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Anordnung zur Anzeige des Überbremsens eines
Schienenfahrzeuges
Bei Schienenfahrzeugen kann gelegentlich der Fall eintreten, dass die Treibachsen tiberbremst werden, d. h., dass das durch eine Bremseinrichtung ausgelöste Bremsmoment grösser ist als das Moment der Haftreibung zwischen Rad und Schiene. In diesem Fall kommt die gebremste Achse zum Stillstand und das Fahrzeug gleitet unter dem Einfluss der in der Masse des Fahrzeuges noch vorhandenen kinetischen Energie auf den Schienen. Das Überbremsen ist gefürchtet, weil in diesem Fall der Bremsweg völlig unkontrollierbar wird.
Handelt es sich um ein Gleichstromfahrzeug, so wird häufig eine elektrische Bremsung in Form der Widerstand- oder Kurzschlussbremse vorgesehen. In diesem Fall werden die Fahrmotoren so geschaltet, dass sie als eigenerregte Hauptstromgeneratoren arbeiten. Die von ihnen erzeugte elektrische Energie wird in einem Bremswiderstand in Wärme umgesetzt. Namentlich bei Strassenbahnen wird wegen der geringen Stationsabstände die Forderung gestellt, dass der Bremsweg möglichst kurz sein soll. Dies gilt auch schon im Hinblick auf die Verkehrssicherheit, weil bei Auftreten eines Hindernisses das Fahrzeug innerhalb einer verhältnismässig kurzen Strecke zum Stillstand gebracht werden soll. Ein kurzer Bremsweg ist aber gleichbedeutend mit der Forderung nach einer hohen Bremskraft der Motoren.
Wird aber die Bremskraft hoch gewählt, so kann es leicht zu dem erwähnten Jberbremsen und damit zu einem Gleiten der Räder kommen, was namentlich bei Strassenbahnen ausserordentlich gefährlich ist.
Es ist auch schon eine Einrichtung zur Verhütung des Schleuderns oder Gleitens der Treibräder von Fahrzeugen bekannt, bei der eine Treibachse und eine Laufachse mit je einer Tachometermaschine gekuppelt sind. Die Spannungen beider Tachometermaschinen sind gegeneinandcrgeschaltet, ihre Differenz wirkt auf ein Relais. Weichen die Spannungen voneinander ab, so ist dies ein Zeichen dafür, das Treibund Laufachse verschiedene Drehzahlen haben. Die Spannungsdifferenz kann aber positiv oder negativ sein. Ist nämlich die Drehzahl der Treibachse höher als die der Laufachse, so schleudert das Fahrzeug.
Ist dagegen die Drehzahl der Treibachse niedriger als die der Laufachse, dann ist die Treibachse überbremst und das Fahrzeug gleitet. Daraus folgt, dass die Einstellung des auf die Spannungsdifferenz ansprechenden Relais recht schwierig ist, weil es sowohl positive als auch negative Spannungsdifferenzen erfassen muss, dabei aber immer eine gewisse Ansprechspannung zum Anziehen seines Ankers benötigt, d. h.,
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nen.
Ferner ist auch eine Anordnung bekannt, welche mittels eines über einen Kondensator an eine der Drehzahl proportionale Spannung angeschlossenen Relais die Grösse der Änderung der Drehzahl in der Zeit erfasst, ohne aber zwischen Bremsen und Beschleunigen zu unterscheiden (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 698917). Durch diese bekannte Einrichtung wird beim Festbremsen eines Rades dessen Bremse gelöst.
Jedoch tritt nachteiligerweise eine Lösung der Bremse auch dann ein, wenn ein gebremstes gleitendes Rad plötzlich wieder starken Reibungswiderstand auf der Schiene findet und entsprechend plötzlich beschleunigt wird.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und betrifft eine Anordnung zur Anzeige des Überbremsens eines Schienenfahrzeuges mit Einzel-oder Mehrachsantrieb, bei der eine der Geschwindigkeit der gebremsten Achse entsprechende Spannung erzeugt wird. Erfindungsgemäss wird das Messglied so ausgebildet
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dass es nur auf den negativen Differentialquotienten der der Drehzahl entsprechenden Spannung anspricht.
Als Messglied wird im weiteren die gesamte Anordnung zur Bildung und Grössenbestimmung des Differentialquotienten betrachtet. Handelt es sich um ein elektrisches Triebfahrzeug mit Gleichstrommotoren und Kurzschlussbremsung, so wird die an den Ankern der generatorisch arbeitenden Fahrmotoren auftretende Bremsspannung über eine differenzierende Schaltung dem Schaltglied zugeführt. Auf diese Weise kann mit Sicherheit die ungewöhnlich schnelle Abnahme der Hilfsspannung bzw. der Bremsspannung festgestellt werden, die sich aus der Geschwindigkeitsabnahme der ursprünglich rollenden Achse beim Übergang zum Gleiten einstellt. In Abhängigkeit hievon kann das Messglied eine Signal oder Anzeigevorrichtung betätigen oder auch regelnd auf die Bremse einwirken, um das Überbremsen zu beseitigen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf ein Fahrzeug mit Gleichstromfahrmotor und Kurzschlussbremsung schematisch dargestellt. Der Fahrmotor mit dem Anker 1 und der Feldwicklung 2 erzeugt während des Bremsens die Bremsspannung. Die Bremsenergie wird in dem veränderlichen Bremswiderstand 3 in Wärme umgesetzt. Die Bremsspannung wird ausserdem über einen Vorwiderstand 5 der Primärwicklung eines Transformators 4 zugeführt, an dessen Sekundärwicklung eine Spannung auftritt, die der Änderungsgeschwindigkeit und damit der Verzögerung der gebremsten Achse proportional ist. Diese Spannung wird über einen Einstellwiderstand 6 einem Schaltglied 7 zugeführt, das beispielsweise ein polarisiertes Relais sein kann.
Mit einem Kontakt 7 kann dieses Relais eine Anzeige oder Signalvorrichtung betätigen oder schliesslich auch Schaltmassnahmen zur Herabsetzung des Bremsmomentes einleiten.
Die von einem Fahrmotor während der Bremsung erzeugte generatorische Spannung ist proportional dem Produkt aus Drehzahl und Magnetfluss der Hauptfeldwicklung. Bei den hohen Bremskräften, die zum Gleiten der Räder führen, ist das Hauptfeld so stark gesättigt, dass der Magnetfluss praktisch konstant und damit vom Bremsstrom unabhängig wird. Dies bedeutet, dass die Bremsspannung mit hinreichender Genauigkeit der Drehzahl der Achse proportional ist. Beim Einsetzen des Gleitens verändert sich die Drehzahl der gebremsten Achse sehr schnell, jedenfalls wesentlich schneller als dies bei einem normalen Bremsvorgang der Fall ist. Dies bedeutet, dass eine Änderung des zeitlichen Differentialquotienten der Bremsspannung eintritt.
Das Schaltglied 7 wird unter Zuhilfenahme des Widerstandes 6 so eingestellt, dass es bei einer bestimmten Grösse des Differentialquotienten der Spannung anspricht. Das Schaltglied spricht somit nicht an, wenn der zeitliche Differentialquotient der Spannung unter diesem Wert bleibt, d. h., wenn die Drehzahl der gebremsten Achse langsam absinkt, wie dies bei einem normalen Bremsvorgang der Fall ist. Der Ansprechwert des Messgliedes muss also höher liegen als der grössten betriebsmässigen Bremsverzögerung des Fahrzeuges entspricht.
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ist so eingerichtet, dass es während des Anfahrens nicht anspricht, sondern nur während des Bremsen, d. h., bei einer Geschwindigkeitsabnahme der gebremsten Achse.
Als differenzierendes Glied ist in dem Ausführungsbeispiel ein Transformator angegeben. Stattdessen können andere Einrichtungen, beispielsweise solche, die mit Hilfe von Kondensatoren arbeiten, verwendet werden.
Das erwähnte Messprinzip ist auch bei nichtelektrischenFahrzeugen anwendbar, also auch dann, wenn eine Bremsspannung von dem Fahrmotor nicht zur Verfügung gestellt wird. Bei Dampflokomotiven kann mit der gebremsten Achse eine Tachometermaschine mit Permanentmagneten gekuppelt werden, deren Ausgangsspannung folglich der Drehzahl der Achse proportional ist. Nimmt im Falle einer normal verlaufenden Bremsung die Tachometerspannung langsam ab, dann wird das Messglied nicht beeinflusst. Ändert sich jedoch die Tachometerspannung sehr schnell, wenn die gebremste Achse zu gleiten beginnt, dann kann mittels der schon erwähnten Differentiationseinrichtung das Ausmass der Minderung festgestellt und zur Einleitung von Schaltmassnahmen verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Anzeige des Überbremsens eines Schienenfahrzeuges mit Einzel- oder Mehrachsan- trieb, bei der eine der Geschwindigkeit der gebremsten Achse entsprechende Spannung erzeugt wird und diese Spannung einem Messglied zugeführt wird, das auf den Differentialquotienten dieser Spannung anspricht, dadurch gekennzeichnet, dass das Messglied so ausgebildet ist, dass es nur auf den negativen Differentialquotienten anspricht.