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Überbremsschutz für elektrische Fahrzeuge Ein großer Teil des schienengebundenen
Nahverkehrs wird heute durch Gleichstrombahnen bewältigt. Dabei gibt es einerseits
Bahnen mit eigenem Gleiskörper, wie Untergrund- und Stadtbahnen, und andererseits
Straßenbahnen, die sich in den allgemeinen Straßenverkehr einordnen müssen. Obwohl
bei beiden Arten die Fahrmotoren gleichermaßen über eine Anzahl Widerstandsstufen,
meist mit einer Reihen-Parallel-Gruppierung, angelassen und elektrisch wieder abgebremst
werden, haben sich doch für beide ganz verschiedene Lösungen dieser Aufgaben herausgebildet.
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Bei Stadt- und Untergrundbahnen können in den Spitzenzeiten lange
Züge aus mehreren Triebwagen zusammengestellt werden. Dabei sollen unabhängig von
der Länge der Züge die Beschleunigung und die Verzögerung stets gleich bleiben.
Diesen Betriebsbedingungen entspricht die schon früh eingeführte Regelung der Anfahrzugkraft
jedes einzelnen Triebwagens mit Hilfe von Stromwächtern oder Fortschaltrelais. Der
Fahrer braucht hierbei nur ein Anfahrkommando zu geben, das dann über eine Steuerleitung
auf jede Einheit des Zuges übertragen wird. In ähnlicher Art wird die elektrische
Bremse über den ganzen Verzögerungsbereich auf konstante mittlere Bremskraft geregelt.
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Als Bremsschaltung hat sich hier die fremderregte Widerstandsbremse
mit Verbundwiderstand bewährt. Sie ergibt über einen großen Geschwindigkeitsbereich
eine beinahe konstante Bremskraft ohne die Bremskraftsprünge, die beim Abschalten
von Widerständen auftreten.
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Lediglich bei kleinen Geschwindigkeiten wird der Bremswiderstand in
Stufen verkleinert.
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Ein Umformer, der den erforderlichen Erregungsbedarf der Motoren dem
Netz oder eine Batterie entnimmt, sowie eine etwas größere Fahrmotorleistung müssen
allerdings bei dieser Bremsschaltung gegenüber der bei Straßenbahnen üblichen eigenerregten
Widerstandsbremse in Kauf genommen werden. Als Stellglied zur Herstellung der verschiedenen
Anfahr-und Bremsschaltungen werden oft motorgetriebene Schaltwerke verwendet.
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Bei Straßenbahnen konnten sich solche halbautomatischen Steuerungen
bisher nicht einbürgern. Hier beherrscht der handbetätigte Fahrschalter -das Feld.
Wo infolge der heute höheren Motorleistungen die Starkstromschalter so groß werden,
daß der Fahrer sie nicht mehr von Hand betätigen kann, werden Drehmomentverstärker
oder Steuerstromfahrschalter mit nachgeschalteten Schützen vorgesehen. Die zuletzt
genannte Schützensteuerung mit Meisterwalze hat zudem den Vorteil, daß mehrere Triebwagen
in Vielfachsteuerung von einem Fahrerstand aus gesteuert werden können. Allerdings
muß für jedes Schütz eine eigene durchgehende Steuerleitung vorhanden sein. Aufgabe
des Fahrers ist es bei diesen Steuerungen, die Anfahr- und die Bremskraft durch
entsprechendes Nachführen des Fahrschalters auf der gewünschten Höhe zu halten.
Besondere Schwierigkeiten können bei Notbremsungen entstehen, weil der Bremswiderstand
oft durch Schreckreaktionen zu schnell abgeschaltet wird. Ein Gleiten der Räder
und damit eine wesentliche Verlängerung des Bremsweges sind die Folge. Der steigende
Straßenverkehr verlangt vom Fahrer so viel Aufmerksamkeit, daß es sinnvoll erscheint,
ihm die Arbeit eines Zug- und Bremskraftreglers sowie die Sorge um die beste Ausnutzung
des Haftwertes der Triebräder beim Bremsen abzunehmen.
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Beim Bremsen des Fahrzeuges kann es vorkommen, daß besonders bei schlechtem
Schienenzustand eine oder mehrere Achsen des Wagens zu stark gebremst werden und
die Räder auf den Schienen rutschen. Dadurch verringert sich die Bremswirkung beträchtlich.
Zur Abhilfe muß der Bremsvorgang ganz oder teilweise rückgängig gemacht und von
neuem eingeleitet werden. Diese Aufgabe übernimmt der Überbremsschutz.
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Es ist bereits bekannt, beim Gleiten der Achsen von Schienenfahrzeugen
infolge Überbremsung die Bremswirkung kurzzeitig aufzuheben oder so lange abzuschwächen,
bis sich die schlüpfende Achse wieder gefangen hat. So ist z. B. bereits eine Einrichtung
beschrieben worden, die über einen Drehzahlvergleich
zwischen Laufachsen
und- treib- bzw. Bremsachsen beim eintretenden Gleiten einer Achse den Bremskreis
so beeinflußt, daß sich eine Verminderung der Bremskraft einstellt. _ , Nach einer
weiteren, an anderem Ort gegebenen Lehre soll das Gleiten einer Achse dadurch- vermindert
-werden;.daß der Bremswiderstand des Fahrzeuges nicht weiter verkleinert und infolgedessen
durch die Abnahme der Geschwindigkeit das Bremsmoment der Motoren automatisch verringert
wird.
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Darüber hinaus sind aber auch Bremsregelungen bekannt, bei denen beim
Auftreten des Qleitens einer Achse der.-Sollwert -eines Brernsstromreglers herabgesetzt
wird. Es wird dabei neben anderen Einflüssen die durch das Gleiten einer Achse hervorgerufene
Spannungsdifferenz zwischen den drei.Bremsmotoren zu einer Herabsetzung des durch
einen Brennsteller vorgegebenen Bremskraftsollwertes herangezogen und damit die
Bremskraft aller Motoren so weit geschwächt, bis wieder Gleichlauf der Achsen hergestellt
ist.
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Allen beschriebenen Anordnungen ist gemeinsam, daß der Bremsvorgang
dann wieder mit einem erhöhten Bremswert fortgesetzt wird, wenn sich eine vorher
ins Gleiten geratene Achse wieder gefangen hat. Damit besteht die Gefahr, daß infolge
eines anhaltenden schlechten Schienenzustandes zum Beispiel ein erneutes Gleiten
auftritt und sich der Vorgang wiederholt:,Darin ist jedoch insbesondere bei Straßenfahrzeugen,
denen im Mittel nur eine sehr kurze Bremsstrecke zur Verfügung steht, eine Verminderung
der Betriebssicherheit zu sehen.
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Demzufolge betrifft die Erfindung einen überbremsschutz für elektrische
Fahrzeuge, mit Hilfe dessen der Bremsvorgang ganz oder teilweise rückgängig gemacht
und von neuem eingeleitet wird. Erfindungsgemäß wird nach dem Auftreten einer Überbremsung
die Bremsung nach automatischem kurzzeitigem Lösen der Bremse reit verkleinerter
Bremskraft fortgesetzt, bis der Fahrer den Bremsbefehl aufhebt.
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An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel
erläutert. In einer Leitung 1 wird die Spannung der Fahrmotoren erfaßt. Gleitet
eine Achse während des Bremsens, so geht infolge des plötzlichen Drehzahlabfalles
die Spannung des betreffenden Motors stark zurück. Ein Differenziertransformator
2 spricht auf diese Spannungsänderung an und liefert einen Ausgangsimpuls, der im
nachgeschalteten "Transistorverstärker 3 verstärkt wird. Das so gebildete Signal
bewirkt auf nicht näher dargestellte Weise über die Leitung 4. ein Lösen der Bremse
und veranlaßt die Rückschaltung eines die Bremsung steuernden Schaltwerkes um eine
oder mehrere Stufen. Gleichzeitig wird ein Speicherelement 5 angesteuert, dessen
Ausgang den -Sollwert eines Bremsstromreglers 6 herabsetzt-Auf diese Weise
wird eine kleinere Bremskraft eingestellt und somit die Gefahr eines erneuten überbremsens
verringert. Sollte es trotzdem zu einem erneuten Überbremsen kommen, so würde der
Diffe--lrenziertransformator ein Signal an den Eingang 8 des. Und-Gliedes
7 geben. An dessen weiteren Eingang 9
ist nun ebenfalls ein Signal vorhanden.
Es hat seine Ursache in der Meldung des Speichers 5 an den Bremsstromregler 6, die
über das Zeitverzögerungsglied 10
nach dessen Ablauf an den Eingang 9 gelangt
ist. Der Ausgang des Und-Gliedes 7 verringert über den Speicher 11 den Sollwert
des Bremsstromreglers 6 um einen weiteren Betrag, so daß ein weiteres Überbremsen
mit Sicherheit vermieden wird. Die Löschung der Speicher 5 und 11 erfolgt, wenn
auf der Leitung 12 das Signal »Null« erscheint, d. h., die Bremsschaltung aufgelöst
wird.