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Schienenbremsschaltung
Die Steigerung der Fahrgeschwindigkeit von Strassenbahnwagen hat die Einführung der Schienenbremsen notwendig gemacht, deren zusätzliche Bremswirkung die Betriebssicherheit wesentlich erhöht. Die Wicklung der Schienenbremse kann entweder vom Bremsstrom oder von der Netzspannung bzw. von einer Batterie gespeist werden. Es können aber auch beide Stromquellen hiefür verwendet werden, wie dies z. B. bei der Verbundschienenbremse der Fall ist, die eine Doppelwicklung besitzt. Die Verbundschienenbremse erfordert natürlich bei gleicher Bremskraft einen bedeutend grösseren Aufwand als die Schienenbremse mit bloss einer Wicklung, weil jede der beiden Wicklungen für sich die für den Anpressdruck notwendige Erregung aufbringen muss.
Die Frischstromspeisung ist deshalb äusserst wichtig, weil auch bei Versagen der elektrischen Kurzschlussbremse die Wirkung der Schienenbremse aufrecht bleibt.
Bekanntlich ist die Bremskraft der Schienenbremse bei konstanter Erregung in ziemlich hohem Masse von der Geschwindigkeit abhängig.
Bei hohen Geschwindigkeiten ist sie geringer als bei niedrigen, was teils auf den mit der Geschwindigkeit stark veränderlichen Reibungkoeffizienten und teils auf die entmagnetisierende Wirkung der Wirbelströme im Schienenkopf zurückzuführen ist. Gerade bei den höheren Geschwindigkeiten würde aber die Bremskraft am wirksamsten zur Verkürzung des Bremsweges beitragen. Aus diesem Grunde und zur Erzielung einer möglichst gleichmässigen Bremskraft über den ganzen Geschwindigkeitsbereich wurde vorgeschlagen, die Schienenbremswicklung anstatt vom Bremsstrom von der Bremsspannung zu erregen. Die Schienenbremse besitzt dann nur eine einzige dünndrahtige Wicklung, welche im Notfalle, also bei Gefahrbremsung, zur Erhöhung der Sicherheit auf das Netz umgeschaltet wird.
Nach bestehenden Ausführungen wird bei der Überschaltung von der Bremsspannung auf die Netzspannung sogar die Stromrichtung in der Wicklung umgekehrt, so dass die Schienenbremse zunächst abgehoben und dann gleich wieder angezogen wird. Wenn sich die Wagengeschwindigkeit dem Wert Null nähert, nimmt die Bremskraft rasch ab. Es wäre aber auch beim Stillstand eine gewisse Bremskraft zum Festhalten des Zuges erwünscht.
Nach der Erfindung erhält die Schienenbremse ebenfalls nur eine einzige dünndrahtige Wicklung, deren Erregung jedoch sowohl von der Brems- spannung als auch von der Netzspannung be- einflusst wird. Die Schaltanordnung ist so ge- troffen, dass beim Zuschalten der Netzerregung die Spannungserregung nicht abgeschaltet werden muss, sondern weiter bestehen bleiben kann. Es sind dann beide Stromquellen zugleich an der Erregung der Schienenbremse beteiligt, ohne sich gegenseitig zu stören. Der anderenfalls mit der Uberschaltung von der Bremsspannung auf die Netzspannung verbundene Zeitverlust wird dadurch vermieden.
In Fig. 1 bedeuten 1, 2 und 3 Widerstände, 4 die Wicklung der Schienenbremse. Die Fig. 2 stimmt mit Fig. 1 überein, nur ist an Stelle des Widerstandes 2 eine zweite Schienenbremswicklung angeordnet. Die Teile 1, 2, 3 und 4 bilden zusammen eine Widerstandsbrücke, an deren diagonale Punkte als Spannungsquellen die Netzspannung Un und die Bremsspannung Ub angelegt sind. Ist die Brücke abgeglichen, so beeinflussen sich die beiden Stromkreise gegenseitig nicht ; sie sind gleichsam voneinander unabhängig. In den Brückenzweigen 2 und 4 überlagern sich die beiden Ströme gleichsinnig, in den Zweigen 1 und 3 gegensinnig.
Sind beispielsweise die Brückenwiderstände untereinander gleich gross, so ist die Spannung an der Schienenbremswicklung U, = i (Un+Ub), wobei i Un von der Netzspannung und i Ub von der Bremsspannung herrührt. Da die Schienenbremsen üblicherweise stark gesättigt sind, wird durch eine der beiden Spannungen allein schon ein genügend starker Anpressdruck erzeugt, so dass sowohl beim Versagen der elektrischen Kurzschlussbremse als auch beim Ausbleiben der Netzspannung eine sichere Wirkung der Schienenbremse gewährleistet ist. Bei abgeschalteter Netzspannung wird die Bremsspannung Ub durch die Widerstände 2 und 3 halbiert. Die Potentiale der Punkte ssi und Bs unterscheiden sich um zfz i Ub vom Erdpotential, welches in diesem Falle dem mittleren Potential des Bremskreises entspricht.
Wird die Netzspannung zugeschaltet, so verschiebt sich das mittlere Bremspotential um tun. Ein an irgendeiner Stelle des Bremskreises auftretender Erdschluss ist gänzlich ungefährlich, weil der Erdstrom
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wegen der verhältnismässig hohen Widerstände 2 und 3 nur sehr klein sein kann.
Für die gleichzeitige Erregung der Schienen- bremswicklung durch die Netz-und Brems- spannung ist die Erfüllung der folgenden Be- dingung notwendig : Bei alleiniger Netzspeisung darf an den Anschlussklemmen der Brems- spannung entweder kein Potentialunterschied auftreten, oder nur in einem solchen Sinn, dass die Selbsterregung der als Generatoren arbeitenden Motoren im Sinne der Remanenzspannung unterstützt wird. Eine Verstimmung der Widerstandsbrücke ist nur in diesem Sinne zulässig, weil sonst die Ströme in der Schienenbremswicklung infolge Umpolung des Bremskreises sich nicht gleich-sondern gegensinnig überlagern würden.
Die Schaltung nach Fig. 3 kommt für den einpolig geerdeten Bremskreis in Betracht. Sie geht aus der Fig. 1 dadurch hervor, dass der Widerstand 2 null geworden ist, was einer Verstimmung der Brücke im zulässigen Sinne entspricht, da durch die Netzspannung allein die Erregung des Bremskreises im Sinne der Remanenzspannung gefördert wird. Aus der Viereckschaltung ist auf diese Weise eine Dreieckschaltung geworden. Um die Wicklung nicht für die volle Summe beider Spannungen (Un+Ub) bemessen zu müssen, kann in die Neztzuleitung und eventuell auch in die Bremszuleitung je ein Vorwiderstand verlegt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schienenbremsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenbremswicklung zugleich von zwei Spannungen gespeist wird, die gleich- sinnig sich überlagernde Erregungsanteile er- zeugen, und dass bei Ausfall einer Spannung die Wicklung von der anderen weiterhin erregt wird.