CH552496A

CH552496A - Einrichtung zur beschleunigung oder verzoegerung von schienenfahrzeugen mit ferromagnetischen raedern mit an mindestens einer fahrschiene angeordneten magnetpolen.

Info

Publication number: CH552496A
Application number: CH657872A
Authority: CH
Original assignee: Egloff Adolf
Priority date: 1972-05-02
Filing date: 1972-05-02
Publication date: 1974-08-15

Description

Auf verschiedenen Gebieten des Transportwesens, wie z.B. in Rangierbahnhöfen, an Verladerampen etc, ist es erforderlich, schienengebundene, motorlose Fahrzeuge, z.B. Wagen, mit relativ kleiner Geschwindigkeit über relativ kurze Strecken zu bewegen und an bestimmten Stellen wieder anzuhalten.

So werden z.B. in Rangieranlagen Seilförderanlagen eingesetzt, um Wagen zu verschieben. Wie die Erfahrung zeigte, benötigen solche Einrichtungen bedeutende Unterhaltsaufwendungen. Ferner stellen sie in gewissen Anlagen eine Gefährdung für das Personal dar und es sind besondere Massnahmen für den Umweltschutz (Lärm, Grundwasserverschmutzung durch Schmieröle) vorzukehren.

Die vorliegende Erfindung strebt eine Senkung des Unterhaltaufwandes an. Die Einrichtung weist ausser dem rollenden Rade keine bewegten Teile auf und ist auch problemlos hinsichtlich vorgeschriebener Lichtraumprofile.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Durch eine zweckmässige Steuerung der magnetischen Flussverhältnisse vor bzw. nach dem Rad werden auf letzteres beschleunigende bzw. bremsende Kräfte ausgeübt. Die in Fig. 1 gezeigte Fahrschienenanordnung mit auf die ferromagnetischen Räder von Schienenfahrzeugen wirkenden Magnetpolen zeichnet sich dadurch aus, dass längs einer nichtferromagnetischen Fahrschiene 3 Magnetpole n auf einem zu dieser Fahrschiene parallel liegenden ferromagnetischen Träger 6 in konstanten Abständen b, die kleiner sind als der Radius des Rades 1, festgemacht und so angeordnet sind,

dass der die Bewegung des Fahrzeuges beeinflussende magnetische Fluss 2 zur Hauptsache von einer unter dem Rad 1 liegenden Polfläche A eines erregten Magnetpols n in die Radlauffläche B eintritt und wieder aus letzterer in vor bzw. nach dem Rade 1 sich befindende Polflächen A der Magnetpole (n+ 1; bzw. n - 1) austritt und sich über den ferromagnetischen Träger 6 schliesst.

Die Länge 1 und die Polteilung b der Magnetpole richtet sich weitgehend nach dem Radius R des Rades. Eine günstige resultierende Kraftwirkung entsteht, wenn die Polteilung b kleiner als der Radius R des Rades gewählt wird. Da nur immer ein bis zwei Magnetpole pro Rad gleichzeitig erregt werden, benötigt die Einrichtung nur eine relativ bescheidene Stromquelle. Je nach Steuerung der Erregerspulen 5, z.B. über Thyristoren, in Abhängigkeit der Radposition kann eine bremsende oder beschleunigende Kraftwirkung auf das Rad 1 ausgeübt werden.

An Hand der Fig. 1,2, wird ein möglicher Aufbau des Magnetsystems erläutert und die Fig. 3, 4, zeigen das Prinzip von verschiedenen Steuerverfahren.

Fig. 1 stellt einen Querschnitt eines Magnets für eine Gleisseite dar. Je nach Anwendung und Kraftbedarf wird auch die zweite Fahrschiene eines Gleises mit dem Magnetsystem ausgerüstet. Da der in der Seitenansicht Fig. 2 eingezeichnete magnetische Nutzfluss 2 sich über das Rad 1 schliessen muss, ist die mittels angeschweisster Stützwinkeln 27 auf den Schwellen 11 befestigte Fahrschiene 3 (Fig. 1) aus unmagnetischem Material herzustellen, damit keine Shuntung des magnetischen Nutzflusses 2 zwischen den Magnetpolen n eintritt. Letztere liegen auf dem Fuss 9 der unmagnetischen Fahrschiene 3 auf, so dass mögliche Belastungskräfte vom Rad 1 auf die Magnetpole n in die unmagnetische Fahrschiene 3 und damit auf die Schwellen 11 abgeleitet werden.

Seitlich an den vom Rad 1 überfahrenen und zusätzlich der Radspurkranzführung dienenden Magnetpolen n werden in Kunstharz vergossene Erregerspulen 5 aufgeschoben, die durch die unmagnetische Abdeckung 12 vor herunterfallenden Teilen geschützt sind. Die Abdeckung 12 wird vorteilhafterweise gleichzeitig als RüclQleiter-Samrnelschiene für die Ströme der Erregerspulen 5 ausgebildet. Die Magnetpole n sind mit Schrauben 13 am ferromagnetischen Längsträger 6 festgeschraubt. Ferner ist das Magnetsystem mit den Schrauben 14 periodisch an der unmagnetischen Fahrschiene 3 befestigt.

In Fig. 3 weisen die Erregerwicklungen 5, der aus relativ weichmagnetischem, elektrisch schlecht leitendem Material bestehenden Magnetpolen n alle den gleichen Wicklungssinn und die gleiche Stromrichtung auf. Wird angenommen, dass z.B. der Magnetpol n vor dem Rad erregt sei, wird sich ein magnetischer Nutzfluss 2 über den Luftspalt 15, das Rad 1, den Magnetpol n-l und den Längsträger 6 zurück zum Magnetpol n aufbauen. Dieser magnetische Fluss übt eine Kraft 16 auf das Rad 1 aus gemäss:
B
F=A( )2
5000 F in kg, wenn A in cm2, B in Gauss.

Das auf das Rad wirkende Drehmoment wird damit F X a, wobei a der senkrechte Abstand des Radaufliegepunktes zu der Wirkungslinie der Kraft 16 bedeutet. Die Kraft 16 wird versuchen den Luftspalt 15 zwischen Magnetpol n und Rad 1 zu verkleinern. Durch die Bewegung des Rades 1 in der eingezeichneten Richtung wird in dem Magnetpol n der magnetische Fluss zunehmen. Bei Erreichung des Flussmaximas im Magnetpol n wird dessen Erregung abgeschaltet und die Erregung des nächstfolgenden Magnetpols n+ 1 zugeschaltet. Der in diesem Zeitpunkt zwischen dem Magnetpol n und n- 1 bestehende magnetische Fluss, der nun bewegungshemmend wirkt, wird im Magnetpol n durch den Aufbau eines Nutzflusses vom Magnetpol n + I zum Magnetpol n geschwächt, dh rasch abgebaut.

Auf das Rad 1 wirkt in Bewegungsrichtung eine Beschleunigungskraft 17 gemäss: F.a
F'=
R
Für die Bestimmung des Flussmaximas im Magnetpol n wird auf letzterem eine Messwicklung 19 aufgebracht, an deren Enden 20 eine der zeitlichen Änderung des Flussverlaufes proportionale Spannung zur Steuerung der Thyristoren 23 abgegriffen werden kann. Mit Erreichen des Flussmaximas im Magnetpol n ändert die Polarität der in der Messwicklung 19 induzierten Spannung. Dies ist das in der Steuerapparatur 24 ausgenützte Kriterium für das Schalten der Thyristoren 23.

In Fig. 4 ist eine Anordnung gezeichnet, bei der das rollende Rad 1 längs seines Weges abwechslungsweise Magnetpole n mit positiver bzw. negativer Polarität überfährt. Die zugehörigen Erregerwicklungen 5 weisen dementsprechend einen unterschiedlichen Wicklungssinn bzw. unterschiedliche Speisespannungspolaritäten auf. Um einen schnellen Flussaufbau bzw. -abbau zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Magnetkerne n aus relativ weichmagnetischem und elektrisch schlecht leitendem Material bestehen.

Werden die Erregerwicklungen 5 der Magnetpole n derart gesteuert, dass die Zuschaltung eines weitern vor dem Rade 1 liegenden Magnetpols n+ 1 und die Abschaltung des erregten Magnetpols n- 1 schon erfolgen, wenn im dazwischen liegenden erregten Magnetpol n der magnetische Fluss maximal geworden ist, so wirkt eine beschleunigende Kraft auf das Rad 1.

Die Anordnung nach Fig. 4 kann als Bremseinrichtung betrieben werden, wenn die Zuschaltung der Erregerwicklungen 5 der Magnetpole n in Abhängigkeit der Position des Rades 1 so erfolgt, dass der unmittelbar unter das Rad 1 gelangende Magnetpol n+ 1 erst eingeschaltet und die Erregung des hinter dem Rade 1 liegenden Magnetpols n- 1 erst abgeschaltet wird, wenn die beiden Magnetpole n +1 und n-l den gleichen magnetischen Fluss aufweisen. Da der Magnetpol n entgegegesetzt dem Magnetpol n- 1 erregt wird, wirkt im magnetischen Kreis hinter dem Rad 1 zwischen den Magnetpolen n- 1 und n die doppelte magnetische Erregung als in dem magnetischen Kreis zwischen den Magnetpolen n und n+ I vor dem Rad.

Die Zuschaltung des Magnetpols n+l wird erst erfolgen, wenn das Rad praktisch schon auf dem Magnetpol n+ I steht. Die durch den magnetischen Fluss zwischen den Magnetpolen n und n+l bestehende Anziehungskraft wird daher wegen dem kleinen Hebelarm a nur eine geringe beschleunigende Wirkung auf das Rad 1 ausüben und es resultiert daher eine bremsende Kraft auf das Rad. Für die Messung und den Vergleich der magnetischen Flüsse in den Magnetpolen n- 1 und n+ 1 eignen sich magnetfeldabhängige Sonden 25, z.B. Feldplatten, die in der Steuerung 24 so zusammengeschaltet sind, dass bei Gleichheit der magnetischen Flüsse ein Schaltkriterium für die Steuerung der Thyristoren 23 entsteht.

Werden auf den Magnetpolen n, wie in Fig. 4 angedeutet, an den der Radfläche zugewandten Seite Kurzschlussringe 26 aus elektrisch gutleitendem Material angebracht, so wird der Flussaufbau wie -abbau sowohl im Magnetpol n+ 1 wie auch n- 1 durch Wirbelströme zeitlich verzögert. Die Zuschaltung des nächsten vor dem Rade 1 liegenden Magnetpols n+ I erfolgt daher noch später und die antreibende Wirkung des vor dem Rade sich aufbauenden Flusses wird noch geringer.

Bei der Dimensionierung der Kurzschlussringe 26 ist darauf zu achten, dass bei der angestrebten Geschwindigkeit des Rades 1 der magnetische Fluss sich im Magnetpol n noch voll ausbilden kann.

Claims

PATENTANSPRUCH

Einrichtung zur Beschleunigung oder Verzögerung von Schienenfahrzeugen mit ferromagnetischen Rädern mit an mindestens einer Fahrschiene angeordneten Magnetpolen, dadurch gekennzeichnet, dass längs einer nichtferromagnetischen Fahrschiene (3) Magnetpole (n) auf einem zu dieser Fahrschiene parallel liegenden ferromagnetischen Träger (6) in konstanten Abständen (b), die kleiner sind als der Radius des Rades (1), festgemacht und so angeordnet sind, dass der die Bewegung des Fahrzeuges beeinflussende magnetische Fluss (2) zur Hauptsache von einer unter dem Rad (1) liegenden Polfläche (A) eines erregten Magnetpols (n) in die Radlauffläche (B) eintritt und wieder aus letzterer in vor bzw.

nach dem Rad (1) sich befindende Polflächen (A) der benachbarten Magnetpole (n + I bzw. n- 1) austritt und sich über den ferromagnetischen Träger (6) schliesst.

UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die längs der nichtferromagnetischen Fahrschiene (3) angeordneten Magnetpole (n), die aus weichmagnetischem und elektrisch schlechtleitendem Material bestehen, alle die gleiche magnetische Polarität aufweisen, und dass Mittel (19), (25) vorhanden sind, die die Erregung der Magnetpole (n) in Abhängigkeit der Position des rollenden Rades (1) derart steuern, dass die eingeschaltete Erregerwicklung (5) des vor dem rollenden Rad (1) liegenden Magnetpols (n) mit Erreichung des Flussmaximas in diesem Magnetpol abgeschaltet wird bei gleichzeitiger Zuschaltung des nächsten vor dem Rad (1) liegenden Magnetpols (n+ 1).

2. Einrichtung nach Patentanspruch zur Erzeugung von Beschleunigungskräften auf die Räder, dadurch gekennzeichnet, dass längs der unmagnetischen Fahrschiene (3) wechselweise Magnetpole (n) mit positiver bzw. negativer Polarität aus weichmagnetischem, elektrisch schlecht leitendem Material angebracht sind, und dass Mittel (19, 25) vorhanden sind, die die Erregerwicklungen (5) in Abhängigkeit der Position des bewegten Rades (1) so steuern, dass die Zuschaltung des nächsten vor dem Rad (1) liegenden Magnetpols (n+ 1) und die Abschaltung des unter dem Rad (1) liegenden Magnetpols (n- 1) schon erfolgen, wenn im dazwischen liegenden erregten Magnetpol (n) der magnetische Fluss maximal geworden ist.

3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Magnetpolen (n) zur Erfassung der darin auftretenden magnetischen Flussmaxima Messwicklungen (19) angebracht sind, an deren Enden (22) eine induzierte Spannung zur Steuerung von Thyristoren (23) abgegriffen wird.

4. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2 und 3 zur Erzielung von bremsend wirkenden Kräften auf das Rad (1), gekennzeichnet durch eine derartige Steuerung der Thyristoren (23) der Erregerwicklungen (5) in Abhängigkeit der Position des Rades (1), dass über eine Steuerapparatur (24) der unmittelbar unter das Rad gelangende Magnetpol (n + 1) erst eingeschaltet und die Erregung des hinter dem Rad (1) liegenden Magnetpols (n- 1) erst abgeschaltet wird, wenn mit magnetfeldabhängigen Sonden (25) der gleiche magnetische Fluss in den beiden vor und hinter dem Rad liegenden Magnetpolen (n+ 1 und n- 1), herrührend von den entgegengesetzt erregten, benachbarten Magnetpolen (n und n- 1), gemessen wird.

5. Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Bremswirkung an den Magnetpolen (n) an der der Radfläche zugewandten Seite Kurzschlussringe (26) aus elektrisch gutleitendem Material angebracht sind.