Entwicklung eines Assistenzsystems zur Schlupfregelung eines Radfertigers

Produktbeschreibung

Die Dissertation befasst sich mit der Entwicklung eines Assistenzsystems zur automatischen Kontrolle des Schlupfes der Antriebsräder eines Straßenfertigers mit Radfahrwerk. Ihr Schwerpunkt liegt auf dem Einfluss des Widerstandes auf den Schlupf bei der Bewegung des Einbaumaterials vor der Einbaubohle des Straßenfertigers. Dazu werden zunächst verschiedene Untersuchungen sowohl auf analytischer als auch auf experimenteller Ebene durchgeführt. Anschließend werden verschiedene Regelungen entworfen, die das Einbaumaterial vor der Einbaubohle sowie die Einbaugeschwindigkeit automatisch regulieren werden, um auf diese Weise den Schlupf zu kontrollieren. Die Ergebnisse dieser Dissertation
sollen die bereits bestehenden Entwicklungen im Bereich der Schlupfregelung von Straßenfertigern ergänzen. Darüber hinaus sollen die Ergebnisse zur Qualitätssicherung der Fahrbahnoberfläche während des Einbauprozesses beitragen und die Längsebenheit der eingebauten Straße durch ein optimiertes Zugkraftmanagement verbessern. Schließlich sollen die Ergebnisse auch dazu beitragen, die Maschinenleistung besser zu nutzen.

Inhaltsverzeichnis
Abkürzungs- und Formelzeichenverzeichnis………………………………………………. VII
1 Einleitung……………………………………………………………………………………………….1
2 Motivation und Zielsetzung ……………………………………………………………………..4
3 Stand der Technik und Wissenschaft……………………………………………………….7
3.1 Schlupfregelung bei nicht mobilen Arbeitsmaschinen……………………………….7
3.1.1 Anti-Blockier-System (ABS)…………………………………………………………7
3.1.2 Automatic Stability Control (ASC)…………………………………………………8
3.1.3 Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR)………………………………………………..8
3.1.4 Kombiniertes Schlupfregelsystem ………………………………………………..9
3.2 Schlupfregelung bei mobilen Arbeitsmaschinen ………………………………………9
3.2.1 Schlupfregelsysteme ohne Zugkraftmanagement …………………………..9
3.2.2 Schlupfregelsysteme mit Zugkraftmanagement ……………………………12
3.3 Abgrenzung und Gemeinsamkeiten der entwickelten Systeme zum
Vorhaben …………………………………………………………………………………………14
4 Vorgehensweise und Eingrenzung…………………………………………………………16
4.1 Vorgehensweise ……………………………………………………………………………….16
4.2 Eingrenzung der Rahmenbedingungen ………………………………………………..17
5 Beschreibung der Versuchsmaschine ……………………………………………………18
6 Analytische Untersuchung der Einflussgrößen ………………………………………20
7 Experimentelle Untersuchungen der Einflussgrößen………………………………27
7.1 Untersuchungen am Versuchsfertiger…………………………………………………..27
7.1.1 Messung der Radlasten und Ermittlung des Maschinenpunktes……..27
7.1.2 Erfassung des Arbeitswiderstandes des Einbaumaterials………………33
7.1.3 Erfassung der Füllhöhe der Materialvorlage im Schneckenraum …….36
7.1.4 Erfassung der theoretischen sowie der (niedrigen) absoluten
Fahrgeschwindigkeit vom Versuchsfertiger zwecks
Schlupfermittlung……………………………………………………………………..37
7.1.5 Durchführung der experimentellen Untersuchung mit dem
Versuchsfertiger sowie Ergebnisdarstellung ………………………………..41
7.2 Untersuchungen am Prüfstand mit skalierter Einbaubohle ………………………45
7.2.1 Durchführung von Einbauversuchen und Ergebnisdarstellung………..50
8 Modellbildung und Simulation ……………………………………………………………….56
8.1 Darstellung der Simulationssoftware…………………………………………………….56
8.2 Modellierung des Radfertiger-Modells ………………………………………………….57
8.2.1 Modellierung des Antriebsstrangs ………………………………………………57
8.2.2 Modellierung des Kontakts Reifen/Fahrbahn………………………………..59
8.2.3 Modellierung des Fahrzeugs und der Einbaubohle ……………………….61
8.2.4 Modellierung der Wechselwirkung zwischen Arbeitswerkzeug und
Einbaumaterial ………………………………………………………………………..62
8.3 Simulation und Ergebnisse …………………………………………………………………65
9 Konzipierung des Assistenzsystems zur Schlupfregelung………………………71
9.1 Regelung der Materialmenge vor der Einbaubohle…………………………………73
9.1.1 Regelentwurf für den Regelkreis der Kratzkettenförderer
(Kratzerband) ………………………………………………………………………….75
9.1.2 Regelentwurf für den Regelkreis Verteilerschnecke…………………….101
9.1.3 Vernetzung der Regelkreise Kratzkettenförderer und
Verteilerschnecke…………………………………………………………………..118
9.2 Regelung der Fahrantriebe ……………………………………………………………….124
9.2.1 Analyse des Regelkreises des Systems Fahrantrieb …………………..126
9.2.2 Modellsynthese des Systems Fahrantrieb………………………………….129
9.2.3 Störgrößenbetrachtung im Regelkreis des Systems Fahrantrieb …..134
9.3 Regelungsstrategie………………………………………………………………………….139
10 Zusammenfassung und Ausblick …………………………………………………………142
10.1 Ausblick ……………………………………………………………………………………….143
Anhang …………………………………………………………………………………………………….145
Literaturverzeichnis ………………………………………………………………………………….163

Keywords: Straßenbau, Radfertiger, Schlupfregelung, Zugkraft, Versetzungswiderstand, Schlupf, Einbauqualität, Belagsebenheit, Simulation, Maschinenleistung, Road paving, wheeled paver, slip control, traction effort, dislocation resistance, slip, paving quality, pavement evenness, simulation, machine performance