DE10126042A1 - Pneumatische Steuerung eines Stromabnehmers elektrischer Triebfahrzeuge - Google Patents
Pneumatische Steuerung eines Stromabnehmers elektrischer TriebfahrzeugeInfo
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Abstract
Eine Steuerung für pneumatisch betätigte Stromabnehmer eines elektrischen Triebfahrzeugs mit einem gegen ein Fahrleitungssystem mit einer Andruckkraft (F¶K¶) andrückbaren Kopf (SK), enthaltend ein pneumatisches Drucksteuermittel (EP) zur Regelung eines Antriebsdruckes (p¶BG¶), welcher einem pneumatisch stellbaren Andruckmittel (BG) des Stromabnehmers zugeführt ist und mit dessen Hilfe die Andruckkraft (F¶K¶) einstellbar ist, auf einen vorgebbaren Sollwert, in welchem eine Vorsteuerungseinrichtung (BC) aufgrund zumindest einer von dem Betriebs- und/oder Fahrzustand des Triebfahrzeugs zeitlich abhängigen Eingangsgröße (e¶v¶) ein Vorsteuersignal (e¶C¶) erzeugt, welches dem Drucksteuermittel (EP) als Sollwertsignal zugeführt ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für zumindest einen pneumatisch betätigten Stromab
nehmer eines elektrischen Triebfahrzeugs mit einem gegen ein Fahrleitungssystem mit einer
Andruckkraft andrückbaren Kopf, enthaltend ein pneumatisches Drucksteuermittel zur Regelung
eines Antriebsdruckes, welcher einem pneumatisch stellbaren Andruckmittel des Stromabneh
mers zugeführt ist und mit dessen Hilfe die Andruckkraft einstellbar ist, auf einen vorgebbaren
Sollwert.
Pneumatisch betätigte Stromabnehmer für elektrische Triebfahrzeuge, insbesondere von Eisen
bahntriebwagen, sind wohlbekannt. Der Kopf des Stromabnehmers - auch als Schleifkopf,
Wippe oder Palette bezeichnet - wird während des Betriebs gegen den stromführenden Fahr
draht eines ortsfesten Fahrleitungssystems angedrückt, um über den so entstehenden elektri
schen Kontakt die Stromversorgung des Triebfahrzeugs zu gewährleisten.
Die EP 0 989 015 A1 offenbart eine Kontaktkraftregelung in von Bahnstromabnehmern be
kannter Form, wobei die Anpassung an die Höhenstellung des Stromabnehmers durch einen
variablen Zylinderdruck, jedoch in bekannter Weise über eine an der Basis des Gestelles befindli
che Kurvenscheibe erfolgt. Alle übrigen Ventile dienen nur O-Bus spezifischen Notwendigkeiten
und haben auf die Steuerung der Kontaktkraft keinen Einfluss.
Vom Netzbetreiber, der unter anderem das Fahrleitungssystem bereitstellt, werden in Abhängig
keit von der Bauart des Fahrleitungssystems und im besonderen des Fahrdrahtes Grenzwerte
für die Kontaktkraft vorgegeben, mit der der Stromabnehmer-Kopf gegen das Fahrleitungssys
tem gedruckt wird. Beispielsweise soll ein unterer Grenzwert eine Mindestkraft für eine weitge
hend unterbrechungsfreie Stromversorgung festlegen, während der obere Grenzwert in erster
Linie zum Schutz des Fahrleitsystems vor übermäßigem Verschleiß, jedoch auch mechanischer
Überlastung vorgegeben wird. Im Betrieb muss die Einhaltung dieser Grenzwerte sichergestellt
sein, um die Sicherheit gegen Überbeanspruchung nicht zu gefährden sowie den Verschleiß
insbesondere des Fahrdrahts und seiner Aufhängung in tragbaren Grenzen zu halten. Zum
Nachweis der Einhaltung der erwähnten Grenzwerte sowie zur Überprüfung der Einrichtungen,
die zur Erreichung dieser Grenzwette dienen, an dem Fahrzeug einschließlich der Stromabneh
mer sowie zur Ermittlung von gegebenenfalls hierbei erforderlichen Korrekturmaßnahmen
werden in der Praxis zahlreiche aufwendige Probefahrten der betreffenden Triebfahrzeuge
durchgeführt.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer bekannten pneumatischen Steuerung der Andruckkraft FK, mit der
ein Schleifkopf SK eines Stromabnehmers SA gegen ein (in den Figuren nicht gezeigtes) Fahrlei
tungssystem angedrückt wird, das sich in einer Höhe h innerhalb des Arbeitsbereichs über der
Ruheposition des Kopfes SK befindet. Der Stromabnehmer SA besteht unter anderem aus
einem Unterarm UA, der durch einen pneumatischen Balg BG bewegt wird, und einem Ober
arm OA, an dem der Schleifkopf SK angebracht ist; zusätzliche mechanische Elemente wie eine
Kuppelstange KA sorgen für die korrekte Bewegung der Teile des Armes zueinander. In Fig. 1
ebenso wie in den weiter unten dargestellten Beispielen zur Erfindung sind jeweils nur ein
Stromabnehmer SA sowie ein Andruckbalg BG gezeigt, die als repräsentativ für gegebenenfalls
mehrere auf einem Triebfahrzeug angebrachte Stromabnehmer bzw. zum Antrieb des/der
Stromabnehmer(s) vorgesehene Druckbälge zu verstehen sind.
Der Balg BG dient als pneumatisch stellbares Andruckmittel, das durch den Antriebsdruck pBG
versorgt wird, mit dessen Hilfe wiederum die Andruckkraft FK eingestellt wird. Der Antriebs
druck pBG wird mittels eines manuell einstellbaren Druckreglerventil MR auf einen Sollwert
voreingestellt, der z. B. vonseiten des Netzbetreibers vorgegeben ist. Der Druckregler MR ist
über ein Hauptventil VE und einen Luftfilter-Wasserabscheider F an die Druckluftanspeisung
AA angeschlossen, die der Versorgung der pneumatischen Steuerung mit Apparateluft unter
einem Versorgungsdruck p1 dient. Durch den Balg BG erfolgt im Zusammenwirken mit der
Kraftübersetzung des Armes SA eine pneumatische Umsetzung des Antriebsdrucks pBG auf die
Andruckkraft FK, z. B. mit einer Druck-Kraft-Umsetzung von 1 bar auf 100 N.
Die im unteren rechten Teil der Fig. 1 gezeigten Komponenten AA, VE befinden sich, wie durch
die unterbrochene Linie angedeutet, innerhalb des Fahrzeugs, z. B. in einem Pneumatikgerüst.
Die Verbindung zu den außen befindlichen Komponenten wird mithilfe von Isolierschläuchen
IL realisiert, die zudem eine elektrische Trennung bewirken.
Außerdem ist, neben einem Sicherheitsventil SI als Druckbegrenzer zum Schutz des Balgs BG
vor Überdruck, in Fig. 1 die Realisierung einer automatischen Senkeinrichtung dargestellt, die im
Falle einer Beschädigung des Stromabnehmers diesen absenkt. Zu diesem Zweck sind Bruchbol
zen BR, BB an dem Kopf SK bzw. dem Armaufbau vorgesehen, die z. B. über die Drossel D auf
Versorgungsdruck gehalten werden und ein Vorsteuerventil VB pneumatisch ansteuern. Im Falle
eines Bruchs strömt die Druckluft ins Freie ab, der Druck p1D in diesem Leitungsteil fällt ab und
das Vorsteuerventil VB löst aus. Dadurch wird der Antriebsdruck pBG von der Steuerung
getrennt und abgeleitet; der Stromabnehmer wird somit abgesenkt.
Weitere Elemente, die in einer Andrucksteuerung vorgesehen sein können, jedoch zum Ver
ständnis der Erfindung nicht erforderlich sind, wie z. B. ein Rückschlagdrosselventil zum Ausglei
chen von Rückwirkungen der Balgbewegung auf die pneumatische Steuerung oder eine Steue
rung einer Schnellabsenkung, sind in Fig. 1 wie auch den übrigen Figuren nicht gezeigt.
Gewöhnlich wird die vorgeschriebene Kontaktkraft bzw. die Grenzwerte hierfür geschwindig
keitsabhängig definiert, wobei ausgehend von einem Grenzwertsatz bei geringen Geschwindig
keiten (z. B. ca. 5 km/h) mit steigender Geschwindigkeit die Andruckkraft zunimmt. So ist z. B.
für die Systeme der Deutschen Bahn und der Österreichischen Bundesbahn ein geschwindig
keitsabhängiger Verlauf der mittleren Andruckkraft vorgeschrieben, der von 70 N bei geringen
Geschwindigkeiten über 80 N bei ca. 85 km/h auf 100 N bei ca. 180 km/h ansteigt. Eine
weitere Forderung kann darin bestehen, dass im Stillstand die Kontaktkraft auf einen - wieder
um betreiberabhängigen - Stillstandswert erhöht wird, z. B. auf 140 N.
Eine bekannte Lösung zur Anpassung der Kontaktkraft an die Geschwindigkeit sind Windleit
bleche, die an den Stromabnehmern angeordnet sind. Die Windleitbleche können mithilfe von
Gestängen od. dgl. verstellbar sein. Dies führt zu einem beträchtlichen Aufwand an mechani
schen Elementen, die genau einzustellen sind und zudem eine nicht geringe Fehleranfälligkeit
aufweisen. Des weiteren sind derartige Vorrichtungen naturgemäß gegen äußere Störeinflüsse
anfällig wie z. B. Wind oder Fahrtwind vorbeifahrender Züge. Außerdem ist ein Wechseln
zwischen unterschiedlichen geschwindigkeitsabhängigen Verlaufskurven nur durch umständliches
Auswechseln der Leitblechkonstruktion möglich.
Ein Einstellen der Kontaktkraft auf einen Stillstandswert wird in einer bekannten Lösung mit
hilfe von zwei oder mehr Regelventilen verwirklicht, die im Stillstand eine Umschaltung auf den
Stillstandswert bewirken. Dies führt zu komplizierten pneumatischen Schaltkreisen, in denen
zudem bei Konfigurieren der Steuerung der Stillstandswert unabhängig einzurichten ist, was
insbesondere im Falle, dass mehrere Konfigurationen einzustellen sind, einen beträchtlichen
Aufwand mit sich bringt.
Zusätzliche Erschwernisse ergeben sich insbesondere dann, wenn ein Stromabnehmer an ver
schiedenen Positionen der Zuggarnitur - z. B. vorderer oder hinterer Stromabnehmer einer Lok,
Stromabnehmer des vordersten oder hintersten Fahrzeugs eines Triebzugs, wobei im Regelfall
für den hinteren Stromabnehmer eine höhere Kontaktkraft verlangt wird - angeordnet ist, das
Fahrzeug für verschiedene Grenzgeschwindigkeiten ausgelegt wird (was sich auf die Anstiegs
kurve der geschwindigkeitsabhängigen Kontaktkraft auswirkt) oder beim Einsatz in verschiede
nen Fahrleitungssystemen, z. B. verschiedener Bahnverwaltungen, deren Fahrleitungsbauart bei
sonst gleichem Stromsystem unterschiedliche Kontaktkräfte fordert. Die Realisierung solcher
vielfältiger Anforderungen wird in den Fällen eines Mehrsystem-Fahrzeugs zusätzlich verkompli
ziert, bei dem beispielsweise bis zu vier Stromabnehmer vorgesehen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zum verbesserten und zuverlässigen
Steuern der Kontaktkraft aufzuzeigen, wobei im besonderen die hierfür erforderliche Steuerung
vereinfacht werden soll. Des weiteren soll ein Regeln einer geschwindigkeitsabhängigen An
druckkraft ermöglicht sein.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Steuerung der eingangs genannten Art mittels einer
Steuerung gelöst, bei welcher erfindungsgemäß eine Vorsteuerungseinrichtung vorgesehen ist,
welche aufgrund zumindest einer von dem Betriebs- und/oder Fahrzustand des Triebfahrzeugs
zeitlich abhängigen Eingangsgröße ein Vorsteuersignal erzeugt, und dem Drucksteuermittel das
Vorsteuersignal als Sollwertsignal zugeführt ist.
Diese Lösung ermöglicht die Vereinfachung der Steuerung, insbesondere den Wegfall von Regel
ventilen samt der damit verbundenen Kosten und Störungsmöglichkeiten. Ein wesentlicher
Vorteil der Erfindung ist die Verringerung der Anfälligkeit gegen äußere Störungen durch
Windeinfluss od. dgl.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist seitens der Vorsteuerungseinrichtung
eine Konversionseinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von einem der Geschwindigkeit
des Triebfahrzeugs entsprechenden Geschwindigkeitssignal das Vorsteuersignal oder ein zur
dessen Erzeugung verwendetes Signal erzeugt. Dies ermöglicht die Berücksichtigung der Ge
schwindigkeitsabhängigkeit der geforderten Kontaktkraft bereits in der Steuerung, wobei die
Geschwindigkeitsabhängigkeit gemäß einer voreingestellten Funktion eingestellt werden kann,
anstelle durch Konstruktionen wie Windleitbleche od. dgl. Des weiteren kann nun ein Wechsel
auf eine andere Konfiguration durch ein einfaches Auswählen einer anderen einprogrammierten
Funktion erfolgen - im Gegensatz zu einem aufwendigen Neuadjustieren oder Auswechseln der
Windleitbleche.
Vorteilhafterweise ist hierbei ein an dem Stromabnehmer-Kopf angeordneter Kraftsensor
vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der vom Fahrleitungssystem gegen den Kopf ausgeüb
ten Andruckkraft ein Andrucksignal erzeugt, welches als Eingangsgröße der Vorsteuerungs
einrichtung bzw. der Konversionseinrichtung zugeführt ist, steigert die Zuverlässigkeit der
Regelung der Andruckkraft auf den vorgegebenen Sollwert.
In einer ebenso vorteilhaften Variante der Erfindung ist ebenfalls ein derartiger Kraftsensor
vorgesehen, wobei das Andrucksignal als Vorsteuersignal dem Drucksteuermittel zugeführt ist.
Des weiteren ist es günstig, wenn ein pneumatisch steuerbares Regelelement vorgesehen ist,
welches in Abhängigkeit von einem seitens des Drucksteuermittels gelieferten Steuerdruck den
Antriebsdruck regelt. Durch diese einfache Maßnahme kann insbesondere Hysterese des An
triebsdruckes wirksam verringert werden.
Zweckmäßigerweise ist das Vorsteuersignal ein pneumatisches Signal. Dabei ist es vorteilhaft,
insbesondere im Zusammenwirken mit einer zumindest teilweise elektronischen realisierten
Vorsteuerung, wenn das Drucksteuermittel als elektrisch gesteuertes Drucksteuerventil ausgebil
det ist. Daneben kann das Drucksteuermittel als pneumatisch steuerbares Ventil ausgebildet sein,
was z. B. dann von Vorteil ist, wenn die gesamte Steuerung vollpneumatisch, also ohne elektroni
sche Elemente, realisiert sein soll. Hierbei kann das steuerbare Ventil günstigerweise ein Druck
vergleicherventil sein, mit dessen Hilfe in Abhängigkeit von der Differenz des Vorsteuersignals
mit einem ihm ebenfalls zugeführten Referenzsignals der Antriebsdruck regelbar ist.
Die Erfindung samt weiterer Vorzüge wird im folgenden anhand der in den beigefügten Zeich
nungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Andrucksteuerung bekannter Art;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Steuerung mit geschwindigkeitsanhängiger Einstellung der
Andruckkraft;
Fig. 3 eine zweite erfindungsgemäße Steuerung mit geschwindigkeitsabhängiger Regelung
unter Verwendung eines pneumatischen Kraftsensors;
Fig. 4 eine dritte erfindungsgemäße Steuerung zur Regelung der Andruckkraft auf einen
manuell einstellbaren Wert;
Fig. 5 eine vierte erfindungsgemäße Steuerung mit geschwindigkeitsabhängiger Regelung
mithilfe einer rein pneumatischen Rückführung des Andruckkraft-Istwerts.
Die Grundsätze einer pneumatischen Steuerung der Andruckkraft wurden weiter oben anhand
der in Fig. 1 gezeigten Steuerung bekannter Art bereits beschrieben. Die im folgenden dargestell
ten Beispiele stellen Ausführungsformen der Erfindung in Anwendung auf die Steuerung der
Fig. 1 dar, weshalb nur die von der Fig. 1 abweichenden Einzelheiten beschrieben werden. Auch
sind für die Erfindung nicht wesentliche Einzelheiten, wie z. B. ein Luftfilter F (vgl. Fig. 1), in
den im folgenden diskutierten Figuren nicht gezeigt, da diese vom Fachmann ohne weiteres
ergänzt werden können.
Fig. 2 zeigt ein erstes Beispiel einer pneumatische Steuerung, in der die Andruckkraft geschwin
digkeitsabhängig eingestellt wird. Gemäß der Erfindung ist eine Vorsteuerungseinrichtung BC
vorgesehen. Diese Einrichtung BC, die sich in dem gezeigten Beispiel günstigerweise in dem
bereits erwähnten Pneumatikgerüst innerhalb des Fahrzeugs befindet, enthält eine elektronische
Konversionseinrichtung C, welche ein als Vorsteuersignal gemäß der Erfindung an ein elektro
pneumatisches Steuerventil EP geleitetes elektrisches Signal eC erzeugt. Das Steuerventil EP
dient dem Einstellen des für die Speisung des Luftbalges BG erforderlichen Luftdrucks pBG.
Grundsätzlich kann die Anspeisung des Balges BG direkt erfolgen, jedoch kann es dann wegen
der unterschiedlichen und vor allem langen Druckluftleitungen LL von dem Steuerkasten zu den
außen befindlichen Pneumatikkomponenten eine zu große pneumatische Reibung äuftreten. Um
die unerwünschten Auswirkungen der pneumatischen Reibung, insbesondere Hysterese, weitest
gehend zu vermeiden, ist in Nähe des Balgs BG ein Boosterventil R angeordnet, das direkt von
der Luftversorgung angespeist und von dem Steuerventil EP mittels des von diesem erzeugten
Steuerdrucks PC angesteuert wird. Das Boosterventil R regelt den Antriebsdruck pB1, pBG, mit
dem auf kurzem Wege der Luftbalg BG versorgt wird; da das Vorsteuerventil VB im störungs
freien Betrieb aktiv ist, sind die beiden Drücke pB1, pBG gleich. Zudem wird mithilfe des vorge
schalteten Regelelements R das Steuerventil EP von den oftmals beträchtlichen Luftdruckmen
gen, die zum Antrieb des Balges erforderlich sind, entlastet.
Die elektronische Einrichtung C erhält beispielsweise ein Geschwindigkeitssignal eV, das von der
Triebfahrzeugsteuerung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v nach bekannter Art
erzeugt und bereitgestellt wird, als zeitabhängiges Eingangssignal. Das Geschwindigkeitssignal eV
wird anhand einer seitens der Einrichtung C im voraus konfigurierten Geschwindigkeit-
Andruckkraft-Kurve FK(v) in ein Signal eC konvertiert, welches der Andruckkraft FK proportio
nal ist. Elektronische konfigurierbare bzw. programmierbare Signalkonverter, die als Konversi
onseinrichtung C verwendbar sind, sind bekannt und können analog oder digital realisiert
werden. Mit Hilfe der Konversionseinrichtung C kann ein funktionsartiger Verlauf der Kontakt
kraft FK in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, insbesondere auch ein Stillstandswert, auf
einfache Weise einprogrammiert werden.
Als ein weiteres Eingangssignal der Konversionseinrichtung C kann z. B. ein Konfigurationssignal
eK vorgesehen sein, welches von dem Fahrzeug-Personal manuell eingestellt werden kann und
der Auswahl einer bestimmten Geschwindigkeit-Andruckkraft-Kurve aus einer Anzahl von
konfigurierten Kurven dient. Die Einrichtung C kann zusätzlich auch das Hauptventil VE der
pneumatischen Steuerung, z. B. über ein eigenes Betriebssignal eein, ansteuern.
Mit der Anordnung der Fig. 2 kann die Kontaktkraft FK für alle konfigurations- und geschwin
digkeitsabhängigen Werte gesteuert werden. Bei entsprechend aerodynamisch neutraler Ausle
gung des Stromabnehmers wird dadurch auch eine weitgehende Unabhängigkeit von Wind-,
Fahrtwind-, Tunnel- oder sonstigen Umfeldeinflüssen erreicht.
Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine Erweiterung des Beispiels der Fig. 2 um
eine Messung der Andruckkraft FK zur regelnden Rückführung dar. Zusätzlich kann durch einen
an dem Stromabnehmer-Kopf SK angeordneten Kraftsensor S die tatsächliche Kontaktkraft FK
in Form eines Andrucksignals pS gemessen werden. Auf diese Weise ist die Kontaktkraft FK als
weitere Eingangsgröße der Vorsteuerung BC' zur Korrektur bzw. Anpassung des Vorsteuersignals zugänglich.
Der Kraftsensor S ist z. B. ein kraftabhängiges Druckregelventil wie in Fig. 3 dargestellt, das von
dem Versorgungsdruck p1 bzw. p1D gespeist ist und in Abhängigkeit von der einwirkenden Kraft
FK ein pneumatisches Andrucksignal pS erzeugt, das über eine Isolierleitung ILS den übrigen
Komponenten der Vorsteuerung BC' zugeführt wird. Dort wird das pneumatische Andrucksig
nal pS z. B. mithilfe eines Drucktransmitters TR in ein Spannungs- oder anderes elektrisches
Signal eS konvertiert. Dieses elektrische Andrucksignal es wird neben dem Geschwindigkeitssig
nal eV und gegebenenfalls einem Konfigurationssignal ek als zusätzliches Eingangssignal der
Konversionseinrichtung C' zugeführt und dient der zusätzlichen regelnden Steuerung des Vor
steuersignals eC bzw. der Andruckkraft FK, z. B. nach Art eines PID-Reglers.
Die Krafterfassung S kann auch mittels eines wegabhängigen Drosselventils realisiert werden, in
denen über eine Feder in Abhängigkeit von der einwirkenden Kraft eine Ausblasöffnung freige
geben wird. Der sich so ergebende Druckabfall in der davor liegenden Leitung, oder auch die
Durchflussmenge, kann als Maß für den Federweg und somit der Andruckkraft FK verwendet
werden.
Auf diese Weise können zusätzliche Einflüsse auf die Kontaktkraft, insbesondere am Stromab
nehmer auftretende Staukräfte oder rasch veränderliche Widerstandskräfte FB wie z. B. durch
Kármánwirbel, ausgeglichen werden. Zusätzlich ist es möglich, die Kontaktkraft aus das dynami
sche Verhalten der Fahrleitung bzw. des Stromabnehmers anzupassen, beispielsweise mit Hilfe
einer Grenzwerterfassung. So werden z. B. die Spitzenwerte der zeitlich veränderlichen Andruck
kraft überwacht, wobei jeweils für ein Zeitintervall vorbestimmter Dauer eine Maximalkraft
bestimmt wird, und falls diese einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird seitens der
Vorsteuereinrichtung BC' der eingestellte Wert der Andruckkraft abgesenkt. Auf diese Weise
wird bei zu großer Dynamik die Kontaktkraft verringert.
Günstigerweise ist zum einen das vom Kraftsensor gewonnene Andrucksignal pS pneumatischer
Art wie bereits diskutiert, zum anderen die Kennlinie des Krafterfassungselements S negativ
ausgelegt. Gemäß der negativen Kennlinie entspricht ein Ansteigen der Kontaktkraft FK einem
Absinken des Andrucksignals pS. Dadurch kann eine automatische Senkeinrichtung, welche im
Falle einer Beschädigung ein Absenken des Stromabnehmers auslöst, auf vereinfachte Weise in
der pneumatischen Steuerung realisiert werden. Hierzu werden z. B. die Bruchbolzen BR, BB
direkt an die Druckleitung des Andrucksignals pS angeschlossen, wie in Fig. 3 gezeigt. Bei Bruch
eines Bolzens BR, BB fällt das Drucksignal pS auf Null (d. h. Umgebungsdruck) ab, was gemäß der
negativen Kennlinie einer fiktiven, sehr großen Kontaktkraft entspricht. In Reaktion auf diesen
Wert steuert die Regelung den Balgdruck pBG zurück auf einen Minimalwert, wodurch der
Abnehmer SA abgesenkt wird. Auf diese Weise erübrigt sich ein eigenes Schaltventil VB (Fig. 1
und 2), mit dessen Hilfe eine Senkeinrichtung angesteuert wird.
Fig. 4 zeigt eine weitere Variante der Erfindung, in welcher die Kontaktkraft FK lediglich auf
einen manuell vorwählbaren Wert geregelt wird, nämlich mittels eines manuellen Regelventils
MR. In diesem Fall dient die Kontaktkraft FK selbst als Eingangsgröße der Vorsteuerungs
einrichtung BC" nach der Erfindung. Mit einem Drucksensor S wird die Andruckkraft FK
gemessen und das Andrucksignal pS als Vorsteuersignal einem Druckvergleicherventil T zuge
führt, das hier das Drucksteuermittel nach der Erfindung realisiert. Das Druckvergleicherventil T
vergleicht das Signal pS mit dem Sollwert pR, der von dem Regelventil MR geliefert wird, und
führt die Kontaktkraft bzw. den Balgdruck pBG auf den Sollwert nach, wobei z. B. der von dem
Regelventil MR geregelte Druck pR zugleich als Speisdruck pV dient. Auf diese Weise wird der
Stromabnehmer ebenfalls von äußeren Einflüssen unabhängig. Allerdings muss nunmehr eine
Anpassung an unterschiedliche Geschwindigkeitskennlinien durch andere Maßnahmen erfolgen,
z. B. mit Hilfe von Windleitblechen, welche nur mit Aufwand gewechselt werden können.
Eine Kombination der Druckvergleicherventil-Regelung nach Fig. 4 mit den Steuerungen nach
Fig. 2 bzw. 3 ist ebenfalls möglich, wodurch die Rückführung der Kontaktkraft rein pneumatisch
erfolgt. Eine pneumatische Steuerung dieser Art ist in Fig. 5 gezeigt. Diese Steuerung ermöglicht
eine Rückführung des Ist-Wertes der Kontaktkraft FK mithilfe des Ventils T, wodurch der
Elektronikaufwand gegenüber der vergleichbaren Lösung der Fig. 3 verringert und ein Isolier
schlauch ILS eingespart wird. Im übrigen gilt für die Steuerung der Fig. 5 das zu Fig. 3 bzw.
Fig. 4 Gesagte.
Claims (9)
1. Steuerung für zumindest einen pneumatisch betätigten Stromabnehmer eines elektrischen
Triebfahrzeugs mit einem gegen ein Fahrleitungssystem mit einer Andruckkraft (FK) andruck
baren Kopf (SK), enthaltend ein pneumatisches Drucksteuermittel (EP, T) zur Regelung eines
Antriebsdruckes (pBG), welcher einem pneumatisch stellbaren Andruckmittel (BG) des Strom
abnehmers zugeführt ist und mit dessen Hilfe die Andruckkraft (FK) einstellbar ist, auf einen
vorgebbaren Sollwert,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Vorsteuerungseinrichtung (BC) vorgesehen ist, welche aufgrund zumindest einer von dem
Betriebs- und/oder Fahrzustand des Triebfahrzeugs zeitlich abhängigen Eingangsgröße (eV, FK)
ein Vorsteuersignal (eC, pS) erzeugt, und
dem Drucksteuermittel (EP, T) das Vorsteuersignal (eC, pS) als Sollwertsignal zugeführt ist.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass seitens der Vorsteuerungs
einrichtung eine Konversionseinrichtung (C) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von einem der
Geschwindigkeit des Triebfahrzeugs entsprechenden Geschwindigkeitssignal (eV) das Vorsteuer
signal oder ein zur dessen Erzeugung verwendetes Signal (eC) erzeugt (Fig. 2).
3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Stromabneh
mer-Kopf (SK) angeordneter Kraftsensor (S) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der vom
Fahrleitungssystem gegen den Kopf (SK) ausgeübten Andruckkraft (FK) ein Andrucksignal (pS)
erzeugt, welches als Eingangsgröße der Vorsteuerungseinrichtung (BC') bzw. der Konversions
einrichtung (C) zugeführt ist (Fig. 3).
4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Stromabneh
mer-Kopf (SK) angeordneter Kraftsensor (S) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der vom
Fahrleitungssystem gegen den Kopf (SK) ausgeübten Andruckkraft (FK) ein Andrucksignal (pS)
erzeugt, welches als Vorsteuersignal dem Drucksteuermittel (1) zugeführt ist (Fig. 4).
5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein pneu
matisch steuerbares Regelelement (R) vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von einem seitens
des Drucksteuermittels (EP) gelieferten Steuerdruck (pC) den Antriebsdruck (pBG) regelt.
6. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vor
steuersignal ein pneumatisches Signal ist.
7. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksteuermittel als
elektrisch gesteuertes Drucksteuerventil (EP) ausgebildet ist.
8. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksteuermittel als
pneumatisch steuerbares Ventil (T) ausgebildet ist.
9. Steuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Ventil (T)
ein Druckvergleicherventil ist, mit dessen Hilfe in Abhängigkeit von der Differenz des Vorsteu
ersignals (pS) mit einem ihm ebenfalls zugeführten Referenzsignals (pR) der Antriebsdruck (pBG)
regelbar ist.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
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