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Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, insbesondere eine Lokomotive oder einen Triebwagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Zur Erhöhung der Zugkraft von Schienenfahrzeugen, insbesondere von elektrischen Lokomotiven oder Triebwagen, ist es bekannt, die Anpresskraft der Schienenräder auf die Fahrschienen über die massebedingten Aufstandskräfte des Schienenfahrzeugs hinaus durch Elektromagneten zu erhöhen. Die Elektromagneten sind am Fahrwerk des Schienenfahrzeugs vor oder zwischen den Radsätzen unter Bildung eines Luftspaltes zur Fahrschiene angeordnet und erzeugen eine anziehende Magnetkraft zu den Fahrschienen.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 24 11 609 A1 ist ein adhäsionserhöhender Elektromagnet für Schienenfahrzeuge bekannt. Der Elektromagnet weist einen bügelförmigen Eisenkern mit zwei konvergierenden Schenkeln auf, die zwei horizontale Polflächen bilden. Der Elektromagnet ist derart in ein Schienenfahrzeug eingebaut, dass die Polflächen parallel und unmittelbar über der oberen Schienenfläche liegen. Bei Erregung der Wicklung des Elektromagneten fließt ein von einer Polfläche zur anderen verlaufender magnetischer Nutzfluss durch das Eisen der Schiene im Wesentlichen senkrecht zu deren Längsrichtung. Hierdurch vergrößern die magnetischen Kräfte des Elektromagneten die Anpresskraft des Schienenfahrzeugs gegen die Schiene.
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Aus der europäischen Patentanmeldung
EP 0 724 998 A1 ist eine lineare Wirbelstrombremse für ein Schienenfahrzeug bekannt, die an dessen Drehgestell befestigt ist. Das Drehgestell liegt über Federn auf Radachsen der Schienenräder auf. Die Wirbelstrombremse weist Bremsmagneten mit Magnetspulen und Magnetkernen auf und ist über Träger gelenkig mit den Radachsen als ungefederte Elemente verbunden. Hierdurch ist die Wirbelstrombremse in Fahrtrichtung von den Achslagern entkoppelt. Eine Stütze stützt beim Bremsen die Bremskraft am Drehgestell ab. Eine als Luftbalg ausgebildete Hubeinrichtung vermag die Bremsmagnete der Wirbelstrombremse aus einer Bremsstellung, zum Beispiel 7 mm über der Schiene, in eine Lösestellung anzuheben und wieder abzusenken. Die Hubeinrichtung wird darüber hinaus als Entlastungselement bei einem Bremsvorgang genutzt. Die Entlastungskraft wird stufenweise in Abhängigkeit der Fahrtgeschwindigkeit und der magnetischen Erregung gesteuert.
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Zur Einhaltung eines definierten Abstandes zwischen den Elektromagneten und den Fahrschienen, beispielsweise von 5 mm bis 7 mm, mit geringer Toleranz werden sehr steife und damit schwere Halteeinrichtungen eingesetzt, über die sich die Elektromagnete an den Radsatzlagern abstützen. Nachteilig sind dabei einerseits die hohen ungefederten Massen und andererseits der hohe Wartungsaufwand durch Nachstellarbeiten. Aufgrund des Radreifenverschleißes der Schienenräder muss die Lage der Elektromagnete immer wieder nachgestellt werden, um ein gleich bleibendes Spaltmaß zu den Fahrschienen gewährleisten zu können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug die Zugkraft zu erhöhen, wobei sich direkt auf Radsätze abstützende, ungefederte Massen sowie der Wartungsaufwand gering gehalten werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrwerk der eingangs genannten Art mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Demnach umfasst ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für eine Lokomotive oder einen Triebwagen, einen auf Radsätzen federnd abgestützten Fahrwerksrahmen. Ferner umfasst es einen Fahrmotor zum Antrieb wenigstens eines der Radsätze. Desweiteren umfasst das Fahrwerk einen Elektromagneten zur Erzeugung einer anziehenden Magnetkraft zur Fahrschiene. Außerdem umfasst es eine Halteeinrichtung zur Abstützung des Elektromagneten unter Ausbildung eines Luftspaltes zur Fahrschiene. Erfindungsgemäß ist die Halteeinrichtung zur Erzeugung einer am Elektromagneten angreifenden, federelastischen Haltekraft in Hochrichtung ausgebildet. Mittels der Halteeinrichtung sind Gewichts- und Anziehungskräfte des Elektromagneten in den Fahrwerksrahmen einleitbar. Daneben ist ein Spaltmaß des Luftspaltes mittels einer Regeleinrichtung regelbar. Die Halteeinrichtung kann durch einen oder mehrere, insbesondere durch zwei Druckluftbalge gebildet werden, über die der Elektromagnet am Fahrwerksrahmen hängt und durch die Haltekraft hochgezogen wird. Die Krafteinleitung erfolgt also in den Fahrwerksrahmen, wodurch zusätzliche ungefederte Massen, die sich auf die Radsatzlager stützen vermieden werden. Der Elektromagnet weist mindestens eine Erregerwicklung auf, die um einen Magnetkernanordnung gewickelt ist. Die gewünschte Haltekraft in Hochrichtung wird durch die Vorspannung der federelastischen Halteeinrichtung eingestellt. Durch die Spaltmaßregelung des Luftspaltes kann auf eine mechanisch steife Kopplung des Elektromagneten am Fahrwerk verzichtet werden. Die automatische Regelung des Spaltmaßes macht aufwändige manuelle Nachstellarbeiten beispielsweise aufgrund von Radreifenverschleiß überflüssig. Außerdem ermöglicht die Spaltregelung die Einhaltung eines sehr kleinen Spaltmaßes. Die Halteeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, den Elektromagneten von der Fahrschiene anzuheben, wenn der nicht zur Zugkrafterhöhung genutzt wird. Insgesamt erreicht man durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Gewichtsreduktion gegenüber bekannten Fahrwerken.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerks weist die Regeleinrichtung eine Sensoreinheit zur Erfassung eines das aktuelle Spaltmaß repräsentierenden Istwertes auf. Als Istwert des Spaltmaßes können eine oder mehrere physikalische Größen wie Längen, Kräfte, elektrische Spannungen oder Ströme, gemessen werden, die direkt oder indirekt das aktuelle Spaltmaß repräsentieren. Die Regeleinrichtung weist ferner eine Vergleichseinheit zur Bildung eines Differenzwertes zwischen dem erfassten Istwert und einem das einzustellende Spaltmaß repräsentierenden Sollwert auf. Außerdem weist die Regeleinrichtung eine Stelleinheit zur Einstellung einer das Spaltmaß beeinflussenden Regelgröße in Abhängigkeit des gebildeten Differenzwertes auf.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist die Sensoreinheit am Elektromagneten angeordnet und dazu ausgebildet, als Istwert einen Abstand der Sensoreinheit zur Fahrschiene zu erfassen. Hier kommen beispielsweise induktive Wirbelstromsensoren oder Ultraschallsensoren in Betracht, die fest mit dem Elektromagneten verbunden sind und berührungslos den aktuellen Abstand der Sensoreinheit zum Schienenkopf der Fahrschiene messen. Aus dem bekannten Abstand zwischen Sensor und Unterkante des Elektromagneten ergibt sich der Istwert für das Spaltmaß.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist die Sensoreinheit am Radsatzlager angeordnet und dazu ausgebildet, als Istwert einen Abstand der Sensoreinheit zum Elektromagneten zu erfassen. Dabei kann sich die Sensoreinheit an einem Ausleger des Elektromagneten oder direkt am Radsatzlagergehäuse abstützen. In dieser Ausgestaltung übernehmen die Schienenräder der voraus und hinterher laufenden Radsätze die Aufgabe von Tastrollen, wobei ein Radreifenverschleiß durch periodisch erfolgende Kalibrierungen kompensiert wird. Zur weiteren Kalibrierung wird der Elektromagnet im Stillstand satt auf die Fahrschiene aufgelegt, wobei die Sensoreinheit den aktuellen Nullpunkt des Spaltmaßes misst. Der Istwert für das aktuell vorliegende Spaltmaß ergibt sich dann aus dem Abstand eines Messpunktes am Ausleger des Elektromagneten zur Sensoreinheit. Alternativ kann der Istwert auch indirekt aus dem Abstand zwischen dem Schienenrad und dem Fahrwerksrahmen und dem Abstand zwischen Fahrwerksrahmen und Elektromagneten gewonnen werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist die Sensoreinheit dazu ausgebildet, als Istwert einen elektrischen Parameter des Elektromagneten zu erfassen. Hierbei werden die elektrischen Parameter des Elektromagneten bezüglich seiner Klemmen ausgewertet. Gegebenenfalls kann hierzu noch eine einfach zu erfassende Hilfsgröße, wie etwa der Magnetfluss oder der Sättigungszustand des Elektromagneten, gemessen werden. Hierbei kann auf eine direkte Messung des Spaltmaßes verzichtet werden, da dieses mittels der elektrischen Parameter des Elektromagneten beobachtet wird.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist die Sensoreinheit dazu ausgebildet, als Istwert einen Federweg eines am Elektromagneten angelenkten und die Fahrschiene federbelastet abtastenden Gleit- oder Rollelementes zu erfassen. Diese gelenkig mit dem Elektromagneten verbundenen Elemente können als Gleitkufen oder Tastrollen ausgebildet sein, die durch eine Feder auf die Fahrschiene gedrückt werden. Die gemessene Federdehnung ändert sich mit dem aktuellen Spaltmaß und dient damit als Istwert zum Rückschluss auf das Spaltmaß. Vorteilhaft ist, dass die Gleit- oder Rollelemente unabhängig von der Beschaffenheit des Schienenkopfes immer die äußere Kontur der Fahrschiene abbilden. Damit stellen sie eine definierte Reaktionsfläche für die Sensoreinheit dar. Die Sensoreinheit kann sogar durch eine berührend messende ersetzt werden.
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In noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist die Sensoreinheit dazu ausgebildet, als Istwert eine Reibungskraft zu erfassen, die der Elektromagnet bei Aufsetzen auf die Fahrschiene aufgrund einer die Haltekraft übersteigenden Magnetkraft erfährt. Der Elektromagnet wird auf die Fahrschiene aufgesetzt, wobei das Spaltmaß gleich null gesetzt wird. Die in Längsrichtung auf den Elektromagneten wirkende Reibungskraft wird als Istwert gemessen. Das Spaltmaß wird in diesem Fall indirekt bestimmt. Ist die Magnetkraft des Elektromagneten auf die Fahrschiene größer als die Haltekraft, so erzeugt die resultierende Normalkraft auf die Fahrschiene eine Reibungskraft. Durch Messung der Reibungskraft kann also indirekt auf die Magnetkraft geschlossen werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist die Stelleinheit dazu ausgebildet, als Regelgröße einen eine Erregerwicklung des Elektromagneten durchfließenden Strom zu beeinflussen. Durch Veränderung des Erregerstromes werden der magnetische Fluss und damit die Magnetkraft zwischen Elektromagnet und Fahrschiene geändert. Bei bekannter Federkennlinie der Halteeinrichtung und bei bekannter Gewichtskraft von Halteeinrichtung und Elektromagnet kann das Spaltmaß durch Einstellung der Magnetkraft geregelt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrwerks ist die Stelleinheit dazu ausgebildet, als Regelgröße die Haltekraft der Halteeinrichtung zu beeinflussen. Die Regelung des Spaltmaßes durch Variation der Haltekraft in Hochrichtung kann durch einen schnellen Aktuator der Stelleinheit erreicht werden. Die gewünschte Haltekraft wird durch Vorgabe eines den Elektromagneten durchfließenden Stromes eingestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerks weist der Elektromagnet zwei in Längsrichtung hintereinander liegende und biegesteif miteinander verbundene Erregerwicklungen auf, wobei die Regeleinrichtung zur getrennten Regelung der beiden Erregerwicklungen ausgebildet ist. Indem jede Erregerwicklung einen eigenen Regelkreis hat, wird ein Abkippen des Elektromagneten verhindert. Außerdem erübrigt sich hierdurch ein mechanisch anspruchsvoller Nickstabilisator. Bei Fahrwerken mit zwei Radsätzen ist der Elektromagnet mit erster und zweiter Erregerwicklung als kompakte Baueinheit zwischen den Radsätzen angeordnet und zwar je Fahrwerkseite ein Elektromagnet mit zwei Regelkreisen.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Fahrwerk einen auf drei hintereinander angeordnete Radsätze federnd abgestützten Fahrwerksrahmen. Dabei ist die erste Erregerwicklung zwischen einem führenden Radsatz und einem mittleren Radsatz und die zweite Erregerwicklung zwischen dem mittleren Radsatz und einem nachlaufenden Radsatz angeordnet. Durch die biegesteife Verbindung der beiden in Fahrtrichtung aufeinander folgenden Erregerwicklungen kommt man auch bei einem Fahrwerk mit drei angetriebenen Radsätzen mit zwei Regelkreisen je Fahrwerkseite aus.
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Vorzugsweise ist auf jeder der beiden Fahrwerksseiten eines erfindungsgemäßen Fahrwerks ein Elektromagnet angeordnet, wobei die Regeleinrichtung zur getrennten Regelung der beiden Elektromagnete ausgebildet ist. In dieser symmetrischen Anordnung der Elektromagnete wird eine gleichmäßig Zugkrafterhöhung über beide Fahrwerkseiten erreicht. Zudem ermöglicht eine geeignete mechanische Verbindung der beiden Elektromagneten quer zur Fahrtrichtung eine Stabilisierung bezüglich eines Rollens der Elektromagnete.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile eines erfindungsgemäßen Fahrwerks ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen, in deren
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrwerks in Seitenansicht,
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2 das Fahrwerk nach 1 im Querschnitt der Schnittlinie II-II,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines zweiachsigen Fahrwerks in Seitenansicht,
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4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines dreiachsigen Fahrwerks in Seitenansicht,
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5 die Regeleinrichtung eines Fahrwerks gemäß dem ersten, zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel,
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6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines dreiachsigen Fahrwerks in Seitenansicht und
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7 die Regeleinrichtung eines Fahrwerks gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht sind.
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Ein Fahrwerk 1 für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für eine Lokomotive oder einen Triebwagen, umfasst gemäß 1 bis 4 und 6 einen Fahrwerksrahmen 2, der sich über Primärfederungen auf zwei Radsätze 3, 5 oder drei Radsätze 3, 4, 5 abgestützt. Obwohl im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 das Fahrwerk 1 ohne Radsätze, im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 ein zweiachsiges Fahrwerk 1 und im dritten und vierten Ausführungsbeispiel dreiachsige Fahrwerke 1 dargestellt sind, kann jedes Ausführungsbeispiel auch auf Fahrwerke 1 mit einer anderen Achszahl übertragen werden. Jeder Radsatz 2, 3, 4 weist eine in Radsatzlagern 6 gelagerte Radachse auf, über die zwei auf Fahrschienen R aufstehende Schienenräder 7 verbunden sind. Jeder der Radsätze 3, 4, 5 kann durch einen eigenen, nicht dargestellten Fahrmotor angetrieben werden. Das Antriebsmoment der Radsätze 3, 4, 5 wird über die Schienenräder 7 auf die Fahrschienen R übertragen und erzeugt eine das Fahrwerk 1 in Fahrtrichtung v antreibende Zugkraft. Zur Erhöhung der Zugkraft umfasst das Fahrwerk 1 auf beiden Fahrwerksseiten je einen Elektromagneten 10, der jeweils über eine Halteeinrichtung 20 unter Ausbildung eines Luftspaltes D zur jeweiligen Fahrschiene R am Fahrwerksrahmen 2 abgestützt ist. Die Halteeinrichtung 20 kann je Fahrwerksseite durch zwei Druckluftfedern gebildet sein, die eine am Elektromagneten 10 angreifende, federelastische Haltekraft in Hochrichtung z erzeugen. Die gewünschte Haltekraft in Hochrichtung z wird durch die Vorspannung der federelastischen Halteeinrichtung 20 eingestellt. Die Elektromagnete 10 erzeugen eine anziehende Magnetkraft auf die jeweils darunter liegende Fahrschiene R. Mittels der Halteeinrichtung 20 sind Gewichts- und Magnetkräfte des Elektromagneten 10 in den Fahrwerksrahmen 2 einleitbar. Indem sich die Halteeinrichtung 20 nicht auf die Radsätze 3, 4, 5, abstützt, werden zusätzliche ungefederte Massen vermieden. Jeder Elektromagnet 10 weist zwei in Längsrichtung x hintereinander liegende Erregerwicklungen 11, 13 auf, wobei die erste Erregerwicklung 11 um einen ersten Eisenkern 12 und die zweite Erregerwicklung 13 um einen zweiten Eisenkern 14 gewickelt ist. Die erste Erregerwicklung 11 ist mit der zweiten Erregerwicklung 13 über einen biegesteifen Tragrahmen 15 verbunden. Bei zweiachsigen Fahrwerken 1 gemäß 1 bis 3 ist der zwischen dem führenden Radsatz 3 und dem nachlaufenden Radsatz 5 angeordnete Tragrahmen 15 kürzer als bei dreiachsigen Fahrwerken 1 gemäß 6 ausgebildet, wo die erste Erregerwicklung 11 zwischen dem führenden Radsatz 3 und dem mittleren Radsatz 4 und die zweite Erregerwicklung 13 zwischen dem mittleren Radsatz 4 und dem nachlaufenden Radsatz 5 angeordnet ist. Das Fahrwerk 1 umfasst ferner eine Regeleinrichtung 30, mittels der ein Spaltmaß d des Luftspaltes D automatisch regelbar ist. Gemäß 5 und 7 weist die Regeleinrichtung 30 eine Sensoreinheit 40 zur Erfassung eines das aktuelle Spaltmaß d repräsentierenden Istwertes dIst auf. Sie weist ferner eine Vergleichseinheit 60 zur Bildung eines Differenzwertes ∆d zwischen dem erfassten Istwert dIst und einem das einzustellende Spaltmaß d repräsentierenden Sollwert dSoll auf. Außerdem weist die Regeleinrichtung 30 eine Stelleinheit 70 zur Einstellung einer das Spaltmaß d beeinflussenden Regelgröße in Abhängigkeit des gebildeten Differenzwertes ∆d auf. Die Regeleinrichtung 30 weist dabei für jede Erregerwicklung 11, 13 auf jeder Fahrwerksseite einen eigenen Regelkreis auf. Hierdurch wird ein Abkippen der Elektromagnete 10 verhindert. Durch die Luftspaltregelung kann auf eine mechanisch steife Kopplung des Elektromagneten 10 am Fahrwerk 1 verzichtet werden. Die automatische Regelung des Spaltmaßes d macht aufwändige manuelle Nachstellarbeiten beispielsweise aufgrund von Radreifenverschleiß an Schienenrädern 7 überflüssig. Die Halteeinrichtung 20 kann den Elektromagneten 10 von der Fahrschiene R anheben, wenn der nicht zur Zugkrafterhöhung genutzt wird. Insgesamt erreicht man durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Gewichtsreduktion gegenüber bekannten Fahrwerken.
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Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 weist die Sensoreinheit 40 am Elektromagneten 10 angeordnete erste Abstandssensoren 41 auf, die als Istwert dIst einen Abstand des Abstandssensors 41 zur Fahrschiene R erfassen. Die ersten Abstandssensoren 41 können beispielsweise als induktive Wirbelstromsensoren oder als Ultraschallsensoren ausgebildet sein. Je nach Anordnung der ersten Abstandssensoren 41 am Elektromagneten 10 ist vom gemessenen Abstand noch die Entfernung zwischen Abstandssensor 41 und einer Unterkante des Elektromagneten 10 abzuziehen.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen zweiachsigen Fahrwerks 1 gemäß 3 weist die Sensoreinheit 40 an den Radsatzlagern 6 angeordnete zweite Abstandssensoren 42 auf, die als Istwert dIst einen Abstand der Abstandssensoren 42 zum Elektromagneten 10 erfassen. Dabei sind die zweiten Abstandssensoren 42 an Auslegern 16 des Elektromagneten 10 befestigt. Die Schienenräder 7 des führenden Radsatzes 3 und des nachlaufenden Radsatzes 5 übernehmen die Aufgabe von Tastrollen, wobei ein Radreifenverschleiß durch periodisch erfolgende Kalibrierungen kompensiert wird. Zur Messung des Nullpunktes des Spaltmaßes d wird der Elektromagnet 10 im Stillstand satt auf die Fahrschiene R aufgelegt. Der Istwert dIst kann als direkter Abstand der zweiten Abstandssensoren 42 zum Elektromagneten 10 oder indirekt durch Abstandsmessungen zwischen den zweiten Abstandssensoren 42 und dem Fahrwerksrahmen 2 und zwischen dem Fahrwerksrahmen 2 und dem Elektromagneten 10 erfasst werden.
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Im dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen dreiachsigen Fahrwerks 1 gemäß 4 weist die Sensoreinheit 40 Rollelemente 43 auf, welche über Gelenkstangen 45 am Elektromagneten 10 angelenkt sind und über erste Federelemente 44 belastet die Fahrschiene R abtasten. Dritte Abstandssensoren 46 erfassen als Istwert dIst einen Federweg der Federelemente 44. Der gemessene Federweg ändert sich mit dem aktuellen Spaltmaß d und dient damit als Istwert dIst zum Rückschluss auf das Spaltmaß d. Vorteilhaft ist, dass die Rollelemente unabhängig von der Beschaffenheit des Schienenkopfes des Fahrschiene R immer deren äußere Kontur abbilden. Damit stellen sie eine definierte Reaktionsfläche für die Sensoreinheit 40 dar.
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5 zeigt die Regeleinrichtung 30 für einen Elektromagneten 10 mit getrennten Regelkreisen für dessen erste Erregerwicklung 11 und zweite Erregerwicklung 13. Die Sensoreinheit 40 erfasst das aktuelle Spaltmaß d des Luftspaltes D repräsentierende Istwerte dIst, die der Vergleichseinheit 60 zugeführt werden. In der Vergleichseinheit 60 wird der zugeführte Istwert dIst mit einem dem einzustellenden Spaltmaß d repräsentierenden Sollwert dSoll verglichen und ein Differenzwert ∆d zwischen Ist- und Sollwert gebildet. Der Differenzwert ∆d wird einer Stelleinheit 70 der Regeleinrichtung 30 zugeführt. Die Stelleinheit 70 weist einen Stromregler 71 auf, der ein Signal des zugeführten Differenzwertes ∆d in ein Signal für den Erregerstrom I1 bzw. I2 umwandelt. In einer Leistungsstufe 72 der Stelleinheit 70 wird das umgewandelte Signal in reale Erregerströme I1 und I2 für die erste und zweite Erregerwicklung 11 und 13 umgesetzt. Durch Veränderung der Erregerströme I1 und I2 werden die magnetischen Flüsse und damit die Magnetkräfte zwischen Elektromagnet 10 und Fahrschiene R geändert. Bei bekannter Federkennlinie der Halteeinrichtung 20 und bei bekannter Gewichtskraft von Halteeinrichtung 20 und Elektromagnet 10 kann das Spaltmaß d durch Einstellung der Magnetkraft geregelt werden.
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Im vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen dreiachsigen Fahrwerks 1 gemäß 6 weist die Sensoreinheit 40 einen am Fahrwerksrahmen 2 festgesetzten Gegenhalter 47 auf, der mit dem Elektromagneten 10 über ein zweites Federelement 48 gekoppelt ist. Ferner weist die Sensoreinheit 40 einen am Gegenhalter 47 angeordneten vierten Abstandssensor 49 auf, der einen Federweg des zweiten Federelementes 48 misst. Wird der Elektromagnet 10 auf die Fahrschiene R aufgesetzt, also das Spaltmaß d gleich Null vorgegeben, so erfährt er aufgrund einer die Haltekraft übersteigenden Magnetkraft eine in Längsrichtung x gerichtete Reibungskraft, die durch Messung des Federweges gemessen wird. Die Reibungskraft wird als Istwert FIst gemessen. Der Istwert dIst für das Spaltmaß d wird in diesem Fall indirekt über eine Messung der Induktivitäten L1 und L2 der ersten und zweiten Erregerwicklungen 11 und 13 bestimmt. Ist die Magnetkraft des Elektromagneten 10 auf die Fahrschiene R größer als die Haltekraft, so erzeugt die resultierende Normalkraft auf die Fahrschiene R eine Reibungskraft. Durch Messung der Reibungskraft kann also indirekt auf die Magnetkraft geschlossen werden.
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7 zeigt die Regeleinrichtung 30 für einen Elektromagneten 10 mit getrennten Regelkreisen für dessen erste Erregerwicklung 11 und zweite Erregerwicklung 13. Die Sensoreinheit 40 erfasst den Istwert FIst der Reibungskraft auf den Elektromagneten 10 und führt diesen der Vergleichseinheit 60 zu. Dort wird der zugeführte Istwert FIst mit einem einzustellenden Sollwert FSoll der Reibungskraft verglichen und ein Differenzwert ∆f zwischen Ist- und Sollwert gebildet. Der Differenzwert ∆f wird einer Stelleinheit 70 der Regeleinrichtung 30 zugeführt. Die Stelleinheit 70 weist einen Kraftregler 73 auf, der ein Signal des zugeführten Differenzwertes ∆f in ein Signal für den Stromregler 71 umwandelt. Die Sensoreinheit 40 weist ferner Messeinheiten 50 auf, über die die Induktivitäten L1 und L2 und damit indirekt ein Istwert dIst für das Spaltmaß d gemessen wird. Die Messeinheiten 50 können als Messwiderstände, Messstromwandler, Messspannungswandler, oder dergleichen ausgebildet sein. Die Messungen werden über einen Symmetrierregler 74 zusammengeführt und der Vergleichseinheit 60 zugeführt. Über die Vergleichseinheit 60 erhalten die Stromregler 71 der Stelleinheit 70 den Istwert dIst des Spaltmaßes d und den Differenzwert ∆f der Reibungskraft, woraus Signale für die Erregerströme I1 und I2 und in der Leistungsstufe 72 der Stelleinheit 70 reale Erregerströme I1 und I2 für die erste und zweite Erregerwicklung 11 und 13 erzeugt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2411609 A1 [0003]
- EP 0724998 A1 [0004]
