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Verfahren und Einrichtung zur Prüfung und Überwachung -des Betriebszustandes
von Magnetschienenbremsen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung und Überwachung
des Betriebszustandes von Magnetschienenbremsen.
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Magnetschienenbremsen in der heute üblichen Ausführungsform haben
zur Felderzeugung eine langgestreckte Wicklung, deren Fluß durch mehrere hufeisenförmige
bewegliche Eisenglieder, die sogenannten Gliedermagnete., geführt wird. Die Glieder
weisen schienenseitig einen Luftspalt in der Größenordnung von 1 cm auf, der in
der Regel mit einer Aluminiumplatte ausgefüllt wird.
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Im praktischen Einsatz derartiger Bremsen ist es erforderlich, die
verschiedenen Betriebszustände von Zeit zu Zeit zu überprüfen. Es sind dabei folgende
Betriebszustände zu unterscheiden: a) Bremse unerregt von der Schiene abgehoben;
b) Bremse erregt, von der Schiene abgehoben, und c) Bremse erregt, auf die Schiene
abgesenkt. Während der Betriebszustand a) mit mechanischen Mitteln relativ einfach
überprüfbar ist, besteht Bedarf für eine einwandfreie Anzeige der beiden anderen
Betriebszustände.
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Es ist bereits eine Betriebsanzeigeeinrichtung für eine elektromagnetische
Schienenbremse bekannt, die aus mehreren federnd gelagerten und zueinander vertikal,
beschränkt beweglichen Schienenschuhmagnetgliedern besteht. Bei dieser bekannten
Einrichtung ist eines der Schienenschuhmagnetglieder entgegen der Kraft einer Feder
gesondert vertikal beweglich angeordnet und liegt mit seiner Gleitfläche im Ruhezustand
so weit außerhalb der durch die übrigen Schienenschuhmagnetglieder gebildeten Gleitflächenebene,
daß der Verschiebeweg zur Betätigung der Anzeigeeinrichtung nutzbar ist.
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Diese Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß in den Stromkreis
einer elektrischen Anzeigeeinrichtung ein elektrischer Schalter.eingeschaltet ist
und somit eine kontaktlose Erfassung der Betriebslagen und Kontrolle des Erregungszustandes
der Schienenbremse nicht möglich ist.
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Die der Erfindung der bekannten Anordnung gegenüber zugrunde liegende
Aufgabe wird daher darin gesehen, eine Bremse zu schaffen, in der dieser Nachteil
behoben worden und eine kontaktlose Erfassung des Betriebszustandes der Bremse möglich
ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die mit einer magnetelektrischen
Sonde zur Erfassung der Luftspaltinduktion vorgesehene Bremse zunächst in abgehobener
Lage erregt und anschließend die erregte Bremse auf die Schiene abgesenkt wird und
daß die Aufeinanderfolge des vollen und des verminderten Signals der Sonde zur Anzeige
des ordnungsgemäßen Betriebszuständes. der.Bremse ausgewertet wird.
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Die Prüfung erfolgt also in der Reihenfolge b), c) der Betriebszustände,
wobei die Endanzeige nur bei einwandfreier Funktion in beiden Zuständen erhalten
wird.
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Als magnetelektrische Sonde ist insbesondere ein Hallgenerator geeignet,
der in den Luftspalt mindestens eines der Gliedermagneten der Bremse eingesetzt
wird. Um die Überprüfung der beiden Betriebszustände zu beschleunigen und zu vereinfachen,
kann man die Hallspannung mit. Hilfe von kontaktlosen logischen Elementen auswerten,
wie im folgenden noch näher beschrieben wird.
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Wesentlich für die Durchführung des Verfahrens ist es, daß die Sonde
zur Erfassung der Luftspaltinduktion die beiden zu untersuchenden Betriebszustände
ausreichend sicher unterscheiden kann. Bei abgehobenem Magneten wird der Luftspalt
praktisch vom gesamten Magnetfiuß durchsetzt, während nach Absenken auf die Schiene
ein großer Teil des Flusses über die Schiene verläuft und, somit vom Luftspalt abgelenkt
wird. Der Unterschied in der Höhe der in diesen beiden Betriebszuständen von der
Sonde abgegebenen Signale muß ausreichend sein, um eine eindeutige Anzeige zu gewährleisten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen der beispielsweise 12 Gliedermagneten, die zu einer Bremse gehören,
von unten gesehen,
F i g. 2 ein Schaltbild zur Auswertung der Hellspannung,
F i g. 3 und 4 Diagramme der Hellspannung UH des Hellgenerators, und zwar einerseits
in Abhängigkeit vom Erregerstrom der Bremse und andererseits in Abhängigkeit vom
Abstand der Bremse von der Schiene bei einem Erregerstrom von 84 A.
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Ein Gliedermagnet besteht aus zwei Eisenteilen 1 und 2, die schienenseitig
einen Luftspalt 3 einschließen. Die Erregerwicklung wird durch die Mitte 4 des Gliedermagneten
geführt.
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Im Luftspalt sind zwei Aluminiumplättchen 5 angeordnet, zwischen die
ein Hellgenerator 7 eingesetzt ist. Zur Bündelung des Flusses kann man auf den Hellgenerator
an sich bekannte Stege aus ferromagnetischem Material aufsetzen, die bis zu den
Polflächen der Teile 1 und 2 reichen. Die Unterkante des Hällgeneratars soll etwa
1 bis 2 cm über der Bremsmagnetunterkante liegen, um eine übermäßige Erwärmung durch
die Reibung auf der Schiene zu vermeiden. Zur Wärmeisolation kann man bei 6 Isoliermaterial
einlegen. Dem Hellgenerator wird ein Steuerstrom von beispielsweise 400 mA über
die Klemmen 8 und .9 zugeführt. Die Hellspannung ist einpolig mit Masse verbunden,
während der andere Pol über einen Stellwiderstand 10 an einen Kippverstärker 11
geführt ist.
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Die Erregerwicklung 12 des Schienenmagneten wird aus einer geeigneten
Spannungsquelle 13 gespeist und mittels eines Schützes 14 eingeschaltet,
dessen Erregung durch einen Schalter 15 gesteuert werden kann. Ein Hilfskontakt
des Schützes gestattet es, den Verbindungspunkt zweier Widerstände 16 und 17, von
denen letzterer einstellbar ist, wahlweise mit dem Messepotential zu verbinden.
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Das Ausgangssignal des Kippverstärkers 11 wird dem Setzeingang S einer
Gedächtnisschaltung 18 zugeführt,-während,der Widerstand 11 mit dem Löscheingang
L der Gedächtnisschaltung verbunden wird: Außerdem ist an den Ausgang des Kippverstärkers
11 eine Umkehrstufe (Nicht-Gatter) 19 angeschlossen. Die Ausgangssignale
der Gedächtnisschaltung 18 und der Umkehrstufe 19 werden den beiden Eingängen eines
Und-Gatters 20 zugeführt, an dessen Ausgang über einen Verstärker 21 ein Anzeigeorgan,
beispielsweise eine Lampe 22, angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ergibt sich wie folgt: Zunächst
wird bei von der Schiene abgehobener Bremse durch Betätigung des Schalters 15 das
Schütz 14 erregt und die Erregerwicklung 12 des Magneten unter Strom gesetzt. Während
bisher am Löscheingang der Gedächtnisschaltung 18 ein Sperrsignal vorhanden war,
wird nun mittels des Hilfskontaktes des Schützes 14 der Verbindungspunkt
der Widerstände 16 und 17 und damit auch der Löscheingang der Gedächtnisschaltung
18 mit Massepotential verbunden und damit die Gedächtnisschaltung freigegeben.
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Bei erregtem Magneten gibt der Haugenerator 7
eine Hellspannung
ab, die im Kippverstärker 11 in ein Setzsignal für die Gedächtnisschaltung
18 umgeformt wird. Somit entsteht auch am Ausgang der Gedächtnisschaltung 18 ein
Signal, während der, zweite Eingang des Und-Gatters 20 unbesetzt ist, da
die Umkehrstufe 19 am Ausgang noch kein Signal i führt.
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Wird nunmehr die Bremse auf die Schiene aufgesetzt, so verringert
sich die Hellspannung des Hallgenerators 7 um einen Betrag, der ausreicht, um den
Kippverstärker 11 in die. Ruhelage zurückzuführen. Es verschwinden somit
die Signale am Setzeingang der Gedächtnisschaltung und am Eingang der Umkehrstufe
19. Das, Ausgangssignal der Gedächtnisschalteng 18 .bleibt doch aufrecht;
während nunmehr auch am Ausgang der Umkehrstufe 19 Signal entsteht: Das.. Und-Gatter
20 gibt somit Signal ab; und' die Lampe 22 zeigt das ordnungsgemäße Ergebnis der
überprüfung an. Nach Abschalten der Bremse wird die Gedächtnisschaltung 18 wieder
in die Ruhelage zurückgeführt, da an den Löscheingang L Signal angelegt wird.
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Bei einem Fehler in der Erregerleitung des Magneten wird nach Betätigung
des Schützes 14 kein Feld erzeugt, so daß auch der Haugenerator 7 keine Hellspannung
abgibt [Störung des Betriebszustandes b)]. In diesem Falle kann, wie ohne weiteres
ersichtlich, keine Anzeige der Lampe 22 eintreten: Auch bei ordnungsgemäßer Funktion
der Bremserregung leuchtet die Lampe nicht auf, wenn die Gliedermagneten die Schiene
nicht erreichen [Störung des Betriebszustandes c)]. Der Gegenstand nach der Erfindung
gestAttet also die überprüfiuzg beider Bö-. triebszustände in einem einzigen Arbeitsgang,
so da nach Aufleuchten der Lampe 22 Gewähr für die richtige Funktion der Bremse
besteht: Aus F i g. 3 erkennt man, .daß zwischen den. Hellspannengen bei abgehobener
Bremse (Kurve I) und bei abgesenkter Bremse (Kurve. Il) ausreichend große Unterschiede
bestehen, um den Kippventärket 1l einwandfrei aussteuern zu kämen. F i g. 4 zeigt,
das die Verminderung der Hellspannung nur dann eintritt, wenn die Bremse richtig
auf der Schiene aufliegt. Noch bei einem Abstand von etwa 1 mm bleibt die Hellspannung
so groß, daß der Kippverstärker 11 nicht in die Ruhelage zurückkehrt.
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Statt eines Hellgenerators lassen eich grundsätzlich auch andere Sonden
zur Erfassung einer Lutinduktion verwenden" beispielsweise maabhängige Widerstände
(Corbino-Scheiben).
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Grundsätzlich kann man auch den eingangs erwähnten Betriebszustand
a) kontaktlos erfassen, etwa mit einem an sich bekannten - galvanomagnetisihen Signalgeber,
der durch einen. an der Bremse befestigten Permanentmagneten betätigt wird: