahrgeschwindigkeitssollwertprofil generiert.

Ich könnte mir vorstellen, daß heute das komplette fahrporgramm v(s) in dezimeterauflösung von der steuerung bequemst vorgegeben wird?

Anfang der 1990er jahre beherrschte die von ABB (wohl noch ende der 80er von der damaligenn BBC) entwickelte Procontic DP 800 jedenfalls bereits die vorgabe der geschwindigeitsprofile: Ab dem fixpunkt, ab dem jeweils eine geschwindigkeitsänderung (stützenüberfahrt, stationseinfahrt) getriggert wurde, wurde jeweils sequentiell ein EPROM ausgelesen, in welchem die entsprechende egschwindigkeitsrampe -ich glaube in 0.1m abschnitten- vorgegeben war. Das war für damals bereits eine extremst elegante lösung: Nicht nur konnte das genaue fahrprogramm die unterlagerte generische motorsteuerung (wie von lagorce oben erwähnt) "entlasten", sondern es konnten auch insbesondere für stützenüberfahrte "kreative" fahrprofile ausgetüftelt werden. So wurde versucht, ein markantes pendeln der kabine bei stützenüberfahrt (zB. Hoch Ybrig mit ihrer besonders "harten" stütze) zu minimierten.
Um für ab einem fixpunkt ein neues fahrprofil zu erstellen (glaube die ware jeweils 250m lam?), genügte es im büro am PC die entsprechenden werte für alle 10cm zu berechnen und ins EPROM zu brennen. Der techniker fuhr zur bahn, steckte die 2 EPROMs (das war damals tatsächlich das filigrane IC bauteil, keine gekapselte teure steckkarte) in seine sockel und probierte die geschichte aus...

Das hört sich aus heutiger zeit vielleicht banal an, aber dieses simple verfahren galt damals als sehr effizient und flexibel....
Vorteli der DP800 war, dass man damals all diese Dinge in Rein-assembler realisieren konnte, während andere fail safe steuerungen damals nur in heiligen aber eher ausdruckschwachen (Step5/7, kontaktplan...) übersetzen sprachen zu programmieren waren, die prozessorebene direkt war nicht zugelassen. Was den nachteil hatte, dass sonderfunktionen wie eben das EPROM Fahrtenprogramm kaum zu realisieren waren... das ging per DP800-hack hingegen einfach prima....

Leider hatte die DP 800 einen gravierenden nachteil: Sie war ein vollständiges eigengebäck. Da sie fail safe sein sollte, wollte man damals keine CPU von der stange einsetzen (8080, Z80....), weil mann die korrekte funktionalität eines prozessors mit seinen (damals) hunderttausenden an gates nicht verifizieren konnte (und heute wohl auch noch nicht kann). Ergo baute man die "CPU" aus einer anzahl an "banalen" digitalen bausteinen zusammen, für die man jeweils die korrekte funktionalität nachweisen konnte...
Auch die weiteren architekturen waren in der DP 800 sehr eigen und folgten keinem signifikanten stadard. Somit war das ding nicht weiterentwickelbar da zu teuer und irgendwann zu komplex...

So jedenfalls meine wenig fail-safen memoiren...