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Einrichtung zur kurvengerechten Steuerung von ein- oder mehrachsigen
Laufwerken von Schienenfahrzeugen
Zusatzpatent zum Patent Nr. 220661.
Das Patent Nr. 220661 bezieht sich auf eine Einrichtung zur kurvengerechten Steuerung von ein-oder mehrachsigen, gegenüber dem Wagenkasten in horizontaler Ebene schwenkbaren Laufwerken von Schie- nenfahrzeugen mit längenveränderlichen Gliedern zwischen dem Laufwerk und dem Wagenkasten. Nach der Erfindung gemäss dem Patent Nr. 220661 wird vorgeschlagen, dass als längenveränderliche Glieder ela- stische, mit einer regelbaren Gasfüllung versehene Bälge vorgesehen sind, wobei zwischen dem Laufwerk und dem Wagenkasten zwei Bälge angeordnet sind, die für die Geradeausfahrt gleiche, für die Kurvenfahrt verschiedene Gasfüllungen haben.
Infolge der Anwendung der elastischen Bälge, die zum Einsteuern in die Kurve wechselweise mit einer veränderlichen Druckmittelfüllung versehen wurden, kann auf umfangreiche Übertragungsgestänge und komplizierte Lagerungen für die längenveränderlichen Glieder verzichtet werden, so dass eine einfa- che und zuverlässige Steuerungseinrichtung gegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erfindung gemäss Patent Nr. 220661 so weiter auszug- stalten, dass die Impulsgabe für die Steuerungseinrichtung und damit die Füllung der als längenveränder- liche Glieder dienenden Bälge in einfacher Weise zu regeln ist.
Bei bekannten Einrichtungen zum kurvengerechten Steuern der schwenkbaren Lauf werke von Schienen- fahrzeugen erfolgt die Impulsgabe für die Steuerungseinrichtung kontinuierlich mit einem Magneten des
Laufwerkes, der über eine neben einer Fahrschiene herlaufende Kontaktschiene hinweggeführt wird. Diese
Vorrichtung ist der langen Kontaktschiene wegen sehr aufwendig. Ausserdem sind besondere Massnahmen erforderlich, um unerwünschte Kontaktgaben zu vermeiden, z. B. wenn beim Durchfahren einer Weiche oder einer Kreuzung der Magnet über eine kreuzende Fahrschiene hinweggeführt werden muss.
Der Mangel des erheblichen Aufwandes infolge der durchlaufenden Kontaktschiene ist zwar bei einer andern ebenfalls bekannten Einrichtung vermieden, bei der die mit dem Laufwerk verbundenen Fühlorgane mit den Lauf- schienen selbst zusammenarbeiten, hiedurch ist aber der Einlaufstoss zwischen Schiene und Rädern beim
Einfahren in Kurven nicht ganz auszuschalten, weil das Laufwerk erst im Zeitpunkt des Einlaufes in eine
Kurve kurvengerecht eingestellt wird.
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Bei der Lösung nach der Erfindung erfolgt die Impulsgabe für die Steuerungseinrichtung zwar entsprechend, aber nicht in unmittelbarer Abhängigkeit von der Schienenkrümmung, so dass Kurven ohne jeden Einlaufstoss durchfahren werden können. Anderseits sind statt der langen Kontaktschiene der einen bekannten Einrichtung nur punktförmige Kontaktgeber erforderlich, durch deren Ausgestaltung und Anordnung noch erreicht werden kann, dass ohne weiteren Aufwand eine unerwünschte Kontaktgabe durch kreuzende Fahrschienen ausgeschlossen ist.
Im Hinblick auf die gewünschte Ausschaltung des Einlaufstosses in Kurven wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, die Kontaktgeber vor den Kurven anzuordnen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dienen als Impulsgeber für die Fühlorgane federnde
Kontaktbügel, die an der Schiene befestigt sind.
Die Fühlorgane sollen bei Berührung mit dem Kontaktgeber über Schiene und Rad einen Schaltstrom- kreis schliessen, der seinerseits einen Regelstromkreis des Steueraggregates schaltet.
Bei Fahrzeugen mit mehreren Lenkgestellen sollen diese in an sich bekannter Weise ein gemeinsa- mes Steueraggregat haben, während jedes Lenkgestell eigene Fühlorgane aufweisen soll. Hiebei kann die Anordnung jedoch auch so getroffen werden, dass nur die Fühlorgane des in Fahrtrichtung vorderen
Lenkgestelles Impulse an das Steueraggregat geben. Schliesslich kann bei Fahrzeugen mit mehreren Lenk- gestellen noch vorgesehen werden, dass die Lenkgestelle ein gemeinsames Steueraggregat haben und nur ein Lenkgestell Fühlorgane aufweist.
Zur Anordnung des federnden Kontaktbügel wird vorgeschlagen, dass am Beginn und am Ende einer
Kurve an der Aussenseite der kurveninneren Schiene ein federnder Kontaktbügel vorgesehen ist.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung sollen den Fühlorganen von Hand zu betätigende Taster par- allelgeschaltet sein und soll der jeweilige Einsteuerzustand des Lenkgestelles optisch angezeigt werden.
Um den Bügel veränderlichen Betriebsverhältnissen anpassen zu können, soll gemäss einem weiteren
Erfindungsmerkmal der Schienenkontaktbügel in der Höhe und nach der Seite verstellbar sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll das Fühlorgan der Fahrzeuge ein den Halleffekt aus- nutzender Generator sein, der seine Impulse von einem schienenfesten, permanenten Magneten erhält.
Hallgeneratoren, wie sie erfindungsgemäss angewendet werden sollen, haben den Vorteil, dass sie un- abhängig von der Geschwindigkeit arbeiten, mit der ein Blättchen aus geeignetem Material (intermetalli- scher Halbleiter, Indiumantimonid und Indiumarsenit), das zwei Elektroden zur Zuführung des Steuerstro- mes und zwei Elektroden zur Abnahme der Hallspannung hat, durch ein Magnetfeld (Steuerfeld) bewegt wird. Wird der Hallgenerator mit dem erwähnten Blättchen als Fühlorgan am Fahrzeug befestigt und das
Magnetfeld von dem erfindungsgemäss schienenfest vorzusehenden Magneten aufgebaut, so erfolgt die
Steuerung des Lenkgestelles in dem praktisch in Frage kommenden Geschwindigkeitsbereich unabhängig von derFahrgeschwindigkeit.
Der Steuerimpuls kann unabhängig vom Abstand zwischen Hallgenerator und permanentem Magneten und unabhängig davon, ob der permanente Magnet durch Schnee, Eis oder son- stige Substanzen verunreinigt ist, ausgelöst werden. Im Hallgenerator mit dem permanenten, schienen- festen Magneten liegt also ein ideales Impulsabgabeorgan zur Steuerung von Schienenlenkgestellen vor.
Weitere Merkmale der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in zwei beispielsweisen Ausführungsformen darge- stellt. Es zeigen : Fig. 1 ein einachsiges Lenkgestell von der Seite gesehen, Fig. 2 in schematischer Dar- stellung die Zuordnung der einzelnen Teile und Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung an ei- nem schematisch dargestellten Lenkgestell.
Das im Ausführungsbeispiel einachsige Lenkgestell mit einem Rahmen 1 und einem Radsatz 2 ist um einen lotrechten Zapfen 3 des Fahrzeugrahmens 4 schwenkbar (Fig. l, 3). An jedem Gehäuse der Radsatzlager und damit an einem gegen die Schiene 5 nicht gefederten Fahrzeugteil ist höhenverstellbar ein starrer Bügel 6 befestigt, der an seinem dem andern Lenkgestell des Fahrzeuges zugekehrten Ende unter
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rechten Abstand von der Schiene und berührt daher diese nicht. Er kommt jedoch in Berührung mit einem an der Schiene befestigten federnden Kontaktbügel 9. Die Anordnung des Schleifkontaktes hinter dem jeweiligen Rad des Radsatzes verhindert, dass er durch auf der Schiene liegende Hindernisse beschädigt wird.
Der Kontaktbügel 9 kann ohne beschädigt zu werden vom Radsatz 2 überfahren werden. Er ist mit seinem einen Ende bezüglich seiner Höhen- und Seitenlage einstellbar an der Schiene befestigt, während sein anderes Ende horizontal geführt ist, jedoch lotrecht frei federn kann. Ein dem Kontaktbügel 9 entsprechender Kontaktbügel befindet sich am Anfang und am Ende einer Kurve an der Aussenseite der kurveninneren Schiene. Die beiden angenommenen Lenkgestelle eines Schienenfahrzeuges sind gleich ausgebildet, wobei die lotrechte Fahrzeugquermittelebene ihre Symmetrieebene ist. Sie können in bekannter Weise auch mehr als einen Radsatz haben. Bei mehrachsigen Lenkgestellen befindet sich zwischen den äusseren Radsätzen jedes Lenkgestelles ein Paar Schleifkontakte.
Die beiden Schleifkontakte 8 der beiden Lenkgestelle l, 2 eines Schienenfahrzeuges sind in einen durch einen Strichpunktlinienzug dargestellten Schaltstromkreis 10 eingeschaltet (Fig. 2). Der Schaltstromkreis 10 wird von einer Gleichstromquelle 11 gespeist. Er wird über die Kontaktbügel 9 an Masse 12 gelegt. Dem Schleifkontaktpaar 8 jedes Lenkgestelles ist ein Doppelschalter 13 zugeordnet. Der in Fahrtrichtung 14 des Fahrzeuges vordere Doppelschalter ist geschlossen, während der in Fahrtrichtung hintere Doppelschalter offen ist. Beim Wechseln der Fahrtrichtung werden die Schalter automatisch oder von
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Hand umgestellt, so dass jeweils die in Fahrtrichtung vorderen Schleifkontakte zur Impulsgabe herange- zogen sind, während die in Fahrtrichtung hinteren Schleifkontakte nicht benutzt werden.
In den Schalt- stromkreis 10 sind ausserdem die elektrischen Teile 15. 16 zweier Fortschaltrelais eingeschaltet. Die me- chanischen Schalterteile 17, 18 der Fortschaltrelais sind in den durch einen strichlierten Linienzug dar- gestellten Regelstromkreis 19 eingeschaltet. Der Regelstromkreis 19 wird von der Gleichstromquelle 11 gespeist. In ihm liegt ein Magnetventil 20. Dieses regelt die Verbindung zwischen je zwei pneumatischen längenveränderlichen Gliedern 21,22 der Lenkgestelle, einer Druckmittelquelle 23 und einem Druckmit- telauslass 24.
Die längenveränderlichen Glieder sind zwischen dem Lenkgestellrahmen 1 und dem Fahrzeugrahmen '4angeordnetegasgefüllte elastische Bälge. Während derGeradeausfahrt herrscht in ihnen ein mittlerer Gas- druck. Die längenveränderlichen Glieder haben gleiche Längen und üben kein Drehmoment auf den Lenk- gestellrahmen aus. Bei entsprechender Stellung des Magnetventiles 20 sind die Bälge 21, 22 von der Druck- mittelquelle 23 und dem Druckmittelauslass 24 abgesperrt und miteinander verbunden. Die beiden Lenk- gestelle sind in ihrer Normallage gefedert geführt, in der ihre lotrechte Längsmittelebene mit der lot- rechten Längsmittelebene des Fahrzeugrahmens 4 zusammenfällt.
Überfährt das in Fahrtrichtung vordere Lenkgestell einen Kontaktbügel 9 vor einer Linkskurve, so er- hält das Relais 16 einen Stromimpuls. Der offen gewesene Schalterteil 17 wird geschlossen, während der offene Schalterteil 18 offen bleibt. Der Stromkreis 19, in dem eine Tauchspule 28 geschaltet ist, wird geschlossen, wodurch das Magnetventil 20 so verstellt wird, dass die kurveninneren Bälge 21 an den Druck- mittelauslass 24 und die kurvenäusseren Bälge 22 an die Druckmittelquelle 23 angeschlossen werden.
Die Bälge 22 werden zusätzlich gefüllt und die Bälge 21 entleert, so dass die Lenkgestelle in die Kurve eingesteuert werden. Überfährt das Lenkgestell den Kontaktbügel 9 am Kurvenende, so erhält das Relais 16 einen erneuten Stromimpuls, der den Schalter 17 wieder ausschaltet. Das Magnetventil 20 wird in seine Ausgangsstellung zurückgebracht. Zwischen den Bälgen 21, 22 findet ein Druckmittelausgleich statt, so dass wieder beide Lenkgestelle in ihrer Normallage federnd geführt sind. Beim Durchfahren einer Rechtskurve findet ein sinngemäss gleicher Steuervorgang statt, bei dem der Schalter 18. nicht aber der Schalter 17 betätigt und eine weitere Tauchspule 29 wirksam wird. Der jeweilige Einsteuerzustand wird durch Lampen 26, 27 angezeigt, die den Tauchspulen des Magnetventils 20 parallelgeschaltet sind.
Um die Vorrichtung auch unabhängig von einer Kontaktgabe zwischen den Schleifkontakten 8 und den Kontaktbügeln 9 betätigen zu können, z. B. bei Versagen der Kontaktbügel 9, oder um die Anlage überprüfen zu können, sind in den Schaltstromkreis 10 noch manuell zu betätigende Taster 25 eingeschaltet, die die gleiche Funktion wie die Schleifkontakte 8 und die Kontaktbügel 9 erfüllen.
Weiters ist es möglich, auf das Kontaktpaar 8 an einem Lenkgestell und auf die beiden Fahrtrichtungsschalter 13 zu verzichten. In diesem Falle werden in beiden Fahrtrichtungen die Steuerimpulse des Kontaktpaares eines Lenkgestelles zum Einsteuern beider Lenkgestelle benutzt. Durch entsprechende Anordnung der Kontaktbügel vor und nach den Kurven ist die Steuerung so auszulegen, dass für das vorauslaufende und für das nachlaufende Lenkgestell befriedigende Steuerausschläge vorliegen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sie einfacher und demzufolge billiger ist. Es sind jedoch unter Umständen nicht so gute Steuerergebnisse zu erzielen, wenn die Fahrtrichtung des Fahrzeuges umkehrbar sein soll.
Schliesslich ist es möglich, den Schaltstromkreis 19 mit seinem einen Ende nicht an Masse zu legen, sondern an zwei Kontakten des Schleifkontaktes 8 zu trennen und diese beiden Kontakte beim Überfahren eines Kontaktbügels mit dessen Hilfe miteinander zu verbinden, um auf diese Weise den Schaltstromkreis 19 zu schliessen.
Die Erzeugung des Einsteuerdrehmomentes durch die längenveränderlichen Glieder 21, 22 kann auf verschiedene Art erfolgen. Es können z. B. die Glieder bei Geradeausfahrt auch ohne Gasdruck sein, während bei Kontaktgabe das Magnetventil 20 jeweils die linken oder rechten Bälge mit Gas beschickt.
Auch können bei Geradeausfahrt alle Bälge 21, 22 den Höchstdruck bereits besitzen, während bei Kurvenfahrt jeweils die linken oder die rechten Bälge entlüftet werden.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 3 erfolgt die Füllung der gasgefüllten Bälge 21, 22 mittels des Magnetventils 20, das seine Steuerimpulse über einen Transistorverstärker 30 von einem Hallgenerator 31 erhält. Je ein Hallgenerator ist hinter den Rädern des Lenkgestelles am Rahmen 1 befestigt. Der jeweils kurvenäussere (oder kurveninnere) Hallgenerator 31 erhält seine Impulse von einem permanenten Magneten 32, der in einem bestimmten Abstand vor einer Kurve an der Kurvenaussenseite (oder Kurveninnenseite) schlenenfest angeordnet ist.