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Sicherheitsfahreinrichtung für Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf eine Sicherheitsfahreinrichtung für Schienenfahrzeuge, bestehend aus einem
mit dem Hauptluftbehälter verbundenen Führerüberwachungsventil, das über je ein
Verzögerungsventil einerseits mit einer Signaleinrichtung und andererseits über
die Notbremsleitung mit der an den Bremszylindern angeschlossenen Bremsleitung verbunden
ist.
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Die bekannten Sicherheitsfahreinrichtungen dieser Art sollen dazu
dienen, bei Einmannbesetzung des Schienenfahrzeuges einem erhöhten Sicherheitsbedürfnis
Rechnung zu tragen. Hierzu ist die Anordnung so getroffen, daß der Lokomotivführer
während des Betriebes des Fahrzeuges gezwungen ist, ständig eine Taste des Führerüberwachungsventils
zu drücken, damit das Ertönen eines akustischen Warnsignals und das Einsetzen eines
bei Ausfall des Lokomotivführers erfolgenden Bremsvorganges unterbleibt. Dabei ist
an die vom Hauptluftbehälter zum Führerbremsventil führende Hauptleitung das Führerüberwachungsventil
so angeschlossen, daß die die beiden Verzögerungsventile mit diesem verbindende
Leitung beim Drücken der Taste keine Verbindung mit der Hauptleitung aufweist. Dadurch
wird erreicht, daß der Bremszylinder und ein der Signaleinrichtung vorgeschaltetes
Absperrventil, die an je eines der beiden Verzögerungsventile angeschlossen sind,
in ihrer unwirksamen Stellung verbleiben. Dies wird durch eine solche Anordnung
der Taste des Führerüberwachungsventils am Führerstand des Fahrzeuges erzielt, daß
der Lokomotivführer diese beim Bedienen des Fahrzeuges mit dem Fuß oder einer Hand
ständig niederdrücken kann. Stößt dem allein auf dem Führerstand weilenden Lokomotivführer
während der Fahrt etwas zu, das ihn daran hindert, das Fahrzeug durch Schalten des
Führerbremsventils rechtzeitig zum Stehen zu bringen, so wird beim Loslassen der
Taste die Verbindung zwischen der Hauptleitung und den Verzögerungsventilen freigegeben.
Das Druckmittel durchströmt die Verzögerungsventile und läßt, sobald sich hinter
diesen einen entsprechenden Druck aufgebaut hat, die Signaleinrichtung und die Bremse
ansprechen. Bei einer derartigen Anordnung spricht die Sicherheitsfahreinrichtung
immer dann an, wenn bei unter Druck stehender Hauptleitung die Taste des Führerüberwachungsventils
nicht gedrückt wird. Das Warnsignal ertönt also stets auch dann, wenn der Lokomotivführer
beispielsweise das stehende und ordnungsgemäß abgebremste Fahrzeug verläßt. Es ist
selbstverständlich möglich, für solche Fälle eine von Hand bedienbare Abschaltvorrichtung
vorzusehen, doch liegt dies nicht im Sinne der geforderten Betriebssicherheit; weil
die Wiederinbetriebsetzung der An-Lage ausschließlich von der Zuverlässigkeit und
Sorgfalt des Lokomotivführers abhängig wäre.
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Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine
derartige Sicherheitsfahreinrichtung so weiterzubilden, daß ohne Beeinträchtigung
der Wirksamkeit der Sicherheitsfahreinrichtung beim Fahrbetrieb die Signaleinrichtung
nicht ertönt, wenn der Lokomotivführer das ordnungsgemäß abgebremste Fahrzeug verläßt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß zwischen der Hauptleitung
des Hauptluftbehälters und dem Führerüberwachungsventil ein vom Druck in der Bremsleitung
beeinflußtes, bei Druckbeaufschlagung den Durchfluß sperrendes Relaisventil und
in der Notbremsleitung zwischen der Bremsleitung und dem ihr zugeordneten Verzögerungsventil
ein in Richtung zur Bremsleitung öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist.
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Durch diese Maßnahmen wird jedoch nicht nur die gestellte Aufgabe
in vorteilhafter Weise gelöst, sondern es ergibt sich darüber hinaus auch noch der
weitere Vorteil, daß eine wirkliche Einmannbedienung des Fahrzeuges gegeben ist,
da der Lokomotivführer den Führerstand auch zur Durchführung anderer Aufgaben, etwa
zum Kuppeln der Wagen, verlassen und auf diese Weise auf einen Rangierer verzichtet
werden kann. Darüber hinaus tritt eine wesentliche Erhöhung der Sicherheit dadurch
ein, daß der Lokomotivführer gezwungen ist, das Fahrzeug
vor dem
Verlassen ordnungsgemäß abzubremsen, weil die Signaleinrichtung bei Nichterreichen
des Enddruckes in der Bremsleitung anspricht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. 1 das Schaltungsschema einer rein pneumatisch
arbeitenden Sicherheitsfahreinrichtung bei betriebsfertigem Fahrzeug mit niedergedrückter
Taste des Führerüberwachungsventils, Abb. 2 die gleiche Anordnung wie Abb. 1, jedoch
bei ordnungsgemäß mittels des Führerbremsventils gebremstem Fahrzeug, Abb. 3 die
gleiche Anordnung wie Abb. 1, jedoch bei Ausfall des Lokomotivführers, Abb. 4 einen
Längsmittelschnitt durch ein Verzögerungsventil, Abb. 5 einen Längsmittelschnitt
durch ein Relaisventil, Abb. 6 einen Längsmittelschnitt durch ein Absperrventil,
Abb. 7 einen Längsmittelschnitt durch ein Rückschlagventil.
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Bei den Abb. 1 bis 3 sind grundsätzlich die mit dem Hauptluftbehälter
in Verbindung stehenden, d. h. die druckmittelbeaufschlagten Leitungen voll ausgezogen,
während die nicht unter Druck stehenden Leitungen gestrichelt gezeichnet sind. Die
Entlüftung der einzelnen Leitungen ist der besseren Verständlichkeit des Erfindungsgegenstandes
wegen nicht dargestellt.
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Bei einem für Einmannbetrieb vorgesehenen Schienenfahrzeug mit druckmittelgesteuerter
Bremsanlage ist eine Sicherheitsfahreinrichtung vorgesehen, die folgende Anordnung
aufweist. Ein der Speicherung von Druckluft dienender und mit einer in der Zeichnung
nicht mehr dargestellten Drucklufterzeugungsanlage verbundener Hauptluftbehälter
1 ist mittels einer Hauptleitung 2 mit einem von Hand bedienbaren Führerbremsventil
3 verbunden. Bei geöffnetem Führerbremsventil 3 wird durch dieses über eine Bremsleitung
4 die Verbindung zwischen der Hauptleitung 2 und einem oder mehreren am freien Ende
der Bremsleitung 4 vorgesehenen Bremszylindern 5 hergestellt. An die Hauptleitung
2 ist ein Relaisventil 6 (Abb. 5), dessen Kolben 7 durch eine Steuerleitung 8 mit
der Bremsleitung 4 verbunden ist, so angeschlossen., daß bei fehlendem Steuerdruck
in der Steuerleitung 8 der Durchfluß von der Hauptleitung 2 durch das Relaisventil
6 zu einem Führerüberwachungsventil 9 freigegeben ist. Dieses Relaisventil 6 steht
seinerseits mit zwei parallel geschalteten Verzögerungsventilen 10, 11 (Abb. 4)
in Verbindung, von denen eines (11) an den Steuerkolben 12 eines Absperrventils
13 (Abb. 6) für eine akustische Signaleinrichtung 14 und das andere (10) über ein
in Richtung zur Bremsleitung 4 öffnendes, in einer Notbremsleitung 15 vorgesehenes
Rückschlagventil 16 (Abb. 7) an die Bremsleitung 4 des oder der Bremszylinder 5
angeschlossen ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß bei auf dem Steuerkolben
12 des Absperrventils 13 lastendem Steuerdruck die Zufuhr des Druckmittels durch
eine von der Hauptleitung 2 abzweigende und durch das Absperrventil 13 zur Signaleinrichtung
14 führende Druckleitung 17, 18 freigegeben ist.
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Das als Drosselrückschlagventil ausgebildete Verzögerungsventil 10,
11 gemäß Abb. 4 weist ein zylindrisches Gehäuse 19 auf. Am einen Ende ist koaxial
zum Gehäuse 19 eine in einen kegelförmigen Ventilsitz 20 übergehende Gewindebohrung
21 zum Anschließen eines Rohrstutzens einer Rohrleitung vorgesehen. Zum Verschließen
dieses Ventilsitzes 20 dient ein innerhalb des Gehäuses 19 in axialer Richtung verschiebbar
angeordneter Ventilkörper 22, der im wesentlichen aus einem der Form des Ventilsitzes
20 angepaßten Ventilteller 23 und einem daran anschließenden, mit einer koaxialen
Bohrung 24 versehenen Schaft 25 besteht, an dessen Außenmantel mehrere radiale,
in Längsrichtung verlaufende Führungsrippen 26 angeordnet sind. Während sich die
Führungsrippen 26 bis zum Innenmantel des Gehäuses 19 erstrecken, weist der Ventilteller
23 einen Durchmesser auf, der etwas geringer ist als der Durchmesser des Gehäuseinnenmantels.
Am anderen Ende des Gehäuses 19 ist ein ebenfalls eine Gewinde-Bohrung 27 aufweisender
Deckel 28 vorgesehen, der durch eine an seiner dem Gehäuse 19 zugekehrten Stirnfläche
angeordnete Ringnut 29 gegen seitliches Verschieben gesichert ist. Die Ausbildung
des Verzögerungsventils 10, 11 als Drosselrückschlagventil ist zur schnellen Entlüftung
der Rohrleitungen notwendig.
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Bei dem druckmittelgesteuerten Relaisventil 6 gemäß Abb. 5 ist in
einem an seinen beiden Stirnseiten durch je einen Deckel 30, 31 verschlossenen zylindrischen
Gehäuse 32 der Kolben 7 gleitbar angeordnet. Das Gehäuse 32 weist in seinem Inneren
eine mit einer Durchgangsbohrung 33 versehene, parallel zu den Stirnflächen verlaufende
Trennwand 34 auf, durch die innerhalb des Gehäuses 32 zwei Kammern 35, 36 gebildet
werden, und am Außenmantel einen mit einer Gewindebohrung 37 versehenen Rohrstutzen
38, der in die Kammer 36 einmündet. Der mit einem Schaft 39 versehene Kolben 7 ragt
mit diesem durch die Trennwand 34 hindurch, in deren Durchgangsbohrung 33 er geführt
ist. Der Schaft 39 hat an seiner dem Kolben 7 abgewandten Stirnseite einen Ventilkegel
40, dem in dem mit einer Gewindebohrung 41 vorgesehenen Deckel 31 ein Ventilsitz
42 zum Verschließen der Gewindebohrung 41 zugeordnet ist. Zwischen der Trennwand
34 und der dieser zugekehrten Stirnseite des Kolbens 7 ist eine als Schraubenfeder
43 ausgebildete Druckfeder koaxial zum Schaft 39 angeordnet. Der auf der Seite des
Kolbens 7 liegende Deckel 30 weist ebenfalls einen mit einer Gewindebohrung
44 zum Anschluß an die zugehörige Rohrleitung versehenen Anschlußstutzen 45 auf.
Der Schaftdurchmesser, die Schraubenfeder 43 und die freie Kolbenfläche sind dabei
so aufeinander abgestimmt, daß bei einem bestimmten Steuerdruck auf die freie Kolbenfläche
der Ventilkegel 40 des Schaftes 39 entgegen der Wirkung der Schraubenfeder 43 und
des Gegendruckes auf den Ventilkegel 40 auf dem Ventilsitz 42 aufliegt und den Durchfluß
durch die Kammer 36 unterbricht.
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Das ebenfalls druckmittelgesteuerte Absperrventil 13 gemäß Abb.6 entspricht
in der grundsätzlichen Wirkungsweise dem Relaisventil 6 gemäß Abb.5. Dabei ist jedoch
der Steuerdruck nicht zum Schließen, sondern zum Öffnen des als Tellerventil 46
ausgebildeten und durch eine Schließfeder 47 in der Schließstellung gehaltenen Ventils
vorgesehen.
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Als Rückschlagventil16 kann ein federbelastetes Kugelrückschlagventil
gemäß Abb.7 verwendet werden, das im wesentlichen aus zwei miteinander verschraubbaren
zylindrischen Gehäusehälften 48; 49 besteht, deren Böden mit je einer koaxialen
Gewinde-Bohrung 50, 51 zum Anschluß der zugehörigen Rohrleitungen versehen sind.
Als Ventilkörper ist eine
Kugel 52 vorgesehen, die mittels einer
Schraubenfeder 53 gegen den als kegeliger Ventilsitz 54 ausgebildeten Boden einer
Gehäusehälfte 49 gedrückt wird. An Stelle der bekannten Ventile gemäß den Abb. 4
bis 7 können selbstverständlich auch andere bekannte Ventile, wie z. B. Membranventile,
vorgesehen werden.
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Vor Inbetriebnahme der Sicherheitsfahreinrichtung muß zunächst der
erforderliche Betriebsdruck in der Hauptleitung 2 durch Auffüllen des Hauptluftbehälters
1 mittels des in der Zeichnung nicht dargestellten Luftverdichters hergestellt werden
(Abb. 1). Um zu verhindern, daß bei Anwachsen des Druckes in der Hauptleitung 2
die Signaleinrichtung 14 anspricht, wird eine Taste 55 des Führerüberwachungsventils
9 niedergedrückt, wodurch der Druckmittelfluß vom Relaisventil 6 zu den Verzögerungsventilen
10, 11 unterbrochen wird. Bei gleichzeitigem Absperren des Führerbremsventils 3
erstreckt sich nun der Druck in der Hauptleitung 2 bis zum Führerbremsventil3 bzw.
über das Relaisventil 6 bis zum Führerüberwachungsventil 9 und in der Druckleitung
17 bis zum Absperrventil 13. Der Bremszylinder 5 und die Signaleinrichtung 14 mit
den ihnen zugeordneten Leitungen 15, 4, 8, 18 sind abgeschaltet. Der gleiche Zustand
herrscht bei in Fahrt befindlichem Fahrzeug, solange sich die Taste 55 des Führerüberwachungsventils
9 im niedergedrückten Zustand befindet.
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Demgegenüber ist jedoch im Bremszustand bei geöffnetem Führerbremsventil
9 die Hauptleitung 2 mit der Bremsleitung 4 verbunden, wobei in beiden Leitungen
der gleiche Druck herrscht, der einerseits den Bremszylinder 5 beaufschlagt und
sich andererseits bis zum Rückschlagventil 16 und in der Steuerleitung 8 bis zum
Relaisventil 6 ausdehnt (Abb. 2). Dieser Druck, der im Bremszylinder 5 und im Relaisventil
6 als Steuerdruck wirksam ist, hält den Bremszylinder 5 in Wirkstellung und unterbricht
gleichzeitig im Relaisventil 6 die Verbindung zwischen diesem und dem Führerüberwachungsventil
9, so daß der Lokomotivführer, nachdem die Lokomotive ordnungsgemäß festgebremst
ist, das Fahrzeug verlassen kann, ohne daß die Signaleinrichtung 14 in Tätigkeit
tritt.
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Bei einem plötzlichen Ausfall des sich während der Fahrt allein auf
dem Führerstand des Fahrzeuges befindlichen Lokomotivführers ist gemäß Abb. 3 Vorsorge
getroffen, daß die Signaleinrichtung 14 anspricht und gleichzeitig oder zu einem
späteren Zeitpunkt auch das Fahrzeug zum Stehen gebracht wird. Beim Loslassen der
Taste 55 des Führerüberwachungsventils 9 durch den Lokomotivführer wird der Durchfluß
durch das Führerüberwachungsventil 9 zu den beiden Verzögerungsventilen 10, 11 freigegeben.
Die Verzögerungsventile 10, 11 sind so ausgelegt, daß der volle Betriebsmitteldruck
hinter diesen nicht sofort zur Verfügung steht, sondern daß sein Aufbau bis zum
Endwert eine gewisse Zeitspanne benötigt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß
ein kurzfristiges Loslassen der Taste 55 ohne Auswirkung auf die Signaleinrichtung
14 und den Bremszylinder 5 bleibt und daß vor der Schnellbremsung zuerst das Warnsignal
anspricht. Wird die Taste 55 jedoch für längere Zeit nicht gedrückt, so wächst der
Betriebsmitteldruck hinter den Verzögerungsventilen 10, 11 auf seinen Endwert an.
Dies bewirkt hinter dem Verzögerungsventil 11 ein Umsteuern des Absperrventils 13,
wodurch die beiden Druckleitungen 17 und 18 miteinander verbunden werden, so daß
die Signaleinrichtung 14 anspricht. Wenn hinter dem Verzögerungsventil 10 in der
Notbremsleitung 15 und der über das Rückschlagventil 16 an diese angeschlossenen
Bremsleitung 4 ebenfalls der erforderliche Betriebsmitteldruck erreicht ist, spricht
auch der Bremszylinder 5 an. Das Fahrzeug kommt ohne Umschalten des noch in Fahrstellung
befindlichen Führerbremsventils 3 zum Stehen. Zur gleichen Zeit strömt das Druckmittel
über die Steuerleitung 8 zum Kolben 7 des Relaisventils 6 und bewirkt in diesem
ein Absperren der Verbindung zwischen der Hauptleitung 2 und dem Führerüberwachungsventil
9. Da jedoch keine Entlüftung erfolgt, bleibt in dem Leitungssystem zwischen dem
Auslaßstutzen des Relaisventils 6 einerseits und dem Steuerkolben 12 des Absperrventils
13, dem Bremszylinder 5, dem Führerbremsventil 3 und dem Kolben 7 des Relaisventils
6 andererseits der statische Druck erhalten, so daß keine Umsteuerung des Absperrventils
13 erfolgt und das Warnsignal dauernd ertönt. Ebenso bleibt auch der Bremszylinder
5 in Wirkstellung.
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Falls die Druckverluste in den Leitungen 4, 8, 15 und dem Bremszylinder
5 infolge von Undichtigkeiten zu groß sind, ist ein längeres Anhalten des Druckes
nicht gewährleistet, so daß ein Nachspeisen aus dem Hauptluftbehälter 1 erfolgen
muß. Da jedoch das Relaisventil 6 zunächst geschlossen ist, sinkt der Druck in den
Leitungen 4, 8, 15 und dem Bremszylinder 5 unter Nachlassen des Bremsdruckes und
des Signaltons so weit ab, bis das Relaisventil 6 öffnet. Nach Öffnen des Relaisventils
6 strömt aus dem Hauptluftbehälter 1 wiederum Druckluft nach, bis der volle Druck
in den Leitungen 4, 8, 15 erreicht ist und das Relaisventil 6 wieder schließt. Dieses
Öffnen und Schließen des Relaisventils 6 mit periodischem Nachlassen des Bremsdruckes
und des Signaltons wiederholt sich in mehr oder weniger kurzen Abständen so lange,
bis das Führerüberwachungsventil 9 ordnungsgemäß gedrückt, die Lokomotive mittels
des Führerbremsventils 3 festgebremst ist oder der Luftvorrat erschöpft ist. Um
dieses ständige Pendeln zu vermeiden, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Abb.
3 in der Steuerleitung 8 zwischen der Bremsleitung 4 und dem Relaisventil 6 ein
weiteres, dem Relaisventil 6 entsprechendes Relais 56 vorgesehen, dessen den Steuerkolben
aufweisende Kammer mit der Notbremsleitung 15 zwischen dem Rückschlagventil16 und
dem Verzögerungsventil 10 über eine Verbindungsleitung 57 verbunden ist.
Solange die Taste 55 des Führerüberwachungsventils 9 gedrückt wird (Abb. 1) oder
das Fahrzeug ordnungsgemäß mit dem Führerbremsventil 3 abgebremst ist (Abb. 2),
ist in der Notbremsleitung 15 keine Druckluft vorhanden, so daß das von der Notbremsleitung
15 gesteuerte Relaisventil 56 geöffnet ist und das an die Hauptleitung 2 angeschlossene
und zum Führerüberwachungsventil 9 führende Relaisventil 6 durch den Druck in der
Bremsleitung 4 gesteuert wird. Wird jedoch das Führerüberwachungsventil 9 bei fahrender
Lokomotive infolge Ausfalls des Lokomotivführers geöffnet, so wird die Signaleinrichtung
14 und über die Notbremsleitung 15 und das Rückschlagventil 16 auch der Bremszylinder
5 zur Schnellbremsung wirksam. Da jedoch in der Notbremsleitung 15 in Strömungsrichtung
hinter der Anschlußstelle der Verbindungsleitung 57 zum Relaisventil 56 das Rücksch'lagventil
16 vorgesehen ist, tritt in der Notbremsleitung 15 vor dem Rückschlagventil 16 und
der Verbindungsleitung 57 ein Druckanstieg auf, der zum Schließen des Relaisventils
56 in der Steuerleitung 8
dient. Der Schließdruck des Relaisventils
56 entspricht dabei etwa dem Öffnungsdruck des Rückschlagventils 16, während der
Schließdruck des Relaisventils 6 etwa dem vollen Bremsdruck in der Bremsleitung
4 bzw. im Bremszylinder 5 entspricht. Durch das Schließen des Relaisventils 56 durch
den Druckanstieg in der Notbremsleitung 15 wird das Relaisventil 6 durch Absperren
der Steuerleitung 8 von der Bremsleitung 4 getrennt, noch bevor in dieser der volle
Bremsdruck herrscht. Das Relaisventil 6 bleibt daher stets geöffnet, und die Signaleinrichtung
14 und der Bremszylinder 5 werden über das Führerüberwachungsventil 9 ohne Unterbrechung
so lange aus dem Hauptluftbehälter 1 mit Luft versorgt, bis der Luftvorrat erschöpft
bzw. das Führerüberwachungsventil 9 wieder gedrückt wird.
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Bei Verwendung eines Arbeitsdruckes in der Bremsleitung 4, der sich
von dem in der Hauptleitung 2 herrschenden Druck unterscheidet, ist die beschriebene
Anordnung mit der Einschränkung anwendbar, daß in der Verbindung zwischen Hauptleitung
2 und Bremsleitung 4 sowie in der Notbremsleitung 15 entsprechende Reduzier- bzw.
Steuerventile vorgesehen werden.
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Es ist auch möglich, in analoger Abwandlung der im Ausführungsbeispiel
beschriebenen rein pneumatischen Sicherheitsfahrschaltung eine elektrisch-oder hydraulisch-pneumatisch
bzw. hydraulisch oder elektrisch-hydraulisch wirkende Anlage vorzusehen. Der Erfindungsgegenstand
ist sinngemäß auch in Verbindung mit einer indirekten Bremseinrichtung verwendbar.