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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Magnetschienenbremsen von Schienenfahrzeugen, die bei Uberschreiten eines oberen Grenzwertes der Reisegeschwindigkeit nach Betätigung eines Schnellbremsbeschleunigers die Magnete unter Strom setzt und pneumatisch absenkt und nach Unterschreiten eines unteren Grenzwertes der Geschwindigkeit über ein fahrgeschwindigkeitsabhängiges Uberwachungsglied den umgekehrten Vorgang einleitet.
Bei der Konstruktion derartiger Einrichtungen ist davon auszugehen, dass Reisezugwagen nicht über besondere elektrische Leitungen zur zentralen Ein- und Ausschaltung der Magnetschienenbremsen verfügen.
Solche Leitungen sind jedoch auch gar nicht notwendig, da die Verwendung einer Magnetschienenbremse immer dann erfolgt, wenn eine Schnell- oder Notbremsung oberhalb einer bestimmten Reisegeschwindigkeit vorgenommen wird.
Die Information über die Vornahme einer Schnellbremsung gelangt über die Hauptluftleitung zur
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der Hauptluftleitung rasch abgesenkt. Durch die Steilheit dieser Absenkung wird neben dem Steuerventil auch der Schnellbremsbeschleuniger wirksam, der somit zur Schaltung der Magnetschienenbremse herangezogen werden kann.
Die für die Steuerung der Magnetschienenbremse zusätzlich notwendige Information über die herrschende
Reisegeschwindigkeit erfolgt bei bekannten Einrichtungen über einen Fliehkraftregler, der bei Überschreiten einer
Grenzgeschwindigkeit ein Ventil öffnet und damit die pneumatische Betätigung der Magnetschienenbremse ermöglicht. Bei Unterschreiten desselben Geschwindigkeitsgrenzwertes erfolgt eine (verzögerte) Abschaltung der Magnetschienenbremse. Der Nachteil dieser Anordnung liegt vor allem darin, dass es bei Schnellbremsungen knapp oberhalb der oberen Grenzgeschwindigkeit zu sehr kurzfristigen Einschaltungen kommt. Ausserdem ist eine Änderung des einmal eingestellten Grenzwertes mühsam und während des normalen Fahrbetriebes praktisch nicht möglich.
Die Fahrgeschwindigkeit, bei welcher die Magnetschienenbremse eingeschaltet oder ausgeschaltet werden soll, kann nun aber je nach dem vorgesehenen Anwendungsfall sehr verschieden sein. Während man auf Grund der vorliegenden Erfahrungen die Abschaltung bei 60 bis 40 km/h wünscht, um zu grosse Endverzögerung zu vermeiden, herrschen hinsichtlich der Einschaltung die verschiedensten Bedürfnisse. Der gewünschte Einschaltbereich variiert praktisch von 45 bis 90 km/h.
Die Erfindung geht nun von der Überlegung aus, dass ähnliche Erfordernisse der herkömmlichen Rapid-Bremssteuerungen als Halte-Bremssteuerungen bestehen, die für die Erhöhung und anschliessende Herabsetzung des pneumatischen Bremsdruckes verwendet werden. Dort wurde bereits vorgeschlagen, die Geschwindigkeit über einen Achsgenerator zu messen bzw. die von diesem erzeugte Spannung zur Steuerung des Elektroventils für den Zusatzdruck zu verwenden. Die Vergleichsschaltung, die dabei die vom Achsgenerator gelieferte Spannung daraufhin überprüft, ob die eingestellten Grenzwerte der Geschwindigkeit über- bzw. unterschritten sind, wird vom Bremszylinderdruck eingeschaltet gehalten, solange die Bremsung eingeschaltet bleibt.
Eine Verwendung der bekannten Vergleichsschaltung zur Steuerung von Magnetschienenbremsen ist daher nur möglich, wenn der Tatsache Rechnung getragen wird, dass dort die Einschaltung über ein Signal des Schnellbremsbeschleunigers erfolgen soll, das nur ganz kurzzeitig und nicht während des ganzen Bremsvorganges wirksam ist.
Erfindungsgemäss ist für eine Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art vorgesehen, dass in dem Oberwachungsglied eine elektrische Spannungs-Vergleichsschaltung mit von den beiden Fahrgeschwindigkeitsgrenzwerten abhängigem Schaltsprung vorgesehen ist, von dem die Einschaltung der Magnete und deren Absenkung stellbar sind, dass weiters in Reihe mit dem Eingang der Spannungs-Vergleichsschaltung ein vom Schnellbremsbeschleuniger pneumatisch betätigter Schalter liegt, dessen elektrischer Kontakt für die Arbeitsdauer der Magnetschienenbremse entweder mechanisch verriegelt oder als Impulskontakt elektrisch überbrückt ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, deren Aufbau anschliessend im Zusammenhang mit ihrer Funktion beschrieben wird. Fig. l stellt schematisch den Gesamtaufbau eines ersten Ausführungsbeispieles im Schnitt dar, Fig. 2 ist eine Darstellung
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l(Fig. l, 2) über die von der Hauptluftleitung--L--abzweigende Leitung--1-und den von einem Ventil --5-- abgeschlossenen Kanal--6--. Der Schnellbremsbeschleuniger wird durch Auffüllen aus der Hauptluftleitung betriebsbereit gemacht.
Dabei ist die mit der Hauptluftleitung über die Leitung--L--und den geöffneten Absperrhahn--2-
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--4-- abschliessende Ventil --5-- vonAuffüllen der Hauptluftleitung schneller gefüllt werden als die Kammer --12-- unter der Membran-9-, so dass keine Öffnungskraft auf das Auslassventil --5-- entsteht.
Wird eine Betriebsbremsung durchgeführt, so kann beim Schnellbremsbeschleuniger die Druckluft aus der Kammer --12-- über den Kanal --11-- und die Drosselbohrung --10-- so rasch in die Hauptluft abströmen, dass auf die Membran --9-- keine genügende Druckdifferenz wirksam wird, um das Ventil-5gegen die Feder-4-und den pneumatischen Schliessdruck zu öffnen.
Die durch eine Schnell- oder Notbremsung eintretende rasche Druckabsenkung aus der Hauptluftleitung - L-bewirkt hingegen im Schnellbremsbeschleuniger zwischen den Kammern-8 und 12-eine so grosse Druckdifferenz, dass durch die mit der Membran --9-- und dem Druckteller-30-in Verbindung stehende
Ventilstange --31-- da Auuslassventil --5-- von seinem Sitz --32-- abgehoben wird und der Hauptluftleitungsdruck sehr rasch über den Kanal --6-- ins Freie abströmen kann.
Gleichzeitig mit dem Aufstossen des Ventils --5-- wird über die Ventilstangen-33 und 34-und den Winkelhebel--35--derSchalter--36--betätigt.
Das Einschalten des mit der Vergleichsschaltung --18-- in Serie liegenden Schalters --36-- führt nur dann zur Entstehung eines Ausgangssignals an der Vergleichsschaltung --18--, wenn die Reisegeschwindigkeit einen vorgewählten Wert übersteigt. Die Wahl dieses Wertes erfolgt durch Einstellung einer festgelegten Vergleichsspannung in der Vergleichsschaltung --18--. Nur wenn die vom Achsgenerator --40-- erzeugte, der Reisegeschwindigkeit proportionale Spannung den eingestellten Wert übersteigt, wird von der Vergleichsschaltung --18-- eine zur Betätigung der Magnetschienenbremse hinreichende Ausgangsspannung abgegeben.
Bevor eine Betätigung der Magnetschienenbremse erfolgen kann, muss beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das die Absenkung der Magnete beherrschende Servoelektroventil aus der Hauptluftbehälterleitung--L'--aufgefüllt werden.
Das mit der Hauptluftbehälterleitung-L'--uber die Leitung --13-- und den geöffneten Absperrhahn
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werden. Die Druckluft kann nun über die Leitung --24-- zu dem mittels Federkraft der Feder-25geschlossenen Ventil-26--. Weiters kann die Druckluft über die Leitung --27-- zu dem mittels Federkraft der Feder --28-- geschlossenen Ventil kleiner Flache --29--. Gleichzeitig wird in der Stellung"R+Mg" über die Nockenwelle --16-- der Mikroschalter --17-- betätigt,
wodurch der Stromkreis der Vergleichsschaltung --18-- über die E-Leitung-19-und die E-Leitung-21-zum Elektromagneten
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erfolgenden schnell- oder Notbremsung wird durch den Schnellbremsbeschleuniger über den Schalter --36-die Vergleichsschaltung --18-- eingeschaltet. Im vorliegenden Fall wird die Energie für die Durchführung des Steuervorganges im wesentlichen von der Wagenbatterie-39-und nicht vom Achsgenerator-40geliefert, doch ist dies für die Erfindung nicht wesentlich.
Die Einstellung der gewünschten oberen Einschaltgeschwindigkeit erfolgt am Sollwertgeber--EIN-- (vgl.
Fig. 2).
Ausgehend von der Wagenbatterie --39-- über die E-Leitung --38--, die Vergleichsschaltung
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-18--,- unter Spannung gesetzt und die Kontakte schliessen sich. Dadurch wird der Hauptschütz-54-- unter Spannung gesetzt und seine Kontakte schliessen sich ebenfalls. Der Hauptschütz --54-- schliesst den Stromkreis über die Wagenbatterie--39--und die Magnete --58-- der Magnetschienenbremse sind eingeschaltet.
Gleichzeitig wird über die E-Leitung-38--, die Vergleichsschaltung --18--, die E-Leitung-19--, den Mikroschalter --17-- und die E-Leitung --21-- der Elektromagnet --20-- unter Spannung gesetzt und zieht an. Der Stössel --41-- überwindet die Ventilfeder --28-- und öffnet das Ventil kleiner Fläche - -29--. Über die Leitung --42-- kann nun Druckluft in den Raum unter die Membran-43-. Da der Raum über der Membran --43-- mit der Atmosphäre verbunden ist, wird die Membran-43-
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geschlossen und die Leitung ins Freie --47-- abgesperrt. Gleichzeitig wird über die Ventilstange --48-- die Kraft der Ventilfeder --25-- überwunden und das Ventil grosser Fläche --26-- geöffnet.
Dadurch kann nun Hauptbehälterluft aus der Leitung --24-- in die Leitung --56-- strömen und beaufschlagt die Kolben der
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--49-- derüberwindet die Kraft der Feder--52--und hebt den Druckteller --53-- an. Über die Ventilstange --34-- wird nun der Winkelhebel --35-- in Hochlage gehalten, auch wenn die Ventilstange --33-- nach Druckausgleich im Schnellbremsbeschleuniger bereits abgefallen ist. Die Verbindung von Ventilstange --34-und Winkelhebel --35-- erfolgt im vorliegenden Fall dadurch, dass der Winkelhebel --35-- ein Langloch in
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der Ventilstange--34--durchdringt, doch sind andere ähnlich ausgebildete mechanische Koppelglieder möglich.
Wird der Reisezugwagen unter die am Sollwertgeber --AUS-- der Vergleichsschaltung --18--
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unterbrochen und die Magnete stromlos. Gleichzeitig wird über die E-Leitung--21-der Elektromagnet - -20-- stromlos und fällt ab. Der Stössel --41-- entfernt sich vom Ventil-29--, wobei das Ventil
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durch- -46--, die Ventilstange-48-und das Ventil --26-- nach unten gedrückt, wobei das Ventil-26auf seinen Sitz gepresst wird und so den Zustrom neuer Hauptbehälterluft aus der Leitung--24--unterbindet.
Durch das Absenken des Ventils --26-- wird über die Ventilstange --48-- das Ventil --46-- von seinem Sitz abgehoben und entlüftet so die Federspeicherzylinder--49--der Magnetschienenbremse über die Leitung
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abgesenkt wird. Über den Druckteller--53--und die Ventilstange --34-- wird nun der Winkelhebel --35-- frei und durch die Federkraft des Schalters--36--nach unten gedrückt.
Soll das Steuergerät auf seine Funktion geprüft werden, so ist ein Schalter --57-- einzuschalten. Durch das Einschalten des Schalters --57-- wird die elektrische Steuerung --18-- auch bei Stillstand des Wagens funktionsfähig.
Fig. 3, 4a und 4b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ; bei dem wird die Aufgabe, die Vergleichsschaltung --18-- während des gesamten Bremsvorganges eingeschaltet zu haben, obwohl der rapide Druckabfall im Schnellbremsbeschleuniger nur bei Einleitung der Bremsung wirkt, mit elektrischen Bauelementen gelöst. Auch hier wird zwar der Schalter--36--von der Ventilstange --33-- des Schnellbremsbeschleunigers über einen unter der Wirkung einer Feder--52--stehenden Hebel--35'-- betätigt.
Während bei der Ausführung nach der Fig. l und 2 der Schalter--36--auch nach dem Rückgang der Ventilstange--33--in ihrer Ausgangslage durch eine pneumatisch betätigte Anordnung--34, 50,51, 53-geschlossen gehalten wird, öffnet sich bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 der Schalter--36--, wenn der Schnellbremsbeschleuniger in die Ausgangslage zurückkehrt. Damit dadurch die Vergleichsschaltung-18nicht ausser Betrieb gesetzt wird, ist vorgesehen, den schalter --36-- zu überbrücken bis die Spannung an der Vergleichsschaltung --18-- unter den eingestellten Ausschaltwert gesunken ist.
Da der mechanische Aufbau der Einrichtung gemäss Fig. 3 von dem gemäss Fig. l nur in den bereits erwähnten Details unterschiedlich ist, ist eine gesonderte Darstellung der mechanischen Funktionsweise des Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 3 und 4 nicht erforderlich. Im Zusammenhang mit dem aus Fig. 4 hervorgehenden Aufbau des elektrischen Teiles der Einrichtung ist noch einmal zu erwähnen, dass die Vergleichsschaltung--18--an sich bekannt ist. Sie besteht aus einem Gleichrichter und Spannungsregler
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der Logik--LG--und der Endstufe --E--.
Die der Drehzahl der Achse proportionale Wechselspannung des Generators --40-- wird über den beim Bremsen geschlossenen Schalter --36-- vom Silizium-Gleichrichter --Grl0-- in Gleichstrom umgewandelt und mittels des Ladekondensators--C6 und C7-- geglättet. Die gleichgerichtete Leistung an den Ladekondensatoren-C6 und C7-dient zur direkten Speisung der Endstufe und des Relais-59-. Sie wird über den Spannungsregler den Sollwertgebern und der Logik zugeführt. Der längsstabilisierte Spannungsregler besteht im wesentlichen aus den Transistoren--Tsl und Ts2--sowie der Zenerdiode --Grl2--. Die Referenzspannung kann mit Hilfe des Potentiometers --R2-- innerhalb gewisser Grenzen eingestellt werden und entspricht gleichzeitig dem Raddurchmesser.
Die Ein- und Ausschaltdrehzahl der elektronischen Steuerung wird auf die stabilisierte Referenzspannung bezogen. Der Sollwertgeber für den Einschaltbereich besteht aus dem Transistor--Ts4-, der Phasenumkehrstufe --Ts5-- sowie dem Potentiometer --R9--. Der Sollwertgeber für den Ausschaltbereich besteht aus dem Transistor--Ts3--und dem Potentiometer--R6--.
Zum Schutz gegen Störspannungen sind die Sollwertgeber als Integratoren ausgebildet und durch
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zwangsläufige Einstellung der Lage der Endstufe, die nur bestimmt wird durch die Sollwertgeber. Ihre Arbeitsweise ist unabhängig von äusseren Einflüssen, wie von der Temperatur.
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Die Endstufe-E--besteht aus den Transistoren-Ts8 und Ts9--, welche die Leistungsstufen, gebildet aus den Transistoren --Ts10 und Tsll--, steuern. Damit die Belastung des Generators bei ausgeschaltetem Relais --59-- erhalten bleibt, ist in diesem Schaltzustand der Belastungswiderstand - -R23-- eingeschaltet.
Durch Schliessen des Schalters --36-- wird die Vergleichsschaltung --18-- ausgehend vom Generator --40-- über die Leitungen-103 und 104-unter Spannung gesetzt. Vorerst werden die Schwellwertstufen --Ts3 und Ts4-noch Strom führen und damit das RS-Flip-Flop zwangsweise in Sperrstellung bringen.
Ein weiterer Anstieg bewirkt über --R6 und Ts3--ein Durchschalten des Gleichrichters--Grl6--. Wird der mit dem Potentiometer --R9-- eingestellte Sperrwert im Pegelschalter-EIN-erreicht, sperrt-Ts4--. Durch Phasenumkehrung im Transistor--Ts5-entsteht ein Strom über dem Gleichrichter-Grl7--, welcher die Transistoren-Ts6 und Ts7-zum Kippen bringt. Dies hat zur Folge, dass die beiden Transistoren --Ts9 und Ts11-- leitend werden und über die Leitungen--101 und +102--das Relais--59--erregt wird. Dadurch werden die Kontakte des Relais--59--geschlossen.
Ausgehend von der Wagenbatterie --39-- über die Leitung--+108--, den Mikroschalter--17--, der in der Bremsstellung"R+Mg"eingelegt ist und die Leitung--+107--werden die Kontakte des Relais - -59-- an Spannung gelegt. Da die Kontakte geschlossen sind, wird über den Kontakt und die Leitung --+106-- das Elektroventil --20-- auf der Plusseite beaufschlagt. Ausgehend von der Batterie - --39-- wird über die Leitung --105-- das Elektroventil --20-- auch auf der Minusseite beaufschlagt und unter Spannung gesetzt.
Ausgehend von der Batterie --39-- über Leitung --+108--, den Mikroschalter--17-, die Leitung --+107-, den Kontakt--14--und die Leitung --+111-- wird der Kontakt --24'-- des Relais - -59-- an Spannung gelegt. über den geschlossenen Kontakt --21'-- und über die Leitung --+112-- wird
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wodurch dieser unter Spannung gesetzt wird.
Ferner wird Generatorstrom über die Leitungen-104 und 115-zum Kontakt--34-des Relais - geführt. Da die Kontakte bei erregten Relais angezogen sind, kann nun Generatorstrom über die Leitung --118-- weiter in die elektronische Steuerung, wo der Schalter --36-- überbrückt wird. Dies ist insofern erforderlich, da der Schalter --36-- während der Schnellbremsung abfallen kann, die elektronische Steuerung aber weiter in Funktion bleiben soll.
Wird der Wagen nun unter die am Pegelschalter eingestellte Geschwindigkeit (zwischen 40 und 60 km/h) abgebremst, so sinkt die Generatorspannung unter den am Pegelschalter-AUS--eingestellten Wert. Der Transistor--Ts3--wird leitend und der Gleichrichter --Gr8-- stromführend. Damit kippt der RS-Flip-Flop um und die beiden Transistoren--Ts9 und Ts11-- sperren, so dass das Relais --59-- stromlos wird.
Gleichzeitig werden die Transistoren-Ts8 und Ts10-- leitend, so dass die Belastung des Generators wegen des Lastwiderstandes--R23--erhalten bleibt.
Da nun das Relais --59-- stromlos wird, fallen seine Kontakte ab. Dadurch wird der Kontakt --11', 14'-- unterbrochen, Leitung --+106-- stromlos und das Elektroventil --20-- fällt ab. Gleichzeitig wird der Kontakt-21', 24'--unterbrochen, die Leitung --+112-- stromlos und das Hauptschütz-54-- fällt ebenfalls ab. Dadurch wird die Stromverbindung Batterie-39-, Leitung-+108-, Leitung --+113--, Leitung --+114-- unterbrochen und der Magnet --58-- der Schienenbremse stromlos. Ausserdem wird der Relaiskontakt --31',34'-- unterbrochen, wodurch die Leitung --118-- stromlos wird und die Überbrückung des Schalters --36-- aufgehoben wird.
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