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Steuerung, insbesondere Vielfachsteuerung, für elektrische Triebfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Steuerung, insbesondere Vielfachsteuerung, für elektrische
Triebfahrzeuge, von denen jedes einen stufenweise zu bewegenden Fahrschalter (Hauptkontroller)
enthält, der durch einen pneumatischen ventilgesteuerten Mehrzylindermotor in Abhängigkeit
von der von Stufe zu Stufe wechselnden Betätigung bzw. Steuerung der Ventile mit
Hilfe eines Führerschalters (Steuerkontrollers) entweder stufenweise im Sinne eines
Auf- oder Abwärtsschaltens verstellt oder in einer erreichten Stellung festgehalten
wird, wobei durch eine Rastung eine Weiterschaltung des Führerschalters (Steuerkontrollers)
so lange gesperrt wird, wie die Stellung des Fahrschalters oder eines der Fahrschalter
(Hauptkontroller) noch von der durch die Stellung des Führerschalters (Steuerkontrollers)
vorgeschriebenen abweicht.
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Bei den bekannten Steuerungen dieser Art wird die Rastung, die eine
Weiterschaltung des Führerschalters so lange sperrt, bis die Stellung des Fahrschalters
mit der durch den Führerschalter vorgeschriebenen Stellung übereinstimmt, in der
Regel durch ein mechanisches Klinkengesperre gebildet. Wesentliche Nachteile solcher
mechanischen Verriegelungs- und Haltevorrichtungen liegen in dem erheblichen Verschleiß,
dem diese Teile unterworfen sind, sowie in dem störenden Schaltgeräusch.
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Weiterhin ist eine Triebfahrzeugsteuerung bekanntgeworden, bei der
eine die Stromkreise der Fahrmotoren schließende Schaltvorrichtung vorgesehen ist,
deren Antrieb durch eine Feder erfolgt, die von einem vom Fahrer betätigten Hebel
gespannt wird. Um ein schleuderfreies Fahren des Triebfahrzeuges ohne große Stromspitzen
zu gewährleisten, ist bei dieser bekannten Steuerung eine mit einer Strom-und einer
Spannungswicklung versehene magnetische Sperrvorrichtung vorgesehen, die die Schaltwalze
jedesmal erst dann freigibt, wenn der Fahrmotorstrom auf einen bestimmten Wert gesunken
ist. Mangels einer Schalthilfe muß die Schaltwalze der bekannten Ausführung jedoch
als Starkstrom-Schaltwalze ausgebildet sein, was zu einer verhältnismäßig sperrigen,
steuerungstechnisch ungünstigen Bauweise führt.
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Bei den mit einem Führerschalter (Steuerkontroller) ausgerüsteten
Steuerungen der eingangs genannten Art erweist sich demgegenüber - wenn die mechanischen
Mängel der Klinkengesperre vermieden werden sollen - die große Zahl der zur Verriegelung
zwischen dem Fahrschalter und dem Führerschalter erforderlichen Steuerleitungen
als besonders nachteilig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung
der Mängel der bekannten Ausführungen eine Steuerung der eingangs genannten Art
zu entwickeln, bei der einerseits die zur Synchronisierung von Führerschalter und
Fahrschalter zeitweise erforderliche Sperrung des einen beweglichen Teiles mit Hilfe
der Rastiervorrichtung besonders »weich« und abnutzungsfrei erfolgt, andererseits
für die Verriegelung zwischen Fahrschalter und Führerschalter nur wenige, leicht
zu überwachende Steuerleitungen erforderlich sind.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß mit der
Kommandowalze des Führerschalters (Steuerkontrollers) über ein Zahnradvorgelege
der mit symmetrisch angeordneten Polen versehene drehbare Anker einer als Rastung
wirkenden, an sich bekannten magnetischen Sperrvorrichtung gekuppelt ist, deren
zwei gleichsinnig erregbare Erregerspulen mit der Kontaktvorrichtung der Kommandowalze
und der - bei fehlender übereinstimmung der Stellungen von Fahr- und Führerschalter
den Stromkreis einer Erregerspule schließenden - Kontaktvorrichtung des Fahrschalters
bzw. der Fahrschalter in Reihe geschaltet sind.
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Nach der Erfindung erhält somit die magnetische Sperrvorrichtung in
einer ihrer beiden Erregerspulen lediglich dann Strom, wenn die Stellungen von Fahr-und
Führerschalter nicht miteinander übereinstimmen. Die Steuerung nach der Erfindung
zeichnet sich darüber hinaus durch eine äußerst geringe Zahl von Steuerleitungen
und damit durch besondere Einfachheit und leichte Instandhaltung aus.
Diese
und weitere Einzelheiten der Steuerung nach der Erfindung gehen aus der Beschreibung
zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt Fig.
1 die Steuerung nach der Erfindung in einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 das
Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles, Fig.3 Schnitt und Aufsicht einer
magnetischen Sperrvorrichtung nach der Erfindung.
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Im folgenden sind lediglich die zum Verständnis des Erfindungsgedankens
wesentlichen Teile der in der Zeichnung schematisch dargestellten Steuerung erläutert;
nicht im einzelnen herschieben sind jedoch insbesondere der zum Antrieb des Fahrschalters
dienende pneumatische Motor sowie einzelne Rastier-und Blockiereinrichtungen.
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Der Führerschalter besteht aus der Reversierwalze 1, der Kommandowalze
2 und einer magnetischen Sperrvorrichtung 3.
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Die Kommandowalze 2 ist in den Fig. 1 und 2 drehbar auf der Hauptwelle
4 angeordnet. Sie ist mit einem Zeiger 13, einem Zahnrad 6 und den Mitnehmern 7
und 8 fest verbunden. Auch mit der Welle 9 der magnetischen Sperrvorrichtung 3 kann
sie fest verbunden sein, .so daß auf der Hauptwelle 4 des Führerschalters sodann
lediglich das Zahnrad 6- mit den Mitnehmern 7 und 8 drehbar gelagert
ist.
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Die Hauptwelle 4 mit der Kommandowalze 2 ist in den Lagern 10 und
1.1 gelagert, mit einem einen Zeiger 5 aufweisenden Handrad 12 versehen und mit
den Mitnehmern 14 und 15 fest verbunden, auf denen eine vorgespannte Feder 16 hängt,
die gleichzeitig auch an den Mitnehmern 7 und 8 anliegt. Das Handrad 12 kann somit
auch bei festgehaltener Kommandowalze 2 gedreht werden, wobei die an ihrem einen
Ende an einem der beiden Mitnehmer 7 oder 8 und an ihrem anderen Ende an einem der
gegenüberliegenden Mitnehmer 15 bzw. 14 eingehängte Feder 16 gespannt
wird.
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Die magnetische Sperrvorrichtung 3 (Fig. 3) besteht aus der Welle
9, dem am Gehäuse des Führerschalters hängenden festen Kern 18 und aus zwei Erregerspulen
20 und 21. Die Welle 9 der magnetischen Sperrvorrichtung 3 ist in den Lagern 22
und 23 gelagert, im Kern 18 drehbar und mit dem drehbaren Anker 19 und mit
dem Zahnrad 41 fest verbunden, das mit dem Zahnrad 6 im Eingriff steht.
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Der Kern 18 und auch der drehbare Anker 19 der magnetischen Sperrvorrichtung
3 haben ausgeprägte Pole 24 und 25. Auf den ausgeprägten Polen 25 des drehbaren
Ankers 19 ist gegebenenfalls ein Kurzschlußring 26 zur Verzögerung des Laufes des
drehbaren Ankers 19 gelagert.
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Der Fahrschalter 27 (Fig. 1) wird über eine L7bersetzung 28-29 von
dem pneumatischen Motor 30 angetrieben, der durch die doppeltwirkenden elektromagnetischen
Ventile 31 und 32 gesteuert wird. Die Steuerrelais 33 (Fig. 1) und 39 (Fig. 2) haben
eine Spule 42 und Kontakte F und G bzw. F1, G1, H1 und J1. Weitere Bestandteile
der Vielfachsteuerung sind die Mehrfachkupplungen 34 und 35.
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Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind beide Mehrfachkupplungen 34 und
35 durch sechs durchlaufende Leitungen miteinander verbunden, an die die Pole einer
nicht dargestellten Akkumulatorbatterie, angedeutet durch -I- -, die Erregerspulen
der doppeltwirkenden elektromagnetischen Ventile 31 und 32 und einpolig die Erregerspulen
20 und 21 der magnetischen Sperrvorrichtung 3 angeschlossen sind.
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Die Mehrfachkupplungen in der Anordnung nach Fig. 2 sind durch vier
durchlaufende Leitungen miteinander verbunden, an die die Pole einer ebenfalls nicht
dargestellten Akkumulatorbatterie, wieder angedeutet durch -i- -, und die doppeltwirkenden
elektromagnetischen Ventile 31 und 32 angeschlossen sind. Weitere zwei Leitungen
der Mehrfachkupplungen sind über die Kontakte S1, T1, Ui und V1 der Reversierwalze
1 des Führerschalters und über die Kontakte K1, L1, M1 und Ni des Fahrschalters
27 geführt. An die Leitungen, die die Kontakte Si und Ui der Reversierwalze
1 des Führerschalters mit den Kontakten K1 und M1 des Fahrschalters 27 verbinden,
sind über die Kontakte G.-F. und Jl- H1 des Steuerrelais 39 die Erregerspulen 20
und 21 der magnetischen Sperrvorrichtung 3 angeschlossen. In den Verbindungsleitungen
zwischen den Kontaktfingern D1 und Ei der Kommandowalze 2 und den Kontakten H1 und
Fi des Steuerrelais 39 liegen die Vorschaltwiderstände 38 und 37. Die Leitungen
von den Kontakten T1 und V1 der Reversierwalze 1 des Führerschalters und von den
Kontakten L1 und Ni des Fahrschalters 27, die an die Mehrfachkupplungen 34 und 35
angeschlossen sind, werden an der Stirn- bzw. Rückseite des Triebfahrzeuges oder
des Zuges mit dem Minuspol der Akkumulatorbatterie verbunden, und zwar über die
Kurzschlußbrücken 40 der Mehrfachkupplungen 34 und 35.
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Durch Drehen der Reversierwalze 1 in eine der Lagen VP oder VZ (Fig.1)
erhält der Kontaktfinger B der Kommandowalze 2 des Führerschalters Spannung, und
zwar vom Pluspol der Akkumulatorbatterie über die Kontaktfinger L und
M der Reversierwalze 1. (Die Kontaktbeläge der Reversierwalze 1, der Kommandowalze
2 und des Fahrschalters 27, die die Kontaktfinger jeweils miteinander verbinden,
sind nicht mit besonderen Bezugszeichen versehen. Sie werden viehmehr als ein Bestandteil
der betreffenden Kontaktvorrichtung betrachtet.) Beim Drehen des Handrades
12 im Uhrzeigerdrehsinn aus der Nullstellung 0 heraus wird zunächst durch
die Feder 16 auch die Kommandowalze 2 mitgenommen, so daß der Kontaktfinger D von
dem Kontaktbelag abläuft, auf dem er in der Nullstellung 0 der Kommandowalze 2 lag.
Gleichzeitig laufen die Kontaktfinger A und E auf ihre zugehörigen Kontaktbeläge
in der Stellung I der Kommandowalze 2 auf. Ein Strom fließt jetzt vom Pluspol der
nicht dargestellten Akkumulatorbatterie über die KontaktfingerL und M der Reversierwalze
1, die Kontaktfinger B und E der Kommandowalze 2 zur Erregerspule 20 der
magnetischen Sperrvorrichtung 3 und von dieser über die Kontaktfinger K und J des
Fahrschalters 27 zum Minuspol der Akkumulatorbatterie. Die magnetische Sperrvorrichtung
3 wird infolgedessen erregt und verhindert die weitere Drehung der Kommandowalze
2 so lange, bis der Strom in der Erregerspule 20 der magnetischen Sperrvorrichtung
3 durch Ablaufen des Kontaktfingers K des Fahrschalters 27 von seinem Kontaktbelag
in dessen Stellung I' unterbrochen wird. Dieser Ablauf des Kontaktfingers K erfolgt
also durch Nachführung des Fahrschalters 27 in die Stellung I', in die ihn der pneumatische
Motor 30 dreht; durch Auflaufen des Kontaktfingers A der Kommandowalze 2 auf den
Kontaktbelag in der Stellung I erhält nämlich die Betätigungsspule des doppeltwirkenden
elektromagnetischen
Ventils 31 Spannung, so daß Luft in den entsprechenden
Zylinder des pneumatischen Motors 30 einströmen kann und der Fahrschalter 27 in
die Stellung I' nachgedreht wird.
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Durch das Ablaufen des Kontaktfingers K des Fahrschalters 27 von seinem
Kontaktbelag wird der Strom in der Erregerspule 20 unterbrochen, die magnetische
Sperrvorrichtung 3 gibt also nun die Kommandowalze 2 wieder frei, so daß diese durch
die gespannte Feder 16 in die Stellung 1I gedreht wird. Durch Auflaufen des Kontaktfingers
D der Kommandowalze 2 auf einen Kontaktbelag wird nunmehr der Stromkreis der Erregerspule
21 der magnetischen Sperrvorrichtung 3 über die Kontaktfinger H und J des Fahrschalters
27 geschlossen, so daß die magnetische Sperrvorrichtung 3 abermals erregt wird und
die Kommandowalze 2 wieder so lange in der Stellung II festhält, bis der pneumatische
Motor 30 den Fahrschalter 27 in die Stellung Il' nachgedreht hat,
d. h. bis der Befehl ausgeführt ist, der ihm nunmehr durch das elektromagnetische
Ventil 32 durch Auflaufen des Kontaktfingers C der Kommandowalze 2 auf einen Kontaktbelag
erteilt worden ist.
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Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich von der Nullstellung bis
zur letzten Stellung XI der Kommandowalze 2 des Führerschalters bzw. XI'
des Fahrschalters 27, denn auch durch Ausschaltung der doppeltwirkenden elektromagnetischen
Ventile 31 und 32 erhält der pneumatische Motor 30 jeweils den Befehl
zum Nachdrehen des Fahrschalters 27 in die nächste Stellung. Die Erregerspulen
20 und 21 der magnetischen Sperrvorrichtung 3 wechseln hierbei in
ihrer Wirkung ab und sichern so die Übereinstimmung zwischen der Drehung der Kommandowalze
2 und der Drehung des Fahrschalters 27.
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Wird in irgendeiner Stellung der Kommandowalze 2 und des Fahrschalters
27 das Steuerrelais 33 eingeschaltet, so werden ,seine Kontakte F und G miteinander
verbunden. Eine der Erregerspulen 20 oder 21
der magnetischen Sperrvorrichtung
3 erhält sodann Strom, so daß die magnetische Sperrvorrichtung 3 die Kommandowalze
2 und damit auch den Fahrschalter 27 so lange in der entsprechenden Stellung festhält,
bis die Verbindung der Kontakte F und G des Steuerrelais 33 wieder aufgehoben wird.
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Die Erregung des Steuerrelais 33 wird entweder vom Fahrmotorstrom
oder von der Geschwindigkeit oder von der Beschleunigung des Triebfahrzeugs abhängig
gemacht; durch die erwähnte Einwirkung des Steuerrelais 33 auf die Erregung der
magnetischen Sperrvorrichtung 3 läßt sich ein selbsttätiger Anlauf des Triebfahrzeuges
erreichen.
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Die in Fig. 2 schaltschematisch dargestellte Steuerung wirkt ähnlich
wie die an Hand der Fig.1 erläuterte.
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Der Fahrschalter 27 steht in Fig. 2 in seiner Nullstellung, die der
Nullstellung der Kommandowalze 2
des Führerschalters entspricht. Die Erregerspulen
20
und 21 der magnetischen Sperrvorrichtung 3 sind zunächst stromlos, da der
Kontaktfinger E1 der Kommandowalze 2 auf keinem Kontaktbelag aufliegt. Der dem Kontaktfmger
D1 vom Pluspol der auch hier nicht dargestellten Akkumulatorbatterie über die Kontaktfinger
Pi und R1 der Reversierwalze 1 (in deren Stellung VP oder VZ) und
den Kontaktfinger Bi der Kommandowalze 2 zugeführte Strom fließt unmittelbar über
den Vorschaltwiderstand 38, die Kontakte Hl und f. des Steuerrelais 39, die Kontakte
M1 und N1 des Fahrschalters 27 und die Kurzschlußbrücke 40 der Mehrfachkupplung
35 zum Minuspol der Akkumulatorbatterie.
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Durch Drehen des Handrades 12 im Uhrzeigerdrehsinn wird die Kommandowalze
2 in die Stellung I geführt (die entregte magnetische Sperrvorrichtung 3 hindert
sie daran nicht), so daß der Kontaktfinger A1 die Betätigungsspule des doppeltwirkenden
elektromagnetischen Ventils 31 einschaltet und hierdurch dem pneumatischen Motor
30 den Befehl zum Nachdrehen des Fahrschalters 27 in die Stellung I' erteilt. Gleichzeitig
mit dem Kontaktfinger A 1 läuft auch der Kontaktfinger E1 auf einen Kontaktbelag
auf, so daß die Erregerspule 20 der magnetischen Sperrvorrichtung 3 Strom
erhält.
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Die magnetische Sperrvorrichtung 3 wird also erregt und hält die Kommandowalze
2 so lange in der Stellung I fest, bis der pneumatische Motor 30 den ihm erteilten
Befehl ausführt, d. h. den Fahrschalter 27 in die Stellung I' nachgedreht hat. Ist
diese Stellung erreicht, so wird die mit der Erregerspule 20 der magnetischen Sperrvorrichtung
3 verbundene Endklemme des Vorschaltwiderstandes 37 über die Kontakte K1 und L1
des Fahrschalters 27 und die Kurzschlußbrücke 40 der Mehrfachkupplung 35 unmittelbar
mit dem Minuspol der Akkumulatorbatterie verbunden. Die Erregerspule 20 wird infolgedessen
stromlos, so daß die Kommandowalze 2 durch die Feder 16 in die Stellung II
gedreht wird und dem pneumatischen Motor 30 den Befehl zur Einstellung des
Fahrschalters 27 in die Stellung II' erteilt.
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Wenn die Kommandowalze 2 in die Stellung II gedreht wird, läuft der
Kontaktfinger D1 auf einen Kontaktbelag auf. Die Erregerspule 21 der magnetischen
Sperrvorrichtung 3 erhält nunmehr Strom. Die Betätigung der Steuerung schreitet
in dieser Weise bis zur letzten Stellung XI der Kommandowalze 2 bzw. XI' des Fahrschalters
27 weiter. Wenn während dieser Schaltvorgänge das Steuerrelais 39 anspricht, dann
wird die Verbindung der Kontakte F1 und G1 bzw. H1 und J1 unterbrochen. Die Steuerung
kommt damit in der gerade erreichten Stellung so lange zum Stillstand, bis das Steuerrelais
39 - z. B. durch Verminderung des Fahrmotorstromes - abfällt und damit die genannten
Kontakte erneut miteinander verbindet.
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Bei der Vielfachsteuerung ist die Reversierwalze 1 des (führenden)
Steuerfahrzeuges in eine der Stellungen VP und VZ eingestellt, während sie
sich in den geführten Triebfahrzeugen in der Nullstellung befindet. Die Kontakte
S1, T1, U1 und Vi der Reversierwalzen 1 der geführten Triebfahrzeuge verbinden die
Steuerleitungen zur Vielfachsteuerung so, daß die Kontakte Kt und Lt bzw. M1 und
Ni der Fahrschalter 27 aller Triebfahrzeuge des ganzen Zuges miteinander in Reihe
geschaltet sind. Dadurch wird eine sichere Zusammenarbeit der Fahrschalter 27 mit
dem Führerschalter erzielt.
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Der Unterschied der beiden beschriebenen Steuerungen besteht darin,
daß bei der Anordnung nach Fig. 1 die Kontakte H und J oder K und J des Fahrschalters
27 den Strom einer der beiden Erregerspulen 20 und 21 der magnetischen
Sperrvorrichtung 3 führen, wenn die Stellung des Fahrschalters 27 nicht mit der
Stellung der Kommandowalze 2 übereinstimmt, während bei der Anordnung nach Fig.
2 die Kontakte Kt und Lt oder Mt und Ni des Fahrschalters
27 eine
der beiden Erregerspulen 20 und 21 der magnetischen Sperrvorrichtung 3 überbrücken
und daher den durch den Vorschaltwiderstand 37 oder 38 fließenden Strom führen,
wenn die Stellung des Fahrschalters 27 der Stellung der Kommandowalze
2 des Führerschalters entspricht.